Anomalie kształtu dolin rzecznych metody wyznaczania i możliwe wyjaśnienia na przykładzie wybranych rzek sudeckich

Transkrypt

1 Instytut Nauk Geologicznych Uniwersytet Wrocławski Anomalie kształtu dolin rzecznych metody wyznaczania i możliwe wyjaśnienia na przykładzie wybranych rzek sudeckich HGIS Bystrzyca Dusznicka Pełcznica MORFOMETRIA NUMERYCZNA WSKAŹNIKI GEODYNAMIKI OBSZARÓW

2 HGIS Historical Geographic Information System Metoda polegająca na analizie historycznych dokumentów, głównie kartograficznych, pod kątem m.in. możliwości ich wykorzystania w rekonstrukcjach zmian krajobrazu i ewolucji morfologii powierzchni ziemi. Metoda raczej nie nadaje się do wykorzystania w rekonstrukcjach ewolucji morfometrycznej obszarów

3 PREZENTACJA 2014 HGIS Historical Geographic Information System ~ (1605) (1612) (1627) (1642) (1685) (1738) (1745) (1765) (1776) (1889) Schlesien M. Martin Helwig drzeworyt, kolorowany wyd. Johan Creutziger Nysa

4 Bystrzyca Dusznicka Pełcznica PREZENTACJA 2014 HGIS Historical Geographic Information System Reinertz, Weistritz Fl., Dusznica Bystrzycka (???)

5 HGIS Historical Geographic Information System Bystrzyca Dusznicka Pełcznica Waldbenburg, Fuerstenstein, Czirla Fl., Polsnitz Fl.

6 2005 PREZENTACJA 2014 GEOMORFOLOGICZNE WSKAŹNIKI AKTYWNOŚCI GEODYNAMICZNEJ OBSZARÓW inspiracje Najwyraźniejszym dowodem wpływu tektoniki na rzeki są znaczące anomalie kształtu i spadku koryt, których nie można przypisać innym przyczynom. Geolodzy strukturalni i naftowi od lat wiedzą, że rzeki są ważnym wskaźnikiem występowania uskoków Schumm, S.A., Dumont, J.F. & Holbrook, J.M., Active Tectonics and Alluvial Rivers. Cambridge University Press, 290 p. ISBN: The clearest evidence for tectonic effects on rivers are anomalous reaches that show dramatic changes of pattern trend and gradient that cannot be attributed to other causes. Structural geologists and petroleum geologists have known for years thet rivers are strong indicators of faulting

7 GEOMORFOLOGICZNE WSKAŹNIKI AKTYWNOŚCI GEODYNAMICZNEJ OBSZARÓW inspiracje Schumm, S.A., Dumont, J.F. & Holbrook, J.M., Active Tectonics and Alluvial Rivers. Cambridge University Press, 290 p. ISBN:

8 WPROWADZENIE (przykład) Długookresowy wpływ przemieszczenia wzdłuż powierzchni uskokowej na deformację strumienia hydraulicznego (koryta rzeki)

9 WPROWADZENIE (przykład) Długookresowy wpływ przemieszczenia wzdłuż powierzchni uskokowej na deformację strumienia hydraulicznego (koryta rzeki) 1 0,1 m/1 s przepływ w korycie rzeki 1 0,1 m/1 s

10 WPROWADZENIE (przykład) Długookresowy wpływ przemieszczenia wzdłuż powierzchni uskokowej na deformację strumienia hydraulicznego (koryta rzeki) 0,1 0,01 m/1 year 1 0,1 m/1 s przepływ w korycie rzeki przemieszczenie poziome (przesunięcie) 1 0,1 m/1 s 0,1 0,01 m/1 rok

11 WPROWADZENIE (przykład) Długookresowy wpływ przemieszczenia wzdłuż powierzchni uskokowej na deformację strumienia hydraulicznego (koryta rzeki) 0,1 0,01 m/1 rok 1 0,1 m/1 s 0,01 0,001 m/1000 lat przepływ w korycie rzeki przemieszczenie poziome (przesunięcie) przemieszczenie pionowe (zrzut) 1 0,1 m/1 s 0,1 0,01 m/1 rok 0,01 0,001 m/1000 lat

