Wstępny podział geologiczno-inżynierski dna polskiej części Morza Bałtyckiego

Wstępny podział geologiczno-inżynierski dna polskiej części Morza Bałtyckiego dr Leszek Józef Kaszubowski 1 dr hab. inż. Ryszard COUFAL 2 Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie, Wydział Budownictwa i Architektury 1. Wstęp Autorzy przedstawiają i charakteryzują wstępny podział geologiczno-inżynierski dna polskiej części Bałtyku w oparciu o szczegółową analizę map geologicznych dna Morza Bałtyckiego oraz na podstawie geologicznej interpretacji materiałów sejsmoakustycznych. Należy stwierdzić, że na obszarze polskiego dna Bałtyku zostały wykonane przez Państwowy Instytut Geologiczny, Oddział Geologii Morza, wszystkie arkusze mapy geologicznej dna Morza Bałtyckiego w skali 1: 200 000 [4,5,13,14,16,18,19,20,21,24,26,27,28,29,30,31,32]. Wyszczególnione arkusze mapy geologicznej dna Morza Bałtyckiego zawierają dodatkowo kilka mapek specjalistycznych, takich jak, mapa osadów na głębokości 1m poniżej dna Bałtyku, mapa geomorfologiczna dna Bałtyku, mapa zasobów mineralnych i mapa litodynamiczna, które stanowią cenny materiał uzupełniający w stosunku do mapy głównej. W dokonanych analizach geologiczno-inżynierskich zostały także wykorzystane badania sejsmoakustyczne, które zostały zinterpretowane geologicznie. Należy dodać, że badania sejsmoakustyczne dna Morza Bałtyku były wykonywane przez różne ośrodki badawcze, między innymi przez dawny Zakład Geomorfologii i Geologii Morza IMGW w Gdyni, czy też Oddział Geologii Morza Państwowego Instytutu Geologicznego w Gdańsku i były przeprowadzane metodą ciągłego profilowania sejsmoakustycznego z użyciem aparatury firmy EG.G produkcji USA. Wspomniane wyżej badania są często wykonywane w ramach badań geologiczno-inżynierskich dna morskiego pod posadowienie platform wiertniczych [7], czy też do badań geologicznostrukturalnych zmierzających do odzwierciedlenia bardzo złożonej budowy geologicznej pewnych obszarów dna morskiego. Autorzy niniejszego artykułu tę cechę badań sejsmoakustycznych wykorzystali w swym opracowaniu naukowym. Przedstawiony podział geologiczno-inżynierski dna polskiej części Bałtyku został oparty na określonych kryteriach geologicznych i geotechnicznych, które zostaną przestawione w dalszej części opracowania. 1 dr ; Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny, Szczecin, Wydz. Bud. i Arch., Katedra Geotechniki 2 dr hab.inż., Profesor Zachodniopomorskiego Uniwersytetu Technologicznego; Wydz. Bud. i Arch., Katedra Geotechniki

2. Tektonika dna polskiej części Bałtyku Liczne badania geologiczne i geofizyczne dna polskiej części Bałtyku wskazują, że występuje tutaj bardzo złożony układ tektoniczny (rys.1) i skomplikowana budowa geologiczna analizowanego akwenu. Analizowany obszar dna morskiego należy do dwóch dużych jednostek Europy, Platformy Wschodnioeuropejskiej i Platformy Zachodnioeuropejskiej. Platforma Wschodnioeuropejska, jest sztywnym kratonem archaiczno-proterozoicznym i położona jest na wschód od linii tektonicznej Teisseyre a-tornquista zajmując większą część polskiego dna Morza Bałtyckiego. Na obszarze tej jednostki pokrywa osadowa grubieje z północnego zachodu na południowy wschód, gdzie kolejno pojawiają się osady kambru, ordowiku, syluru i dewonu. W kierunku południowym w pobliżu wybrzeży Polski pojawiają się osady permu, triasu, jury, kredy i paleogenu. Część zachodnia, która obejmuje mniejszy obszar polskiego akwenu należy do Platformy Zachodnioeuropejskiej. Jednostka ta jest bardziej mobilna i została utworzona w erze paleozoicznej. Na tym obszarze występują orogeniczne deformacje kaledońskie i późniejsze potomne odkształcenia intrakratoniczne [1]. W tych rejonach występują lokalne antykliny z jurą, a czasami z triasem w jądrze tych struktur. Na terytorium tych dwóch obszarów polskiego dna Morza Bałtyckiego znajdują się mniejsze jednostki w postaci bloków tektonicznych, które charakteryzują się odmienną budową geologiczną i ewolucją i są odseparowane od siebie walnymi strefami uskokowymi [2]. Można wymienić tutaj następujące bloki tektoniczne (rys.1); blok Wolina, blok Gryfic, blok Kołobrzegu, blok Darłowa, blok Słupska, blok Żarnowca, blok Łeby, blok Kurlandii i blok Gdańska. 3. Budowa geologiczna osadów czwartorzędowych Budowa geologiczna utworów czwartorzędowych występujących w dnie Bałtyku jest bardzo zróżnicowana [11]. Osady czwartorzędowe są tutaj reprezentowane przez plejstoceńskie osady akumulacji lodowcowej i lodowcowowodnej oraz holoceńskich procesów sedymentacji Morza Bałtyckiego. Miąższość osadów czwartorzędowych waha się od 1.3-300 m [15]. Najmniejsze miąższości osadów czwartorzędowych obserwuje się w rejonie basenów głębokowodnych, gdzie podczas plejstocenu przeważały procesy egzaracyjne. Nieduże miąższości występują na terenie dna i południowych zboczy Rynny Słupskiej oraz południowych rejonów Basenu Gotlandzkiego [11]. Natomiast dość znaczne miąższości stwierdzane są w rejonie strefy płytkowodnej oraz strefy brzegowej [15]. Informacje na temat miąższości i struktury osadów czwartorzędowych są

