MORFOGENEZA STREFY MARGINALNEJ TUNGNAÄRJÖKULL (ISLANDIA)

Transkrypt

1 Leon A N D R Z E J E W S K I Department of Physical Geography and Quaternary Palaeogeography Wyprawy Geograficzne na Spitsbergen IV Zjazd Geomorfologów Polskich UMCS, Lublin 3-6 czerwca 1998 Institute of Geography Mikołaj Kopernik University Fredry 6/ Toruń, P O L A N D MORFOGENEZA STREFY MARGINALNEJ TUNGNAÄRJÖKULL (ISLANDIA) MORPHOGENESIS OF THE TUNGNAÄRJÖKULL MARGINAL ZONE (ICELAND) WSTĘP W sezonach letnich 1995, 1996 i 1997, zespół geomorfologów Instytutu Geografii UMK, w ramach realizacji międzynarodowego programu Monitoring zmian naturalnej powierzchni Islandii z zastosowaniem zdjęć satelitarnych ERS-1 i ERS-2 oraz innych systemów teledetekcyjnych", prowadził kartowanie geomorfologiczne i geologiczne na przedpolu Tungnaärjökull. W efekcie tych badań powstała mapa geomorfologiczna rozległej strefy marginalnej tego lodowca wykonana na podkładzie zdjęć lotniczych w skali 1 :20 000, z nalotu wykonanego w sierpniu 1995 roku z wysokości ok m (rye. 1). Analiza wykształcenia poszczególnych form, ich budowa geologiczna i wzajemne relacje stały się podstawą do odczytania poszczególnych etapów rozwoju geomorfologicznego analizowanego obszaru. Regionalne zróżnicowanie układu form glacjalnych i glacjofluwialnych na przedpolu Tungnaäijökull oraz ich budowy geologicznej jest wynikiem zmienności dynamicznej jego czoła, którą determinuje wulkaniczna morfostruktura podłoża całej zachodniej części czaszy Vatnajökull. Artykuł jest rezultatem badań prowadzonych w ramach grantu KBN nr 6P04E podczas realizacji międzynarodowego programu Monitoring zmian naturalnej powierzchni Islandii z zastosowaniem zdjęć satelitarnych ERS-1 i ERS-2 oraz innych systemów teledetekcyjnych", ESA Project AO. 2D116. 9

2 T U N G N A Ä R J Ö K U L L NA TLE CZASZY LODOWEJ VATNAJÖKULL Czasza lodowa Vatnajökull o powierzchni ok km 2 należy do największych współczesnych lodowców na świecie. Jej usytuowanie w wyżynno-górskim obszarze wulkanicznym południowo wschodniej części Islandii jest konsekwencją wysokich opadów rocznych, przekraczających tu średnio 4000 mm, a maksymalnie dochodzących do 8000 mm rocznie, co w efekcie granicę wiecznego śniegu lokuje na wysokości około 1100 m n.p.m. w południowej części Vatnajökull i na około 1300 m n.p.m. w części północnej. Znaczne zróżnicowanie miąższości lodu w obrębie analizowanej czaszy jest konsekwencją urozmaiconej rzeźby wulkanicznego podłoża. Badania relacji pomiędzy miąższością lodu a rzeźbą subglacjalną Vatnajökull rozpoczęto już w 1951 roku podczas pierwszej Francusko-Islandzkiej Ekspedycji Glacjologicznej (Björnsson 1988). Dalsze badania w tym zakresie pozwoliły na szczegółową analizę tych relacji które, jak się okazuje, w zasadniczy sposób determinują dystrybucję i dynamikę strumieni lodowych w brzeżnych partiach czaszy Vatnajkull. (Sigurdsson 1970, Björnsson 1988, Björnsson, Einarsson 1990) Maksymalne miąższości lodu w obrębie analizowanej czaszy osiągają 1000 m n.p.m. na północ od subglacjalnej kaldery Grimsvötn, natomiast w jej zachodniej części dochodzą do 800 m. Lód wypełnia tu bowiem głębokie i wydłużone w kierunku SW-NE obniżenia pomiędzy kolejnymi, górnoplejstoceńskimi grzbietami wulkanicznymi o tym samym układzie. Zarys czaszy Vatnajökull ukształtowany w wyniku radialnej dystrybucji mas lodowych z kilku kopułowych centrów glacjalnych, np. w zachodniej części Häabunga awe wschodniej Breidabunga, wznoszących się ponad 1700 m n.p.m., jest wyraźnie zróżnicowany. We wschodniej i południowej części określają go różnej wielkości typowe lodowce wypustowe, największe z nich to Skalafellsjökull, Breidamerkurjökull, Skeidararjökull, Siduökull. Zachodni i północny zarys czaszy Vatnajökull jest zdecydowanie odmienny i wyrażony w postaci rozległych lobów lodowcowych, z których największe w jej części północnej to: Dyngjujökull i Bruarjökull, natomiast w zachodniej Koldukvislarjökull i będący przedmiotem badań Tungnaäijökull (rye. 1). Czoło Tungnaäijökull o długości około 28 km, reagując na zmiany klimatyczne oraz okresowe fazy wzmożonej aktywności neowulkanicznej swojego bezpośredniego i dalszego podłoża, wykazywało się w ostatnim stuleciu zmienną dynamiką. Maksymalny jego awans w okresie postglacjalnym miał miejsce około (Freysteinsson 1968). Od tego czasu czoło tego lodowca ulegało stopniowej recesji przerywanej krótkimi fazami nagłych awansów typu surge" (ryc. 2). Pierwszy, jak podaje wspomniany wyżej autor, miał miejsce prawdopodobnie w okresie Kolejny awans na odległość około 1 km przypadł na 1945 r. (Thorarinsson 1964), natomiast ostatni rozpoczął się w październiku 1994 r. i trwał do sierpnia 1995 r. Został on poprzedzony 10