12 Wybrane wskaźniki geomorfologiczne aktywności geodynamicznej obszarów - krętość koryt i dolin rzecznych - deformacja kształtu koryt i dolin rzecznych - zmiany nachylenia koryt i dolin rzecznych

13 Kaczawa i stożek Pre-Kaczawy k/złotoryi PREZENTACJA 2014 Wybrane wskaźniki geomorfologiczne aktywności geodynamicznej obszarów - przykłady z obszaru Sudetów Dolina Pełcznicy k/książa Ścinawka (Sténava) między Unisławiem i Kłodzkiem Czerwona Woda na obszarze Gór Stołowych przełom Nysy Kłodzkie (Bardo, Przyłęk) Nysa Kłodzka górna część doliny (Bystrzyca Kł.) Nysa Kłodzka górna część doliny (Roztoki) SRTM 30

14 Kaczawa, stożek Pre-Kaczawy PREZENTACJA 2014 Wybrane wskaźniki geomorfologiczne aktywności geodynamicznej obszarów - przykłady z obszaru Sudetów Mastalerz, K., Wojewoda, J., Geodynamic regime of the Sudetes as interpreted from contrasting palaeoenvironmental indicators: Lower Permian and Upper Cretaceous. In: Brause, H., (ed.) Geologie Und Lagerstätten der Niederlausitz , Cottbus. Gesellschaft für geologische Wissenschaften, Mitteilung Nr. 750, p. 43. Mastalerz, K., Wojewoda, J., Alluvial-fan sedimentation along an active strike-slip fault: Plio- Pleistocene Pre-Kaczawa fan, SW Poland. In: Marzo, M. & Puigdefabregas, C., (eds.) Alluvial Sedimantation. Special Publications Int. Ass. Sediment., 17: Mastalerz, K., Wojewoda, J., Stożek aluwialny Pre-Kaczawy - przykład sedymentacji w czynnej strefie przesuwczej, plio-plejstocen, Sudety: odpowiedź na dyskusję. Przegląd Geologiczny. Mastalerz, K., Wojewoda, J., Stożek aluwialny Pre-Kaczawy - przykład sedymentacji w czynnej strefie przesuwczej, plio-plejstocen, Sudety. Przegląd Geologiczny, 449: Wojewoda, J., Tensyjny rozwój strefy Złotoryja-Jawor w neogenie. W: Ciężkowski, W., Wojewoda, J. & Żelaźniewicz, A., [red.] - Sudety Zachodnie: od wendu do czwartorzędu , pp. Polskie Towarzystwo Geologiczne. WIND, Wrocław

15 Wybrane wskaźniki geomorfologiczne aktywności geodynamicznej obszarów - przykłady z obszaru Sudetów Przełom Nysy Kłodzkiej k/barda Wojewoda, J., Neotectonic Aspect of the Intrasudetic Shear Zone. Acta Geodynamica et Geomaterialia, 4, 4 (148): Wojewoda, J., "Wydarzenia" w systemie dolinnym górnego odcinka Nysy Kłodzkiej i ich interpretacja neotektoniczna. W: Skoczylas, J., (red.) - Referaty wygłoszone na posiedzeniach Oddziału Poznańskiego PTG, (2004). Tom 14, pp Don, J., Wojewoda, J., Tektonika rowu górnej Nysy Kłodzkiej: sporne problemy - dyskusja. Przegląd Geologiczny, 53 (3): Don, J., Wojewoda, J., 2004 a. Tectonics of the Upper Nysa Kłodzka Graben: Contentious Issues. Acta Geodynamica et Geomaterialia, 1, 3 (135): Don, J., Wojewoda, J., 2004 b. Tektonika rowu górnej Nysy Kłodzkiej: sporne problemy. Przegląd Geologiczny, 52 (9):