zróżnicowane w zależności od pokrycia dna siatką profilowań sejsmoakustycznych. Najwięcej badań Rys.1. Układ tektoniczny polskiej części dna Morza Bałtyckiego [1] sejsmoakustycznych (najgęstsza siatka) wykonano w rejonie Basenu Gdańskiego. Przeprowadzona analiza badań sejsmoakustycznych w rejonie Basenu Gdańskiego i wykonana mapa miąższości osadów czwartorzędowych [10] wykazują, że najmniejsze miąższości czwartorzędu (20 m) występują w północnej części analizowanego obszaru. Natomiast największe miąższości osadów czwartorzędowych na tym obszarze zostały stwierdzone w części południowej, gdzie w pobliżu Mierzei Wiślanej wartości te wynoszą 100 m. Plejstocen najlepiej został zbadany w rejonie głębokowodnych basenów. Na obszarze Rynny Słupskiej oraz na jej południowych zboczach [6] występuje tylko jedna warstwa glin zwałowych o niewielkich miąższościach, poniżej 10 m. Na obszarze Basenu Bornholmskiego oraz w rejonie północnych zboczy Rynny Słupskiej występują zazwyczaj dwie warstwy glin zwałowych [15]. Podobna sytuacja geologiczna występuje na terenie dna Basenu Gdańskiego, gdzie analiza materiałów sejsmoakustycznych pozwoliła stwierdzić, że występują tutaj również dwa poziomy glin zwałowych [10]. Natomiast w rejonie Zatoki Koszalińskiej został stwierdzony tylko jeden poziom analizowanych utworów o miąższości od 5-8 m, a na obszarze jeziora Kopań jeden poziom glin

zwałowych zniszczonej strefy morenowo-czołowej o miąższości od 15-20 m [8]. Na podstawie badań sejsmicznych i datowań termoluminescencyjnch utworów glacjalnych dna Bałtyku położonych w pobliżu Mierzei Dziwnowskiej, stwierdzono dwa poziomy glin zwałowych należące odpowiednio do zlodowacenia Wisły i do zlodowacenia Warty [9]. Gliny zwałowe w obszarze głębokowodnych basenów są pokryte utworami ilastymi lub mulistymi (pyły), warwowymi i mikrowarwowymi bałtyckiego jeziora lodowego tworząc partie stropowe plejstocenu [15]. Na tych obszarach dna Bałtyku miąższość plejstocenu oceniana jest na 20-30 m. Na obszarach płytkowodnych budowa geologiczna plejstocenu jest bardziej złożona. Stwierdzono tutaj kilka poziomów glin zwałowych, osady lodowcowowodne, osady lodowcowo-jeziorne, również osady interglacjalne oraz późnoglacjalne osady mierzejowe bałtyckego jeziora lodowego, osady deltowe i biogeniczne [15]. Duże miąższości osadów lodowcowo-jeziornych do 30 m stwierdzono w pobliżu Ławicy Osetnickiej [6]. Największe wartości miąższości plejstocenu w strefie płytkowodnej przekraczające 100 m są związane z rynnami subglacjalnymi rozcinającymi głęboko podłoże czwartorzędowe [15]. Osady holoceńskie na obszarze Bałtyku Południowego są dwudzielne [11]. W rejonie basenów głębokowodnych dolne partie holocenu tworzą osady mulisto-ilaste (pyłowo-ilaste) preborealnego morza Yoldii i borealnego jeziora ancylusowego. Natomiast górne poziomy są reprezentowane przez atlantyckie, subborealne i subatlantyckie osady mulisto-ilaste (pyłowo-ilaste) morza mastogloii, morza litorynowego i morza politorynowego [15]. Na obszarze dna Rynny Słupskiej osady holocenu osiągają miąższość do 5 m [6]. W strefie płytkowodnej dolna część osadów holoceńskich jest reprezentowana przez preborealne, borealne i atlantyckie osady jeziorne, deltowe i lagunowe. Utwory tego rodzaju zostały stwierdzone w rejonie Zatoki Pomorskiej, Zatoki Gdańskiej i Ławicy Słupskiej [15]. Należy zaznaczyć, że osady tego poziomu zostały w dużej mierze zniszczone przez transgredujące morze litorynowe [11]. W ten sytuacji na dużych obszarach strefy płytkowodnej występuje tylko górny poziom osadów morskiego holocenu. Poziom ten reprezentują piaski i żwiry morza litorynowego i morza politorynowego [11]. Największe miąższości osadów holoceńskich stwierdzono w rejonie Zatoki Gdańskiej, na obszarze Zalewu i Mierzei Wiślanej oraz na terenie Zatoki Pomorskiej [15,25]. Należy zaznaczyć, że na dużych obszarach dna Bałtyku miąższość osadów piaszczystych i żwirowych pochodzenia morskiego nie przekracza 2-3 m. Większe miąższości holoceńskich piasków zaobserwowano w południowowschodniej części Południowej Ławicy Środkowej, w południowej części Ławicy Słupskiej oraz w rejonie Płycizny Czołpińskiej, gdzie miąższości te dochodzą do 6 m [15]. Duże nagromadzenia osadów piaszczystych w tych rejonach dna Morza Bałtyckiego należy wiązać ze starszymi obszarami

