Geomorfologia dnafiordu Horasund

Transkrypt

1 XIV Sympozjum Polarne, Lublin 1987 Instytut Geofizyki PAN Zakład Badań Polarnych i Morskich, Warszawa W. KOWALEWSKI, S. RUDOWSKI, S. M. ZALEWSKI, K. ŻAKOWICZ Geomorfologia dnafiordu Horasund Geomorphology of the bottom of the Fjord Hornsund WSTĘP W wyniku wieloletnich badań prowadzonych przez polskich specjalistów w rejonie Hornsundu dokładnie rozpoznano rzeźbę i budowę lądowego obszaru. Natomiast obszar położony niżej poziomu morza rozpoznany był dotąd w tak niewielkim stopniu, że właściwie stanowił białą plamę w kartograficznych opracowaniach specjalistycznych. Wykonano dotychczas badania osadów powierzchniowych (por. Antkiewicz i Filipowicz 1978; Górlich 1986) oraz batymetrii fiordu oparte o punktowe pomiary ołowianką i echogramy wykonane do 1983 r. (M. Zajączkowski in Karczewski 1985) - dostarczyły jedynie bardzo ogólnych wiadomości o charakterze dna. Nieodzowne było podjęcie starań o uzyskanie bardziej szczegółowego rozpoznania budowy i rzeźby dna fiordu. Wymagało to możliwości zastosowania nowoczesną aparatury geofizycznej, sondy rdzeniowej z poborem rdzeni przynajmniej kilkumetrowej długości i odpowiednich możliwości organizacyjnych. Stało się to możliwe w Zakładzie Badań Polarnych i Morskich Instytutu Geofizyki PAN w ramach Programów Badań Polarnych Polskiej Akademii Nauk (MR.1,29, CPBP ). W sezonach letnich 1982, 1983, 1985 i 1986 przeprowadzono badania ekspedycyjnefiordu Hornsund. Część z wyników tych badań (dotyczących głównie określenia rodzajów, genezy i walnych form występowania osadów czwartorzędowych dna fiordu) przedstawiono już uprzednio (Zalewski et al. 1984; Kowalewski et al a i b; 1987). Obecnie pragniemy przedstawić materiał dotyczący geomorfologii dna fiordu. Zdajemy sobie sprawę, że przedstawiane przez nas wyniki nie pretendują do ostatecznego rozwiązania zagadnienia, a raczej wskazują na kierunek dalszych badań terenowych, interpretacyjnych i analitycznych dla rozwiązania szeregu problemów (tak regionalnych jak i podstawowych), jakie wyłoniły się przy opracowaniu zebranych dotąd materiałów. W naszych badaniach opieraliśmy się głównie na wynikach sejsmoakustycznego profilowania (CSP-BOOMAR, SPARKER), prowadzonego we współpracy z przedsiębiorstwem Geofizyka" Toruń. Materiały uzyskane przez nas z profilowania CSP (por. fig. 1) i echosondowania, wraz z echogramami udostępnionymi nam uprzejmie przez J. Różańskiego i S. Swerpla oraz z wykorzystaniem małoskalowych map norweskich, posłużyły nam do sporządzenia szkicu batymetrycznego w skali 1: Konstrukcję i opracowanie tego szkicu wykonano we współpracy z M. Lewandowskim z OPGK w Szczecinie. Analiza szkicu hatymetrycznego i materiałów CSP (także w części dotyczącej wgłębnej budowy dna) oraz wyników wstępnego opracowania kilkumetrowych rdzeni osadów dna