3 pojawieniem się już w 1990 szeregu wąskich szczelin w obrębie jego akumulacyjnej części i niewielkim ruchem do przodu, który trwał do 1994 roku. Czoło Tungnaäijökull w czasie dziesięciomiesięcznej szarży posunęło się w tym czasie maksymalnie o 1200 m, przy maksimum szybkości 10 m w ciągu dnia (Sigurdsson 1994). Warto w tym miejscu dodać, że systematyczne, coroczne pomiary wahań czoła Tungnaärjökull w profilu Nyjafell prowadzone są od 1955 roku (Eythorsson 1963), (ryc. 2). Tungnaärjökull nie należy do najbardziej aktywnych pod tym względem lodowców islandzkich. Sąsiadujący z nim od południa wypustowy lodowiec Sidu wykazywał się znacznie większą częstotliwością szarż", a w czasie ostatniej, tj. na przełomie , jego czoło posuwało się dziesięciokrotnie szybciej w stosunku do ruchu czoła Tungnaärjökull. Zmieniająca się w czasie ostatnich 100 lat, aktywność analizowanego lod owca oraz uwarunkowania wynikające ze zróżnicowanej rzeźby wulkanicznej jego przedpola, to bezpośrednie przyczyny odmienności w wykształceniu form i osadów w obrębie jego strefy marginalnej. CHARAKTERYSTYKA F O R M I OSADÓW PRZEDPOLA T U N G N A Ä R J Ö K U L L Strefa marginalna Tungnarjökull rozciaga się południkowo na długości ok. 28 km, przy zmieniającej się szerokości od ok. 1 km w części północnej do 2,5 km w środkowej i południowej. Od północy ograniczają ją wzniesienia wulkaniczne Kerlingar (1339 m n.p.m.), a od południa masyw skalny o wysokości 898 m n.p.m., który rozdziela Tungnaärjökull od Skaftärjökull (ryc. 1). Zarys czoła analizowanego lodowca na zdjęciach lotniczych z 1995 roku, a więc po ostatniej szarży, ma układ wachlarzowo-lobalny, szczególnie charakterystyczny w części środkowej i południowej, gdzie można wyróżnić co najmniej pięć wyraźnych lobów. Sytuacja ta jest wynikiem nasunięcia lodowca w strefę kolejnych, równoległych względem siebie, górnoplejstoceńskich grzbietów wulkanicznych 0 kierunku NE-SW, pomiędzy którymi ulokowały się lokalne strumienie lodowe kończące się lobalnym zarysem czoła. (ryc. 1). Odmienna sytuacja ma miejsce w północnej części analizowanej strefy, w której czoło lodowca układa się równolegle do wspomnianych grzbietów wulkanicznych. Te zależności dają w efekcie zdecydowanie większe rozwinięcie strefy marginalnej Tungnaärjökull w części środkowej i południowej w stosunku do strefy północnej, której swobodny rozwój ograniczony jest morfologią podłoża lodowca i jego bezpośredniego przedpola. Analiza sposobu wykształcenia i wzajemnych relacji form glacjalnych 1 glacjofluwialnych na przedpolu Tungnaärjökull pozwoliła wyróżnić pięć zróżnicowanych obszarów w obrębie jego strefy marginalnej (ryc. 1). Pierwszy (I) usytuowany jest w skrajnie północnej części strefy marginalnej i rozciąga się na długości ok. 4 km. W wąskiej strefie pomiędzy czołem lodowca i równolegle 11