16 Wybrane wskaźniki geomorfologiczne aktywności geodynamicznej obszarów - przykłady z obszaru Sudetów Nysa Kłodzka (górny odcinek) Wojewoda, J., Neotectonic Aspect of the Intrasudetic Shear Zone. Acta Geodynamica et Geomaterialia, 4, 4 (148): Wojewoda, J., "Wydarzenia" w systemie dolinnym górnego odcinka Nysy Kłodzkiej i ich interpretacja neotektoniczna. W: Skoczylas, J., (red.) - Referaty wygłoszone na posiedzeniach Oddziału Poznańskiego PTG, (2004). Tom 14, pp Don, J., Wojewoda, J., Tektonika rowu górnej Nysy Kłodzkiej: sporne problemy - dyskusja. Przegląd Geologiczny, 53 (3): Don, J., Wojewoda, J., Tectonics of the Upper Nysa Kłodzka Graben: Contentious Issues. Acta Geodynamica et Geomaterialia, 1, 3 (135): Don, J., Wojewoda, J., Tektonika rowu górnej Nysy Kłodzkiej: sporne problemy. Przegląd Geologiczny, 52 (9):

17 Wybrane wskaźniki geomorfologiczne aktywności geodynamicznej obszarów - przykłady z obszaru Sudetów Ścinawa w górnym biegu Wojewoda, J., Anomalie kształtu górnego odcinka doliny Ścinawy. Czasopismo Geograficzne, 78 (1-2):

18 Wybrane wskaźniki geomorfologiczne aktywności geodynamicznej obszarów - przykłady z obszaru Sudetów Pełcznica, przełom k/książa Kaczorowski, M., Wojewoda, J., Neotectonic activity interpreted from a long water-tube tiltmeter record at the SRC geodynamic laboratory in Książ, Central Sudetes, SW Poland. Acta Geodynamica et Geomaterialia, 8, 3, pp

19 Wybrane geomorfologiczne wskaźniki geodynamicznej aktywności obszarów - wskaźnik krętości SI (Sinuosity Index) - krętość koryt i dolin rzecznych - deformacja kształtu koryt i dolin rzecznych - zmiany nachylenia koryt i dolin rzecznych Leopold, L.B., Maddock, T., The hydraulic geometry of stream channels and some physiographic implications. U.S. Geol. Surv. Prof. Paper, 252. Leopold, L.B., Wolman, M.G., River meanders. Geol. Soc. Am. Bull., 71: Leopold, L.B., Wolman, M.G., Miller, J.P., Fluvial Processes in Geomorphology, San Francisco, W.H. Freeman &Co., 522 p. Mueller, J., An Introduction to the Hydraulic and Topographic Sinuosity Indexes. Annals of the Association of American Geographers 58 (2): 371. Bridge (2003), Brice (1960), Brice (1964), Howard et al. (1970), Engelund, Skovgaard (1973), Parker (1976), Fujita (1989), Rust (1978a), Hong, Davies (1979), Mosely (1981), Richards (1982), Ashmore (1991), Friend, Sinha (1993), Stark et al. (2010)

20 Wybrane geomorfologiczne wskaźniki geodynamicznej aktywności obszarów - wskaźnik krętości SI (Sinuosity Index) - krętość koryt i dolin rzecznych - deformacja kształtu koryt i dolin rzecznych - zmiany nachylenia koryt i dolin rzecznych Gailiunas, P., Meanders.

21 krętość koryta rzeki sinuosity of river channel

22 krętość koryta rzeki (P) Lc długość koryta Lv długość doliny sinuosity of river channel (P) Lc channel length Lv valley length

23 krętość koryta rzeki Lc długość koryta Lv długość doliny sinuosity of river channel Lc channel length Lv valley length Sc spadek koryta Sv nachylenie doliny Sc channel gradient Sv valley slope

24 kształt koryta rzecznego shape of river channel krętość sinuosity ~ 2,4 nachylenie doliny valley slope ~ 1,3

25 kształt koryta rzecznego shape of river channel krętość + anizotropia sinuosity + anisotropy ~ 2,4 nachylenie doliny valley slope ~ 1,3