mierzejowymi tworzącymi się podczas wczesnych cykli transgresyjno-regresyjnych morza litorynowego [11]. 4. Jednostki geologiczno-inżynierskie dna morskiego Należy zaznaczyć, że analiza geologiczno-inżynierska osadów współczesnego dna polskiego Bałtyku dotyczyła następujących czynników geologicznych i geotechnicznych, takich jak, litologia, geneza i wiek osadów (kryteria geologiczne), stopień zagęszczenia (I D ), stopień plastyczności (I L ), kąt tarcia wewnętrznego (Ф), spójność (C), wytrzymałość na ściskanie (R c ) i wytrzymałość na ścinanie (τ f ) oraz enometryczny moduł ściśliwości pierwotnej (Mo) jako kryteria geotechniczne. Stopień zagęszczenia I D przyjmuje następującą formułę matematyczna: e I D = e gdzie: max max e e min e max wskaźnik porowatości przy najluźniejszym ułożeniu ziaren (cząsteczek), e min - wskaźnik porowatości przy najgęstszym ułożeniu (maksymalnym zagęszczeniu) ziaren (cząsteczek), e wskaźnik porowatości. Stopień zagęszczenia gruntów niespoistych przyjmuje następujące wartości przedziałowe: grunty luźne 0 < I D 0.33 grunty średnio zagęszczone 0.33 < I D 0.67 grunty zagęszczone 0.67 < I D 0.80 grunty bardzo zagęszczone 0.80 < I D 1.0 Stopień plastyczności I L przyjmuje następującą formułę matematyczna: (1) I L = w w w L p w p (2) gdzie: w wilgotność, w p - granica plastyczności, w L - granica płynności wg. Casagrande a. Stopień plastyczności gruntów spoistych przyjmuje następujące wartości przedziałowe:

grunty zwarte i półzwarte I L < 0 grunty twardoplastyczne 0 < I L 0.25 grunty plastyczne 0.25 < I L 0.5 grunty miękkoplastyczne 0.5 < I L 1.0 grunty płynne I L >1.0 Kąt tarcia wewnętrznego Ф (można wyliczyć z zależności: τ f = c u + σ tgф). Spójność (kohezja) C (można wyliczyć z zależności: τ f = c u + σ tgф). Wytrzymałość na ściskanie R c - największe obciążenie jednostkowe przejmowane przez grunt przy jednoosiowym ściskaniu próbki NNS. Wytrzymałość na ścinanie τ f przyjmuje następującą formułę matematyczną: τ f = c u + σ tgф (3) gdzie: τ f - wytrzymałość na ścinanie, c u - spójność, σ naprężenie normalne. Edometryczny moduł ściśliwości pierwotnej Mo (jednoosiowy-edometryczny stan odkształceń) przyjmuje następującą formułę matematyczną: gdzie: dσ przyrost efektywnego naprężenia normalnego, - przyrost całkowitego odkształcenia względnego. (4) Należy zaznaczyć, że bardzo ważnym zagadnieniem jest najwyższa warstwa dna morskiego, w której panują odmienne warunki geotechniczne, będące pod wpływem bezpośredniego oddziaływania wody morskiej Bałtyku [17]. W rejonach występowania gruntów spoistych, bezpośrednie dno morskie jest w stanie miękkoplastycznym, a nawet płynnym. Natomiast na obszarach występowania gruntów niespoistych, bezpośrednie dno morskie jest w pełni nasycone wodą bałtycką. Stwierdza się, że ta nietypowa strefa bezpośredniego dna morskiego osiąga miąższość od 1.5 2.0 m. Na podstawie szczegółowej analizy map geologicznych dna Bałtyku, analizy materiałów sejsmoakustycznych ważnych wycinków dna Morza Bałtyckiego, a także w