4 przebiegającym do niego w odległości ok. 1 km grzbietem wulkanicznym Jökulgrindur o wysokości m n.p.m., wykształcił się zespół zbiorników proglacjalnych i terminoglacjalnych w sąsiedztwie zespołu form glacjalnych i glacjofluwialnych. Wspomniany grzbiet wulkaniczny w tej części strefy marginalnej w okresie tzw. Małej Epoki Lodowej znalazł się w obszarze ekstraglacjalnym. Maksymalny zasięg czoła lodowca ze schyłku XIX w. wyznacza tu ciąg moren czołowych, na przedpolu których w czasie zablokowania odpływu wód roztopowych w kierunku południowym powstał zespół zbiorników proglacjalnych. Ślady ich dawnego, zdecydowanie większego zasięgu, są dobrze wyrażone, w postaci kilkudziesięciu lini brzegowych, głównie w rzeźbie proksymalnych stoków Jökulgrindur wznoszących się ponad aktualny poziom wód o 38 m. Ewolucja tej części strefy marginalnej przebiegała w ostatnich 100 latach co najmniej w 4 etapach: - faza transgresji lodowca u schyłku XIX w., w wyniku której ukształtował się ciąg moren czołowych oddalonych od aktualnego zasięgu czoła od 500 do 900 m, - etap kształtowania się zbiorników proglacjalnych wraz z licznymi krótkimi stożkami powstającymi w warunkach subakwalnych, - recesja lodowca i stopniowy spływ wód ze zbiorników proglacjalnych, - etap wytapiania się martwych lodów oraz kształtowania się doliny marginalnej. Drugi fragment strefy marginalnej (II), położony na południe od poprzedniego, rozciąga się na długości ok. 9 km, a jego szerokość waha się od 1 do 1,5 km. Tungnaäijökull w czasie swojego maksymalnego zasięgu dotarł do wspomnianego już grzbietu wulkanicznego, a w niektórych jego niższych partiach nawet go przekroczył. Fakt ten dokumentują ciągi moren czołowych które spotkać można w proksymalnej, szczytowej, a także lokalnie w dystalnej części grzbietu Jökulgrindur. Fazy stopniowej recesji czoła lodowca zapisane są licznymi formami i osadami kontaktu lodowego oraz poziomami teras kemowych, kemów, sandrów i ozów. W obrębie grzbietu wulkanicznego rozwinęło się kilka klasycznych, zawieszonych współcześnie bram lodowych, rejestrujących odpływ wód roztopowych w okresie zatamowania odpływu w kierunku południowo-zachodnim. Należy tu podkreślić fakt zalegania jeszcze do dzisiaj w spągu osadów wymienionych form znacznych ilości martwych lodów. Trzeci fragment analizowanej strefy marginalnej (III) związany jest już z lobalnym zarysem czoła Tungnaäijökull. Brak większych przeszkód orograficznych w podłożu umożliwił tu pełne rozwinięcie się form glacjalnych w postaci kilku wyraźnych ciągów moren czołowych, z dobrze wykształconymi na ich zapleczu układami dolin marginalnych oraz dużymi płatami moreny dennej. Maksymalny zasięg strefy marginalnej wyznacza łuk moren czołowych, oddalonych od aktualnego zasięgu czoła od 2 do 2,5 km. Badania geologiczne pozwoliły określić ich genezę jako moreny czołowe spiętrzone. W odległości ok. 12