26 kształt koryta rzecznego shape of river channel krętość + anizotropia sinuosity + anisotropy ~ 2,4 nachylenie doliny valley slope ~ 1,3

27 kształt koryta rzecznego shape of river channel krętość + anizotropia ~ 1,3 sinuosity + anisotropy nachylenie doliny ~ 1,7 valley slope ~ 2,4

28 transformacja bierna kształtu koryta rzecznego passive transformation of river channel shape krętość + anizotropia ~ 1,3 sinuosity + anisotropy nachylenie doliny ~ 1,7 valley slope ~ 2,4

29 transformacja bierna kształtu koryta rzecznego passive transformation of river channel shape krętość + anizotropia ~ 1,3 sinuosity + anisotropy nachylenie doliny ~ 1,7 valley slope ~ 2,4

30 KATEGORYZACJA MORFOMETRYCZNA KORYT RZECZNYCH krętość koryta rzeki sinuosity of river channel SI <1.05 prostoliniowe (straight) 1.05 SI <1.25 niskokręte (winding, low sinuosity) 1.25 SI <1.50 wysokokręte (twisty, high sinuosity) 1.50 SI meandrujące (meandering) SI > 1.3 SI < 2.0 roztokowe (braided) anastomozy (anastomosing)

31 KATEGORYZACJA MORFOMETRYCZNA KORYT RZECZNYCH kierunek główny (nachylenie osi doliny) i kąt rozrzutu osi koryt

34 KATEGORYZACJA MORFOMETRYCZNA KORYT RZECZNYCH krętość koryta rzeki sinuosity of river channel

35 INTERPOLACJA PREZENTACJA 2014 METODY STOSOWANE W MORFOMETRYCZNEJ ANALIZIE POWIERZCHNI dopasowanie powierzchni metodą najmniejszej krzywizny Minimum Curvature Spline model membrany model cienkiej płyty metoda odwróconych odległości ważonych Inverse Distance Weighted kriging kriging wielomianowa analiza powierzchni trendu Polynomial Trend Surface Analysis

36 INTERPOLACJA PREZENTACJA 2014 METODY STOSOWANE W MORFOMETRYCZNEJ ANALIZIE POWIERZCHNI wielomianowa analiza powierzchni trendu Polynomial Trend Surface Analysis

37 INTERPOLACJA PREZENTACJA 2014 METODY STOSOWANE W MORFOMETRYCZNEJ ANALIZIE POWIERZCHNI wielomianowa analiza powierzchni trendu Polynomial Trend Surface Analysis

38 INTERPOLACJA PREZENTACJA 2014 METODY STOSOWANE W MORFOMETRYCZNEJ ANALIZIE POWIERZCHNI, porównanie. ruchoma powierzchnia odwrócone odległości prosty kriging regresja (OLS)

39 WIELOMIANOWE POWIERZCHNIE TRENDU wiarygodność. rząd ~ 80-99% ~ 50-80%? ~ < 50%

40 POWIERZCHNIE TRENDU MORFOLOGICZNEGO, POWIERZCHNIE RÓŻNICOWE

44 LIDAR 0,3 PREZENTACJA 2014 POWIERZCHNIA NMPT, POWIERZCHNIE TRENDU, POWIERZCHNIE RÓŻNICOWE

45 LIDAR 0,3 PREZENTACJA 2014 POWIERZCHNIA NMPT, POWIERZCHNIE TRENDU, POWIERZCHNIE RÓŻNICOWE wielomianowa powierzchnia trendu 1-go rzędu

46 LIDAR 0,3 PREZENTACJA 2014 POWIERZCHNIA NMPT, POWIERZCHNIE TRENDU, POWIERZCHNIE RÓŻNICOWE wielomianowa powierzchnia trendu 1-go rzędu powierzchnia różnicowa 1-go rzędu