oparciu o wyniki licznych badań geologiczno-inżynierskich i geotechnicznych obszaru Pomorza Zachodniego, w szczególności strefy brzegowej Bałtyku i wybranych fragmentów dna morskiego [3,17,23], autorzy niniejszego opracowania przedstawili wartości przybliżone, przedziałowe, charakterystycznych wskaźników geotechnicznych i na ich podstawie wydzielili następujące jednostki geologiczno-inżynierskie dna polskiej części Morza Bałtyckiego: 4.1. Dno bardzo dobre do celów budownictwa morskiego Pod względem geologiczno-inżynierskim, są to najlepsze części dna Morza Bałtyckiego rozpatrywane dla budownictwa morskiego (jednostka nr 1), zbudowane z gruntów skalistych o bardzo dużych wartościach wytrzymałości na ściskanie (ponad 1000 kpa w dolnej granicy przedziału wskaźnika R c ). Przykładem są skały magmowe, które mogą osiągać bardzo duże wartości wskaźnika wytrzymałości na ściskanie osiągając wartość 250 MPa. Grunty tej jednostki geologiczno-inżynierskiej nie występują bezpośrednio na dnie polskiej części Bałtyku (rys.2,3). Grunty tego typu są często spotykane bezpośrednio na dnie w północnej i północno-wschodniej części Morza Bałtyckiego. 4.2. Dno dobre do celów budownictwa morskiego W tej sytuacji wydzielono grunty dna morskiego (jednostka nr 2), które posiadają duże wartości (tab.1) wytrzymałości na ścinanie τ f (300-500 kpa). Edometryczny moduł ściśliwości pierwotnej Mo waha się w przedziale od 80-200 MPa. Można tutaj zaliczyć grunty niespoiste o różnej genezie i wieku (rys.2,3). W zachodniej części dna polskiego Bałtyku należy tutaj wymienić piaski i żwiry glacifluwialne (subjednostka 2b) tworzące się w czasie deglacjacji lądolodu zlodowacenia Wisły [12]. Grunty tego rodzaju o miąższości większej niż 5 m występują w południowo-wschodniej części Ławicy Słupskiej (rys.2). Subjednostka (2c) jest reprezentowana przez piaski i żwiry fluwialne tworzące się na przełomie późnego plejstocenu i wczesnego holocenu położone na północny wschód od Ławicy Odrzanej. Kolejną subjednostkę (2e) budują piaski i żwiry utworzone podczas transgresji morza litorynowego (środkowy holocen), morza Limnaea i morza Mya (późny holocen). W tym wypadku można tutaj wyszczególnić obszar przybrzeżny położony na wysokości jeziora Bukowo [12], aż do jeziora Kopań (rys.2). Analizowane grunty posiadają dobre parametry geotechniczne (tab.1). Na dużych obszarach dna, osady morskie środkowego i późnego holocenu osiągają miąższość mniejszą niż 5 m (zapis określonej subjednostki w postaci ułamkowej, gdzie w liczniku są przedstawiane grunty występujące bezpośrednio na dnie morskim, a w mianowniku grunty, które je

podścielają) i w tej sytuacji są podścielone przez utwory różnej genezy i wieku. Taka sytuacja występuje na dnie morskim na wysokości Ustki, gdzie piaski i żwiry morskie środkowego i późnego holocenu (subjednostka 2e/4a) są podścielone przez muły (pyły) i iły zastoiskowe późnego plejstocenu traktowane jako złe podłoże dla budownictwa morskiego (rys.2). Podobna sytuacja występuje w pobliżu Ławicy Słupskiej, gdzie piaski i żwiry morskie podobnej genezy i wieku są podścielone (subjednostka 2e/4b) przez muły (pyły) i iły bałtyckiego jeziora lodowego, morza Yoldii i Jeziora Ancylusowego, traktowane jako złe podłoże dla budownictwa morskiego. Analizując przebieg procesów geodynamicznych, należy stwierdzić, że w wielu miejscach przeważają procesy redepozycji piasków i żwirów, tylko w nielicznych miejscach występuje sedymentacja osadów piaszczysto-żwirowych. We wschodniej części dna polskiego Bałtyku dno dobre dla budownictwa morskiego tworzą żwiry i piaski morskie z Interglaciału Eemskiego (subjednostka 2a) od góry przykryta piaskami i żwirami morza litorynowego i morza politorynowego. Wymieniona subjednostka posiada bardzo dobre parametry wytrzymałościowe, ponieważ osady te były komprymowane przez lądolód zlodowacenia Wisły (rys.3). Trzeba tutaj także zaliczyć piaski i żwiry glacifluwialne późnoplejstoceńskie położone w południowej części Południowej Ławicy Środkowej oraz wschodniej części Ławicy Słupskiej. Osady tego typu występują także na obszarze Zatoki Puckiej. Następne wydzielenie (subjednostka 2d) tworzą żwiry i piaski rzeczne paleodelty Wisły w rejonie Gdyni (rys.3). Podobnie jak w części zachodniej dno dobre dla budownictwa morskiego budują piaski i żwiry morskie środkowego i późnego holocenu (subjednostka 2e). Grunty tego typu występują w rejonie Płycizny Czołpińskiej oraz Ławicy Stilo. W okolicach Jeziora Żarnowieckiego grunty te posiadają miąższość mniejszą niż 5 m (subjednostka 2e/4a) i są podścielone przez muły (pyły) i iły zastoiskowe późnego plejstocenu (rys.3). 4.3. Dno dostateczne do celów budownictwa morskiego W tym przypadku wydzielono grunty (jednostka nr 3), które posiadają średnie wartości (tab.1) wytrzymałości na ścinanie τ f (100-300 kpa). Edometryczny moduł ściśliwości pierwotnej Mo waha się w przedziale od 40-80 MPa. Należy tutaj zaliczyć grunty spoiste, które są reprezentowane przez gliny zwałowe zlodowacenia Wisły i zlodowacenia Warty. W pewnych przypadkach mogą to być gliny zwałowe starszych zlodowaceń. W zachodniej części polskiego Bałtyku w pierwszej kolejności [12] należy wymienić gliny zwałowe zlodowacenia Warty (subjednostka 3a). Gliny zwałowe tego zlodowacenia występują na obszarze Ławicy Słupskiej [15] i w południowozachodniej części analizowanego dna morskiego, pomiędzy izobatą 10-40 m na wysokości wybrzeża od Dziwnowa do jeziora Wicko (rys.2).