5 400 m w kierunku do lodowca występuje kolejny podobny ciąg moren czołowych. Rozległe powierzchnie płatów moreny dennej wykazują ślady wyraźnej drumlinizacji, wyrażonej w postaci ukierunkowanych prostopadle do czoła lodowca, wydłużonych wałów o szerokości 20-25m i wysokości 1-1,5 m. Proces drumlinizacji rejestruje zapewne fazy wspomnianych już nagłych awansów czoła lodowca na swoje przedpole. W strefie ekstraglacjalnej analizowanego obszaru rozwinął się rozległy system dystrybutywnych cieków proglacjalnych rzeki Tungnaä. Kolejny (IV) fragment strefy marginalnej Tungnaärjökull ukształtował się w rejonie lododziałowym związanym z występującymi pod lodowcem i na jego przedpolu górnoplejstoceńskimi wzniesieniami wulkanicznymi Tungnaärfjöll, które w swoich kulminacjach osiagają 850 m n.p.m. W strefie marginalnej lodowca charakterystyczne jest tu występowanie licznych przejawów mutonizacji rzeźby wulkanicznej i drumlinizacji form glacjalnych. W obrębie strukturalnie uwarunkowanych obniżeń,w czasie recesji, panowały tu korzystne warunki do rozwoju zbiorników proglacjalnych. Ich ślady w postaci osadów limnoglacjalnych rejestrowanych na różnych poziomach dokumentują poszczególne etapy kształtowania się tej części strefy marginalnej Tungnaäijökull. Ostatnia (V) skrajnie południowa część strefy marginalnej analizowanego lodowca związana jest z interlobalnym zarysem czoła, uwarunkowanym występowaniem tu stosunkowo wąskiego grzbietu wulkanicznego Fögruflöll (rye. 1), o kierunku przebiegu NE-SW, a więc zgodnym z kierunkiem ruchu lodu. Strefa marginalna Tungnaäijökull jest tu zdominowana przez rozlegle powierzchnie sandrów intramarginalnych. W strefie bezpośredniego kontaktu z lodowcem rozwinęły się liczne glacjofluwialne stożki proglacjalne, które w czasie ostatniego, nagłego awansu ( ), zostały w swoich proksymalnych partiach zaburzone glacjotektonicznie. W efekcie powstała tu charakterystyczna rzeźba stopniowo obniżających się w kierunku dystalnym regularnych grzbietów. PODSUMOWANIE Przedstawiony zarys zróżnicowania strefy marginalnej Tungnaärjökull wskazuje na wyraźną korelację pomiędzy wykształceniem rzeźby glacjalnej i glacjofluwialnej, a lokalnymi cechami morfostruktury wulkanicznego podłoża. W trakcie pokonywania kolejnych barier topograficznych, w masie lodowej Tungnaäijökull następuje proces dynamicznego zróżnicowania jego poszczególnych fragmentów, wyrażający się m. in. formowaniem lokalnych strumieni lodowych. Procesowi temu sprzyja zapewne ciepły reżim termiczny czaszy Vatnajökull (Björnsson 1979, 1988), co zapewnia stały udział wód subglacjalnych determinujących dynamikę bazalnych mas lodu (Jania 1993, Bennett, Glasser 1996). Zachodnia część czaszy Vatnajökull ma też bezpośredni kontakt 13