2 69 (pobranych przez nas sondą rdzeniowo-tłokową) stanowiły podstawę wydzielenia zasadniczych jednostek geomorfologicznych i sporządzenia szkicu geomorfologicznego (fig. 2) dna fiordu Hornsund. GEOMORFOLOGIA DNA FIORDU HORNSUND Dno fiordu ma urozmaiconą rzeźbę, charakterystyczną dla doliny żłobowej, z wyraźnymi progami (fig. 2) i przegłębieniami (basenami). Szczególnie wyraziicie zaznacza się to w rzeźbie powierzchni skalnego podłoża, noszącej znamiona silnej działalności egzaracyjnej i przesłoniętej powłoką (od kilku metrów do ponad 150 m miąższości) młodych osadów czwartorzędowych glacjalnych i glaq'alno morskich. W obrębie basenów występują baseny niższego rzędu, w tym także i stanowiące doliny boczne, zawieszone nad dnem basenu do którego dochodzą. Wśród progów oddzielających baseny wyróżniono cztery ich zasadnicze rodzaje: progi skalne (rygle), będące wyniosłościami skalnego podłoża mające strukturalne założenia, egzaracyjnie przekształcone i przykryte cienką (do 10 m miąższości) powłoką osadów, głównie mułów glacjalnomorskich (fig. 3.3), progi akumulacyjne, stanowiące wały osadów, powstałe bezpośrednio przy czole lodowca i zbudowane z glacjalnomorskich osadów przylodowcowych (moreny czołowe podwodne?), progi skalno-akumulacyjne (fig. 3.4), z pokrywą osadów glacjalnych i glacjalnomorskich nałożoną na wyniosłości skalnego położą (tu także występują moreny spiętrzone), progi pogrzebane (fig. 3.1, 3.2), całkowicie przykryte osadami i nie zaznaczające się w morfologii dna. Wyróżnione cztery główne baseny oddzielone są od siebie progami (fig. 2) i mają różny charakter w partiach bardziej wewnętrznych oraz bardziej zewnętrznych fiordu. Baseny położone wewnątrz fiordu (Basen I i II) mają dno o zróżnicowanej morfologii, z deniwelacjami rzędu kilku do kilkunastu metrów. Występują tu głównie glacjalnomorskie osady przylodowcowe i partiami (w spągu) osady glacjaine (gliny zwałowe?). Miąższość tych osadów jest bardzo zmienna i wyraźnie uzależniona od rzeźby podłoża, którą maskują. Powierzchnia dna jest tu przesłonięta cienkim, o zmiennej miąższości (1-5 m) płaszczem mułów glacjalnomorskich. Miąższość tych osadów stopniowo zwiększa się w miarę oddalania się od czół lodowców ku centrom basenów oraz lokalnych zagłębień i w najgłębszych partiach wynosi ok. 4-5 m. Basen IV, najbardziej zewnętrzny, ma grubą pokrywę mułów glacjalnomorskich (do m miąższości), których sedymentacja trwa tu najprawdopodobniej od czasu deglacjacji maksymalnego zlodzenia Hornsundu w holocenie, po czasy dzisiejsze. W dolnej partii tych mułów (por. fig. 1), spoczywających na płatach glin (moreny dennej?) lub bezpośrednio na skalnym podłożu, stwierdzono występowanie dużych form wytopiskowych. Basen III ma charakter pośredni między basenami wewnętrznymi a basenem zewnętrznym. Występuje tu zróżnicowana rzeźba podłoża skalnego, w dużej części pogrzebana pod grubą powłoką przelawicających się osadów glacjalnych i glacjalnomorskich. różnego rodzaju, genezy i wieku ffig. 3.2). Związane to jest. naszym zdaniem z conajmniej

3 70 dwukrotnym postojem czoła lodowca na linii progu II i III z wyraźnymi jego oscylacjami. Na powierzchni dna, a zwłaszcza na progach i ich stokach proksymalnych, stwierdzono występowanie licznych, różnej wielkości, form erozyjnych takich jak rozmycia, rynny,, bruzdy. Wyraźne rynny, tnące w poprzek progi, zaznaczają się przede wszystkim w północnej i południowej partii progu III IV. Do głębokości 20 m ppm powierzchnia dna jest powszechnie przerabiana przez góry lodowe (por. Moign, 1972) liczne są tu misy, bruzdy, wały osadu, o deniwelacjach i wymiarach kilku do kilkunastu metrów. Na stokach progów i basenów częste są zjawiska związane ze spływaniem, pełznięciem i osuwaniem się osadów dna. U podnóża stoków proksymalnych (zwłaszcza progu II III) występują wydłużone jęzory osadów, które interpretujemy jako formy podwodnych sandrów, stożków, delt czy moren czołowych ftuwio-glacjalnych (sensu Ruszczyńska 1982). Boczne lodowce dochodzące dziś czy ongiś do fiordu, dają pokrywy osadowe nałożone na rzeźbę związaną z działalnością lodowca głównego. WNIOSKI Przedstawione rezultaty potwierdziły dużą przydatność zastosowanych metod w badaniach geomorfologicznych i geologicznych dna fiordów. Fiord Hornsund jest obecnie obok KongsQorden (Elverhoy et al. 1982) - jednym z najlepiej rozpoznanych fiordów Spitsbergenu, a nawet Arktyki. Opracowany materiał stanowi podstawę do dalszych badań z zakresu geomorfologii, glacjologii, sedymentologii, geologii czwartorzędu i geologii skalnego podłoża. Ze swej strony planujemy w dalszych etapach szczegółowe opracowanie kartograficzne skalnego podłoża i rzeźby jego powierzclmi. miąższości osadów czwartorzędowych, rodzajów i rozmieszczenia gruntów dna. LITERATURA Ańtkiewicz A., Filipowicz C. '.978. Bottom sediments of Isbjornharrma. Mat, Syrop. Polar. PTGeogr. Gdansk-Gdynia, 2:7-11. Goilich K Glaciomarine sedimentation of muds in Hornsund fiord. Spitsbergen. Ann. Soc. Geol. Pol., 56: (in press). Karczewski A. (cd.) Mapa geomorfologiczna Hornsundu, 1: Wyd. Uniw. Śląskiego. Kowalewski W., Rudowski S.. Zalewski M., Żakowicz К. 1985a. Glaciomarine deposits in the Hornsund region (Spitsbergen) and a problem of the Last Glaciation in this area. Proc. Conf. European Union Earth Sciences, Strasbourg b. Problemy proglatjalnej sedymentaq'i na dnie fiordu Hornsund, na podstawie materiałów ciągłego profilowania sejsmoakuśtycznego (CSP) - Mat. XII Symp. Polar.. PTGeogr., Akademia Roi. Szczecin Seismostratigraphy of bottom sediments in some areas of the Spitsbergen Archipelago. Pol. Polar. Res., 1: (in press). Moign A L'action des glaces flottanes sur le littoral et les fonds sous-marine du Spitsbergen central et nordocc dental. Rev. Gcograph. Montreal, 1-2: Ruszczyli ska-szenajch К. I9S2. Sedimentary environments as criteria for genetic subdivision of fluvioglacial deposits and landform. Proc. Reunion Regional Sudamericana, Comm. Genesis and Lithology Quaternary deposits INQUA, Univ. Comahue, Argentyna.