Rys.2. Jednostki geologiczno-inżynierskie dna zachodniej części polskiego Bałtyku. 1-grunty skaliste nie występujące w polskiej części Bałtyku bezpośrednio na dnie morskim; 2b-piaski i żwiry glacifluwialne (późny plejstocen); 2c-piaski i żwiry fluwialne (późny plejstocen); 2e-piaski i żwiry morza litorynowego, morza Limnaea i morza Mya (środkowy i późny holocen); 2e/4a- piaski i żwiry morza litorynowego, morza Limnaea i morza Mya (środkowy i późny holocen) na mułach (pyłach) i iłach zastoiskowych (późny plejstocen); 2e/4b- piaski i żwiry morza litorynowego, morza Limnaea i morza Mya (środkowy i późny holocen) na mułkach (pyłach) i iłach bałtyckiego jeziora lodowego, morza Yoldii i Jeziora Ancylusowego (późny plejstocen wczesny holocen); 3a-gliny zwałowe zlodowacenia Warty (plejstocen); 3b- subakwalne gliny zwałowe zlodowacenia Wisły (plejstocen); 4a-muły (pyły) i iły zastoiskowe (późny plejstocen); 4b-muły (pyły) i iły bałtyckiego jeziora lodowego, morza Yoldii i Jeziora Ancylusowego (późny plejstocen-wczesny holocen); 4b/1- muły (pyły) i iły bałtyckiego jeziora lodowego, morza Yoldii i Jeziora Ancylusowego (późny plejstocen-wczesny holocen) na gruntach skalistych wieku kredowego; 4c-piaski mierzejowe bałtyckiego jeziora lodowego (późny plejstocen); 4d-muły (pyły) i piaski pylaste jeziorne (wczesny holocen); 5-iły, muły (pyły), namuły organiczne morza Mastogloii, morza litorynowego, morza Limnaea i morza Mya (środkowy i późny holocen).

Rys.3. Jednostki geologiczno-inżynierskie dna wschodniej części polskiego Bałtyku. 1-grunty skaliste nie występujące w polskiej części Bałtyku bezpośrednio na dnie morskim; 2a-piaski i żwiry morskie z interglacialu eemskiego (plejstocen), przykryte od góry przez osady piaszczysto-żwirowe morza litorynowego i morza politorynowego (środkowy i późny holocen); 2b-piaski i żwiry glacifluwialne (późny plejstocen); 2d-piaski i żwiry rzeczne paleodelty Wisły (późny plejstocen i wczesny holocen); 2e-piaski i żwiry morza litorynowego, morza Limnaea i morza Mya (środkowy i późny holocen); 2e/4a-piaski i żwiry morza litorynowego, morza Limnaea i morza Mya (środkowy i późny holocen) na mułach (pyłach) i iłach zastoiskowych (późny plejstocen); 3a-gliny zwałowe zlodowacenia Warty (plejstocen); 3a/1- gliny zwałowe zlodowacenia Warty (plejstocen) na gruntach skalistych wieku sylurskiego; 3b- subakwalne gliny zwałowe zlodowacenia Wisły (plejstocen); 3b/1-subakwalne gliny zwałowe zlodowacenia Wisły (plejstocen) na gruntach skalistych wieku sylurskiego; 4b-muły (pyły) i iły bałtyckiego jeziora lodowego, morza Yoldii i Jeziora Ancylusowego (późny plejstocen-wczesny holocen); 4c-piaski mierzejowe bałtyckiego jeziora lodowego (późny plejstocen); 4d-muły (pyły) i piaski pylaste jeziorne (wczesny holocen); 5-iły, muły (pyły), namuły organiczne morza Mastogloii, morza litorynowego, morza Limnaea i morza Mya (środkowy i późny holocen); 5/4b-. iły, muły (pyły), namuły organiczne morza Mastogloii, morza litorynowego, morza Limnaea i morza Mya (środkowy i późny holocen) na mułach (pyłach) i iłach bałtyckiego jeziora lodowego, morza Yoldii i Jeziora Ancylusowego (późny plejstocen-wczesny holocen).

Ocenia się, że miąższość tych osadów dochodzi do 20-30 m. Przeprowadzone badania sejsmoakustyczne [8] na obszarze dna Zatoki Koszalińskiej wykazały, że występują tutaj złożone struktury glacjalne (rys.4). W rejonie dna położonego w pobliżu Darłowa (subjednostka 3a/1) gliny zwałowe zlodowacenia Warty osiągają mniejszą miąższość niż 5 m i są podścielone gruntami skalistymi wieku kredowego traktowane jako bardzo dobre podłoże dla budownictwa morskiego [12]. Dalej należy wyszczególnić subakwalne gliny zwałowe zlodowacenia Wisły (subjednostka 3b), które występują na północ i północny-zachód od Ławicy Słupskiej (rys.2). Poziom ten osiąga miąższość od 20-30 m. Na obszarze występowania glin zwałowych zlodowacenia Wisły nie stwierdzono płytkiego występowania gruntów skalistych. Rys.4. Budowa geologiczna dna Zatoki Koszalińskiej w rejonie przekroju CD na podstawie wyników badań sejsmoakustycznych [8]. 1-gliny zwałowe zniszczonej strefy czołowo-morenowej zlodowacenia Wisły (plejstocen); 2-osady mulisto (pylasto)- ilaste (neogen); 3-interwał 5-metrowy dla środowiska wody morskiej; 4-5-metrowa warstwa glin zwałowych; 5-5- metrowa warstwa osadów mulisto (pylasto)-ilastych neogenu; ms-jednostki czasowe wyrażone w milisekundach.