47 LIDAR 0,3 PREZENTACJA 2014 NMPT LIDAR, ŚRODKOWY ODCINEK BYSTRZYCY DUSZNICKIEJ (17,12 km) 3 km

48 LIDAR 0,3 PREZENTACJA 2014 NMPT LIDAR, ŚRODKOWY ODCINEK BYSTRZYCY DUSZNICKIEJ (18,26 km) 3 km 4,2 km 3,9 km 603,65 513,00 90,65 Sc = 0,0215 Sv = 0,0232 SI = 1,07

52 LIDAR 0,3 1,05 PREZENTACJA 2014 NMPT LIDAR, ŚRODKOWY ODCINEK BYSTRZYCY DUSZNICKIEJ (18,26 km) 1,06 3 km 1,04 1,07 18,26 km 16,51 km 603,65 347,00 256,65 SI < > ~ > 0 Bystrzyca Dusznicka w środkowym biegu, na odcinku między 603,65 a 347 m n.p.m. jest rzeką odcinkowo prostoliniową i niskokrętą. Sc = 0,0140 Sv = 0,0155 SI = 1,09

53 LIDAR 0,3 PREZENTACJA 2014 NMPT LIDAR, POWIERZCHNIE TRENDU MORFOLOGICZNEGO, POWIERZCHNIE RÓŻNICOWE 3 km

54 LIDAR 0,3 PREZENTACJA 2014 NMPT LIDAR, POWIERZCHNIE TRENDU MORFOLOGICZNEGO, POWIERZCHNIE RÓŻNICOWE 3 km

55 PREZENTACJA 2014 NMPT LIDAR, ŚRODKOWY ODCINEK BYSTRZYCY DUSZNICKIEJ (18,26 km) LIDAR 0,3 3 km ark. Duszniki SMGS 1:2500, Cymmerman 1989 ark. Polanica SMGS 1:2500, Wójcik 1957

56 LIDAR 0,3 PREZENTACJA 2014 NMPT LIDAR, ŚRODKOWY ODCINEK BYSTRZYCY DUSZNICKIEJ (18,26 km) 3 km SMGS, 1: m n.p.m.

57 LIDAR 0,3 PREZENTACJA 2014 OBSZAR BYSTRZYCY DUSZNICKIEJ NMPT lidar, powierzchnia trendu 1 st. 3 km m n.p.m.

59 LIDAR 0,3 PREZENTACJA 2014 OBSZAR BYSTRZYCY DUSZNICKIEJ NMPT lidar, powierzchnia trendu 1 st. 3 km SI < > ~ > m n.p.m. 3 km

63 LIDAR 0,3 PREZENTACJA 2014 OBSZAR BYSTRZYCY DUSZNICKIEJ NMPT lidar powierzchnia trendu 3 st. 3 km SI < > ~ > m n.p.m. 3 km

66 OBSZAR BYSTRZYCY DUSZNICKIEJ NMPT lidar, powierzchnia różnicowa 8 st m n.p.m.

67 MOŻLIWY SCHEMAT KINEMATKI PODŁOŻA ŚRODKOWEGO ODCINKA DOLINY BYSTRZYCY DUSZNICKIEJ

68 ANALOGICZNE MODELE KINEMATYCZNE Dickinson, W.R., Kinematics of transrotational tectonism in the California Transverse Ranges and its contribution to cumulative slip system. Geological Society of America Special Paper 305, 46 p. uskok Garlock blok Owlshead blok Mojave

69 ANALOGICZNE MODELE KINEMATYCZNE Dickinson, W.R., Kinematics of transrotational tectonism in the California Transverse Ranges and its contribution to cumulative slip system. Geological Society of America Special Paper 305, 46 p. uskok Garlock blok Owlshead blok Mojave

70 ANALOGICZNE MODELE KINEMATYCZNE Sengör, A.M.C., Gorur, M., Saroglu, F., Strike-slip faulting and related basin formation in zones of tectonic escape: Turkey as a case study. In: Strike-Slip Deformation, Basin Formation and Sedimentation. In: K.T. Biddle, N. Christie-Blick [Eds.]. Spec.Publs. Soc.econ. Paleont. Mineral., 37, uskok N-anatolijski uskok E-anatolijski blok anatolijski