4 71 Zalewski M., Kowalewski W., Rudowski S., Rossa W Preliminary results of seismoacustic sounding of bottom sediments in the region of Spitsbergen. Proc. Symp. Spitsbergen 84", Inst. Ekologii Dziekanów. Zalewski M., Kowalewski W., Rudowski S Rozpoznanie procesów sedymentacji glacjalnomorskiej metodą CSP (sejsmoakustyka) na przykładzie fiordu Hornsund. Mat. Symp. Polar., PTGeogr., Uniw. A. Mickiewicza, Poznań. SUMMARY The field investigations were carried out during summer seasons 1982, 1983, 1985 and Seismoacustic profilling (fig. 1), echosounding and core samples made studied. The bathymetrical sketch (1:50,000) and then - geomorphological sketch (fig. 2) of the bottom were prepared. The surface of the bottom and especially the surface of the bedrock displayes irregular high relief. Glacially scoured bedrock covered blanket (up to 170 m thick) of the young glacial and glacio-marine deposits. Four main types of the sills separated fjord basins were distinguished: 1) rocky sills (fig. 3.3) - elevations of the bedrock covered by thin (up to 10 m) blanket of the young deposits, mainly glacio-marine muds, 2) accummulative sills - elevations builded up mainly by ice-frontal glacio-marine deposits, 3) rocky-accumulative sills (fig. 3.4), 4) burried sills (fig. 3.1, 3.2). The bottom of the internal basins (I and II) covered glacio-marine ice-frontal deposits. There are also here changing thin (1-5 m) blanket of the glacio-marine muds. The most external basin (IV) has thick (up to m) cover of the glacio-marine muds. Their lower part show big thawing structures. The basin III has thick (up to 170 m) cover of the glacial and glacio-marine deposits of different characteristics, genesis and age (fig. 3.2). Differs erosional and creep structures on the bottom surface, especially on the proximal slopes of the sills, are common. Fig. 1. Przykład zapisu CSP (ciągłego sejsmicznego profilowania) z obszaru Basenu IV w Hornsundzie. A podłoże skalne, В gliny. D muły glacjalnomorskie. Fig. 2. Szkic geomorfologiczny dna fiordu Hornsund: 1 linia brzegowa, 2 klify lodowe, 3 strefy walnych progów, 4 wierzchołki stwierdzonych wyniosłości skalnego podłoża, 5 powierzchnia akumulacji glacjalnomorskich osadów przylodowcowych, 6 powierzchnia akumulacji glacjalnomorskich osadów przylodowcowych z Cienką (1-5 m), zmienną pokrywą mułów glacjalnomorskich, 7 powierzchnia akumulacji mułów glacjalnomorskich, 8 główne baseny. Fig. 3. Przykłady wydzieleń geomorfologicznych z obszaru dna fiordu Hornsund. Fig Basen II. Pogrzebane progi skalne, na powierzchni dna glacjalnomorskie osady przylodowoowe (C) z cienką pokrywą mułów glacjalnomorskich (D). A podłoże skalne, В gliny. Fig Basen II. Pogrzebany próg skalny; na powierzchni dna glaqalnomorskie osady przylodowcowe (D). Fig Basen III. Próg skalny w zachodniej partii profilu, próg skalno-akumulacyjny w części wschodniej. Fig Próg skalno-akumulacyjny oddzielający Baseny II i III. Fig. 1. An example of CSP - boomer record. Basin IV, Hornsund. A bedrock, В till, D glacio-marine mud. Fig. 2. Geomorphological sketch of the bottom. 1 shore-line, 2 ice-cliffs, 3 areas of the main sills, 4 peaks of the distinguished elevations of the bedrock, 5 accummulative surface of the ice-frontal glacio-marine deposits, 6 accummulative surface of the ice-frontal glacio-marine deposits with thin (1-5 m) changing blanket of the glacio-marine muds, 7 accummulative surface of the glacio-marine muds, 8 main basins Fig, 3. Examples of the some geomorphological units.

5 72 Fig Basin II. Burried sills. On the surface ice-frontal glacio-marine deposits (С) and thin cover glacio-marine muds (D), В tills, A bedrock. Fig Basin II. Burried sill. On the surface glacio-marine muds (D). Fig Basin III. Rocky sill in the west part and accummulative-rocky sill in the east part of the profile. Fig Rocky-accummulative sill separated Basins II and III.

6

7

8 75 i Fig. 3.