We wschodniej części Morza Bałtyckiego analogicznie jak w zachodniej części, dno dostateczne dla budownictwa morskiego tworzą gliny zwałowe zlodowacenia Warty i gliny zwałowe zlodowacenia Wisły (rys.3). Poziom glin zwałowych zlodowacenia Warty występuje w południowej części analizowanego akwenu na wysokości Łeby i Jeziora Żarnowieckiego. Posiadają miąższość do 20 m. W południowych rejonach Rynny Słupskiej gliny zwałowe zlodowacenia Warty osiągają nieduże miąższości i zalegają wprost na gruntach skalistych traktowanych jako podłoże bardzo dobre (subjednostka 3a/1) dla budownictwa morskiego, które jest reprezentowane przez łupki sylurskie (rys.5). Taka sytuacja jest dobrze uwidoczniona na przekroju sejsmoakustycznym, na którym można zauważyć wyraźną granicę pomiędzy utworami plejstocenu i holocenu, a skałami syluru (rys.5). Badania sejsmoakustyczne wyraźnie tutaj pokazują płytkie zaleganie gruntów skalistych. Gliny zwałowe zlodowacenia Wisły (subjednostka 3b) występują w północnej części omawianego dna morskiego na obrzeżeniach Basenu Gotlandzkiego i Basenu Gdańskiego osiągając miąższość od 5-10 m, a w niektórych miejscach mniej niż 5 m (subjednostka 3b/1), gdzie grunty tego typu zalegają na podłożu skalistym reprezentowanym, jak poprzednio przez skały syluru (rys.5). 4.4. Dno złe do celów budownictwa morskiego W tym wypadku wyszczególniono grunty dna morskiego (jednostka nr 4), które posiadają małe wartości (tab.1) wytrzymałości na ścinanie τ f (50-100 kpa). Edometryczny moduł ściśliwości pierwotnej Mo waha się w przedziale od 5-15 MPa. Można tutaj wymienić grunty spoiste i niespoiste genezy zastoiskowej, eolicznej, glacjalno- morskiej i limnicznej, wieku późnoplejstocenskiego i wczesnoholocenskiego. W zachodniej części dna polskiego Bałtyku [12] należy wymienić muły (pyły) i iły (subjednostka 4a) zastoiskowe utworzone w późnym plejstocenie. Osady tego typu występują w niektórych miejscach na obszarze Ławicy Słupskiej (rys.2). Należy zaznaczyć, że duże powierzchnie dna morskiego budują muły (pyły) i iły (subjednostka 4b) bałtyckiego jeziora lodowego, morza Yoldii i Jeziora Ancylusowego utworzone odpowiednio w późnym plejstocenie i wczesnym holocenie. Utwory tego typu występują w rejonie Basenu Bornholmskiego i na południe od niego (rys.2) oraz w zachodniej części Rynny Słupskiej. Miąższość tych osadów w wielu miejscach oceniana jest na 10 m. Na wysokości Kołobrzegu powyżej izobaty 40 m omawiane wyżej utwory mają miąższość mniejszą niż 5 m (4b/1) i są podścielone przez grunty skaliste wieku kredowego (rys.2). Osady tego typu posiadają złe parametry geotechniczne (tab.1).

Rys. 5. Obraz sejsmoakustyczny dna morskiego w rejonie południowej części Rynny Słupskiej [22]. Dno złe dla budownictwa morskiego budują także osady mierzejowe (subjednostka 4c), które utworzyły się podczas funkcjonowania bałtyckiego jeziora lodowego [25]. Osady tego typu występują na północny-wschód od Ławicy Odrzanej (rys.2). Wyszczególnione grunty posiadają nieco lepsze parametry geotechniczne w porównaniu z wcześniej opisanymi osadami (tab.1). Można również wyszczególnić muły (pyły) i miejscami piaski pylaste (subjednostka 4d), które utworzyły się w warunkach jeziornych na przełomie późnego plejstocenu i wczesnego holocenu [15] i które są złym podłożem dla budownictwa morskiego. Osady tego typu [12] występują na obszarze Zatoki Pomorskiej (rys.2). We wschodniej części polskiego dna Bałtyku dno złe dla budownictwa tworzą muły (pyły) i iły bałtyckiego jeziora lodowego, morza Yoldii i Jeziora Ancylusowego późnego plejstocenu i wczesnego holocenu (subjednostka 4b), które występują na obszarze Rynny Słupskiej (rys.3). Należy tutaj również wymienić piaski mierzejowe bałtyckiego jeziora lodowego, które występują na wysokości Jeziora Żarnowieckiego i Mierzei Helskiej. Grunty tego typu posiadają nieco lepsze parametry wytrzymałościowe (tab.1) niż poprzednio analizowane. Dno złe dla budownictwa morskiego budują na obszarze Zatoki Puckiej muły (pyły) i miejscami piaski pylaste, jeziorne wczesnego holocenu. Do gruntów tego typu należy również zaliczyć piaski mierzejewe środkowego i późnego holocenu, które występują na północ od Półwyspu Helskiego (rys.3).