71 Ideogram PREZENTACJA 2014 MOŻLIWY REGIONALNY SCHEMAT EWOLUCJI DOLINY BYSTRZYCY DYSZNICKIEJ USZNICKIEJ

74 Ideogram PREZENTACJA 2014 MOŻLIWY REGIONALNY SCHEMAT EWOLUCJI DOLINY BYSTRZYCY DYSZNICKIEJ DUSZNICKIEJ

75 POZYCJA JEDNOSTKI ŚWIEBODZIC W STRUKTURZE SUDETÓW

76 GRANICE JEDNOSTKI ŚWIEBODZIC (???)??

77 PRZEŁOM PEŁCZNICY I SZCZAWNIKA inspiracja Kaczorowski, M., Wojewoda, J., Neotectonic activity interpreted from a long water-tube tiltmeter record at the SRC geodynamic laboratory in Książ, Central Sudetes, SW Poland. Acta Geodynamica et Geomaterialia, 8, 3, pp

78 PRZEŁOM PEŁCZNICY I SZCZAWNIKA inspiracja Kaczorowski, M., Wojewoda, J., Neotectonic activity interpreted from a long water-tube tiltmeter record at the SRC geodynamic laboratory in Książ, Central Sudetes, SW Poland. Acta Geodynamica et Geomaterialia, 8, 3, pp

79 GRANICE JEDNOSTKI (ZAPADLISKA) ŚWIEBODZIC (???)

80 GRANICE JEDNOSTKI (ROMBOIDALNEJ) ŚWIEBODZIC (???)

81 GRANICE JEDNOSTKI ŚWIEBODZIC (???) ZAPADLISKO STRUKTURA ROMBOIDALNA??

82 GRANICE JEDNOSTKI ŚWIEBODZIC (???) ZAPADLISKO STRUKTURA ROMBOIDALNA??

83 MORFOMETRIA NUMERYCZNA OBSZARU ZAPADLISKA ŚWIEBODZIC

85 MORFOMETRIA NUMERYCZNA OBSZARU STRUKTURY ROMBOIDALNEJ ŚWIEBODZIC

89 MOŻLIWY SCHEMAT EWOLUCJI ROMBOIDALNEGO (PULL-APART) BASENU ŚWIEBODZIC

90 Instytut Nauk Geologicznych Uniwersytet Wrocławski Anomalie kształtu dolin rzecznych metody wyznaczania i możliwe wyjaśnienia na przykładzie wybranych rzek sudeckich Dziękujemy za uwagę! Pozostałe materiały w toku dyskusji ;))

91 ZAGADNIENIE SKALI W MODELACH GEOLOGICZNYCH

92 ZAGADNIENIE SKALI W MODELACH GEOLOGICZNYCH

93 ZAGADNIENIE DOPUSZCZALNYCH GRANIC INTERPRETACJI PRZSTRZENNEJ DANYCH GEOLOGICZNYCH A może tak?! Ani intersekcja geologiczna, ani zawartość treściowa artykułu nie rozstrzygają o rozwiązaniu Brak skali, kierunków, przewyższenia całkowita swoboda wyobraźni Autora

94 ZAGADNIENIE DOSTĘPNOŚCI CYTOWANYCH ŹRÓDEŁ INFORMACJI, UWIARYGADNIANIE INTERPRETACJI

95 ZAGADNIENIE POPRAWNOŚCI TYTUŁÓW PRAC NAUKOWYCH, przykłady Ewolucja morfometryczna Sudetów w rejonie Kotliny Kłodzkiej w świetle analizy morfometrycznostatystycznej. Acta Universitatis Wratislaviensis, 1939, Prace Geologiczno-Mineralogiczne, 58, 97 s. SROKA, W. (1997) Morphometric methods applied to the morphostructural analysis of mountainerous topography. Ann.Soc. Geol. Pol., 51, 1-2, s Zuchiewicz, W. (1981).