6 z ciągle aktywną strefą neowulkaniczną. Dobrym przykładem jest występująca nieco na południe od Tungnaärjökull szczelina wulkaniczna systemu Lakagigar z 1783 roku lub ostatnia, tj. z 1996 roku, subglacjalna, erupcja wulkaniczna pomiędzy kalderami Grimsvötn a Bardarbubga. Zjawiska te, wywołujące ogromne powodzie zwane jökulhlaupami, powodują w konsekwencji znaczne przeobrażenia rzeźby glacjalnej oraz kształtowanie się rozległych powierzchni glacjofluwialnych. Uwalnianie się zwiększonych ilości wód subglacjalnych niewątpliwie staje się dodatkowym czynnikiem aktywizującym ruch lodu w postaci nagłych awansów typu surge". Analiza ewolucji rzeźby na przedpolu złożonej strefy glacjalnej, jaką stanowi Tungnaäijökull nawiązujący swoim charakterem do obrzeży lądolodów plejstoceńskich, jest niezwykle atrakcyjnym studium pozwalającym lepiej zrozumieć złożone procesy kształtowania się rzeźby glacjalnej na Niżu Polskim. LITERATURA BENNETT M. R., GLASSER N. F., 1996: Glacial Geology: Ice Sheets and Land forms; Wiley & Sons, Chichester-New York-Brisbane-Toronto-Singapore, BJÖRNSSON H., 1979: Glaciers in Iceland; Jökull, 29 AR, BJÖRNSSON IL, 1988: Hydrology опсе caps in volcanic regions; Soc. Sei. Isl.,45, Reykjavik, BJÖRNSSON IL, EINARSSON P., 1990: Volcanoes beneath Vatnajökull, Iceland: Evidence from radio echo-sounding, earthquakes and jökulhlaups; Jökull, No. 40, EYTHORSSON J., 1963: Variation of Iceland Glacier , Jökull, 13. ÄR, FREYSTEIN SSO N S., 1968: Tungnaärjökull; Jökull, 18 ÄR, JANIA J., 1993: Glacjologia; PWN, Warszawa, SIGURDSSON S., 1970: Gravity Survey on Western Vatnajökull; Jökull, 20 ÄR, SIGURDSSON S., 1994: Tungnaärjökull veltur fram; Jökull, No. 44, 1-2. THORARINSSON S., 1964: Sudden Advance of Vatnajökull Outlet Glaciers , Jökull, 14. AR, SUMMARY On the basis of geomorphological mapping and geological research of the Tungnaärjökull marginal zone carried out in , the attempts were made to define the main stages of its formation from the mini ice age through to the present. The Tungnaärjökull is situated within the south-western part of the marginal zone of the largest ice cap on Iceland, Vatnajökull. Within the extensive marginal zone of this glacier it is possible to distinguish at least five areas with differentiated features of glacial and glaciodu vial relief. This division is also reflected in the distinct formation of the geological structure. The different evolution of individual fragments of the marginal zone of the Tungnaärjökull was conditioned mainly by the significant influence of the substratum, i.e. the aligned volcanic relief. The snout of the Tungnaärjökull, with a length of about 28 km, has gradually undergone recession over a distance of about 3 km during the last 60 years. This process was interrupted twice by a sudden surge of the glacier snout in the years 1945^6 and most recently in

7 // s w // //' o0oooo 2 3 ВИЗ ИИ» u^i«l^l \*т» \U1S- 1 0 I 12 Rye. 1. Szkic sytuacyjny Tungnaärjökull na tle południowo-zachodniej części Vatnajökull: 1 - powierzchnia lodowca, 2 - ciągi starszych moren czołowych, 3 - młodsze, górnoplejstoceńskie grzbiety wulkaniczne, 4 - szczeliny i stożki wulkaniczne, 5 - lineamenty grzbietów wulkanicznych na powierzchni lodowca, 6 - główny dział lodowy, 7 - jeziora, 8 - sieć rzek i cieków proglacjalnych, 9 - obszar szczegółowego kartowania geomorfologicznego, 10 - linia profilu Nyjafell, 11 wyróżnione obszary w obrębie strefy marginalnej Tungnaärjökull, 12 - wysokości w m n.p.m. Fig. 1. Situational scheme of the Tugnaärjökull in the background of south-western part of Vatnajökull: 1 - glacier area, 2 - series of older terminal moraines, 3 - younger, Upper Pleistocene volcanic ridges, 4 - fissures and eruption cones, 5 - ridge lineaments on the glacier area, 6 - main iceshed, 7 - lakes, 8 - system of rivers and proglacial tides, 9 - area of detailed geomorphological charting, 10 - line of Nyjafell, 11 - areas within the Tugnaärjökull marginal zone, 12 - heights in m a.s.l. 15

8 Ryc. 2 Zmiany zasięgu czoła Tungnaärjökull w profilu Nyjafell Fig. 2. Changes of the Tugnaärjökull front reach in the Nyafell profile 16