Tab.1. Geologiczne i geotechniczne parametry jednostek geologiczno-inżynierskich dna polskiej części Morza Bałtyckiego. Jednostki Typy Geneza Wiek Wartości przybliżone geologicznoinżynierskie litologiczne I D I L Ф [ º ] C [kpa] τ f [kpa] Mo [MPa] 2 Dno dobre dla budownictwa morskiego 2a piaski i żwiry (Pr,Ps,Pd,Ż) 2b piaski i żwiry (Pr,Ps,Pd,Ż) morskie glacifluwialne I. Eemski plejstocen 0.5-0.7-30-35 - późny plejstocen 0.5-0.7-32-35-300-500 130-200 350-500 150-200 2c piaski i żwiry fluwialne późny plejstocen 0.4-0.6-30-33-300-400 80-120 (Pr,Ps,Pd,Ż) 2e piaski i żwiry (Pr,Ps,Pd,Ż) morskie środkowy holocen 0.4-0.5-30-32-300-350 80-100 3 Dno dostateczne 3a gliny zwałowe (Gp,G,Gπ) glacjalne plejstocen zlodowacenie Warty - 0.1-0.3 20-15 45-35 200-300 60-80 dla budownictwa morskiego 3b gliny zwałowe (Gp,G,Gπ) glacjalne plejstocen zlodowacenie Wisły - 0.2-0.4 15-12 31-25 100-200 40-50 4 Dno złe dla 4a pyły (muły) i iły zastoiskowe późny plejstocen - 0.2-0.5 15-10 18-10 80-100 8-15 budownictwa morskiego 4b pyły (muły) i iły glacialnolimniczne, glacjalnomorskie i późny plejstocen i wczesny holocen - 0.2-0.5 15-10 18-10 80-100 8-15 limniczne 4c piaski (Ps,Pd) eoliczne późny plejstocen 0.1-0.3-15-20-90-130 40-50 4d pyły limniczne wczesny holocen - 0.2-0.6 10-5 50-30 50-100 5-10 5 Dno bardzo złe dla budownictwa 5 iły,pyły (muły) i namuły organiczne morskie środkowy i późny holocen - 0.5-1.0 5-0 35-0 0-50 < 5 morskiego

4.5. Dno bardzo złe do celów budownictwa morskiego Do tego wydzielenia geologiczno-inżynierskiego zaliczono grunty dna morskiego (jednostka nr 5), które posiadają bardzo małe wartości (tab.1) wytrzymałości na ścinanie τ f (poniżej 50 kpa). Edometryczny moduł ściśliwości pierwotnej Mo osiąga wartości mniejsze niż 5 MPa Ta jednostka jest reprezentowana przez grunty spoiste, genezy morskiej, wieku środkowego i późnego holocenu, które posiadają bardzo złe parametry geotechniczne (tab.1). Należy tutaj wymienić muły (pyły), iły, oraz namuły organiczne utworzone w czasie istnienia morza Mastogloii, morza litorynowego, morza Limnaea i morza Mya. Osady tego typu w zachodniej części polskiego dna Bałtyku [12] występują w głębszych partiach Basenu Bornholmskiego (rys.2). Ocenia się, że miąższość tych osadów osiąga wartość powyżej 5 m. We wschodniej części polskiego Bałtyku grunty tego typu reprezentowane przez muły (pyły), iły oraz namuły organiczne genezy morskiej środkowego i późnego holocenu występują na obszarze Basenu Gdańskiego, gdzie miąższość tych osadów jest większa od 5 m (rys.3). Z kolei grunty te na terenie Basenu Gotlandzkiego osiągają miąższość mniejszą od 5 m (rys.3) i podścielone są przez muły (pyły) i iły bałtyckiego jeziora lodowego, morza Yoldii i Jeziora Ancylusowego (subjednostka 5/4b). 5. Podsumowanie 1. Na podstawie licznych badań geologiczno-inżynierskich i geotechnicznych obszaru Pomorza Zachodniego, strefy brzegowej i wybranych fragmentów dna Bałtyku oraz w oparciu o szczegółowe analizy badań sejsmoakustycznych i map geologicznych dna morskiego wyszczególniono kryteria geologiczne (litologię, genezę i wiek gruntów) i parametry geotechniczne o wartościach przybliżonych ( I D, I L, Ф, C, τ f, Mo ), które pozwoliły na wydzielenie określonych jednostek geologiczno-inżynierskich polskiego dna Morza Bałtyckiego. 2. Wyodrębniono następujące jednostki geologiczno-inżynierskie dna Bałtyku: Dno dobre do celów budownictwa morskiego (wydzielenie nr 2) reprezentowane przez grunty niespoiste, wieku plejstoceńskiego i holoceńskiego, genezy glacifluwialnej, fluwialnej i morskiej, które posiadają duże wartości wskaźnika wytrzymałości na ścinanie τ f (300-500 kpa) i duże wartości edometrycznego modułu ściśliwości pierwotnej Mo (80-200 MPa). Dno dostateczne do celów budownictwa morskiego (wydzielenie nr 3) reprezentowane przez grunty spoiste, wieku plejstoceńskiego, genezy glacjalnej, które posiadają dość duże wartości wskaźnika wytrzymałości na ścinanie τ f (100-200 kpa) i dość duże wartości edometrycznego modułu ściśliwości pierwotnej Mo (40-80 MPa).

Dno złe do celów budownictwa morskiego (wydzielenie nr 4) reprezentowane przez grunty spoiste i niespoiste, wieku plejstoceńskiego i holoceńskiego, genezy zastoiskowej, eolicznej, glacjalno-morskiej i jeziornej, które posiadają małe wartości wskaźnika wytrzymałości na ścinanie τ f (50-100 kpa) i małe wartości edometrycznego modułu ściśliwości pierwotnej Mo (5-15 MPa). Dno bardzo złe do celów budownictwa morskiego (wydzielenie nr 5) reprezentowane przez grunty spoiste, wieku środkowo i późnoholoceńskiego, które posiadają bardzo małe wartości wskaźnika wytrzymałości na ścinanie τ f (poniżej 50 kpa) i bardzo małe wartości edometrycznego modułu ściśliwości pierwotnej Mo (< 5 MPa). 3. Przedstawiony podział geologiczno-inżynierski dna polskiego Morza Bałtyckiego może pozwolić na właściwy wybór wstępnej lokalizacji przyszłych konstrukcji i budowli morskich (np. tras przebiegu ropociągów, gazociągów, kabli wysokiego napięcia, kabli telewizyjnych, lokalizacji platform wiertniczych oraz innych urządzeń hydrotechnicznych) oraz znacząco obniżyć koszty przyszłych badań dokumentacyjnych o charakterze geologiczno-inżynierskim i geotechnicznym. LITERATURA 1. Dadlez R.: (W:) Atlas Geologiczny Południowego Bałtyku (Ogólne informacje, dolny paleozoik, mezozoik). Państwowy Instytut Geologiczny, Sopot-Warszawa 1995. 2. Dadlez R., Pokorski J.: (W:) Atlas Geologiczny Południowego Bałtyku (Dewon, karbon, dolny czerwony spągowiec), Państwowy Instytut Geologiczny, Sopot-Warszawa 1995. 3. Jegliński, B., Pruszkowski, J.: Metodyka badań geologiczno-inżynierskich dla inwestycji portowych na przykładzie Portu Północnego. Materiały Konferencji Naukowej nt. Geologicznoinżynierskie badania wybrzeża i dna Bałtyku Południowego.Gdańsk 1981. 4. Jurowska Z., Kramarska R.: Mapa geologiczna dna Bałtyku w skali 1 : 200 000, ark. Szczecin.(red. J. E. Mojski) Państwowy Instytut Geologiczny. Warszawa 1990a. 5. Jurowska Z., Kramarska R.: Mapa geologiczna dna Bałtyku w skali 1 : 200 000, ark. Dziwnów.(Red. J. E. Mojski) Państwowy Instytut Geologiczny. Warszawa 1990b. 6. Kaszubowski L.J.: Podłoże i budowa geologiczna czwartorzędu na obszarze pomiędzy Rynną Słupską, a Ławicą Osetnicką w świetle badań sejsmoakustycznych. Prace Naukowe Politechniki Szczecińskiej nr 322, Geotechnika II. Szczecin 1986. 7. Kaszubowski L.J.: System EG.G przeznaczony do ciągłego profilowania sejsmoakustycznego dna morskiego. Inżynieria Morska,1. Gdańsk 1987.

8. Kaszubowski L.J.: Czwartorzęd Zatoki Koszalińskiej w świetle badań sejsmoakustycznych, Studia i Materiały Oceanologiczne, 56. Gdańsk 1989. 9. Kaszubowski L.J.: Eksperymentalne badania mikrosejsmiczne w rejonie Mierzei Dziwnowskiej. Inżynieria Morska i Geotechnika, 3. Gdańsk 1994. 10. Kaszubowski L.J.: Miąższość osadów czwartorzędowych Basenu Gdańskiego w świetle badań sejsmoakustycznych. Inżynieria Morska i Geotechnika, 1. Gdańsk 1997. 11. Kaszubowski L.J.: Tektonika i czwartorzęd obszaru południowego Bałtyku. Inżynieria Morska i Geotechnika, 3. Gdańsk 2000. 12. Kaszubowski L.J., Coufal R.: Preliminary engineering-geological division of the Baltic Sea bottom (Polish part) in the light of geological maps of the Baltic and seismoacoustic research. 11 th Baltic Geotechnical Conference, Poland. Gdańsk 2008. 13. Kramarska R.: Mapa geologiczna dna Bałtyku w skali 1 : 200 000, ark. Ławica Słupska N.(Red. J. E. Mojski) Państwowy Instytut Geologiczny. Warszawa 1991a. 14. Kramarska R.: Mapa geologiczna dna Bałtyku w skali 1 : 200 000, ark. Ławica Słupska.(Red. J. E. Mojski) Państwowy Instytut Geologiczny. Warszawa 1991b. 15. Kramarska, R., Uścinowicz, Sz., Zachowicz, J.: Kenozoik południowego Bałtyku-wybrane problemy (Summ.). Cainozoic of the Southern Baltic-selected problems. Przegląd Geologiczny,50. Warszawa 2002. 16. Michałowska M., Pikies R.: Mapa geologiczna dna Bałtyku w skali 1 : 200 000, ark. Koszalin.(Red. J. E. Mojski) Państwowy Instytut Geologiczny. Warszawa 1990. 17. Pieczka, F.B.: Charakterystyka geologiczno-inżynierska osadów dennych Bałtyku (in Polish). Materiały Konferencji Naukowej nt. Geologiczno-inżynierskie badania wybrzeża i dna Bałtyku Południowego. Gdańsk 1981. 18. Pikies R.: Mapa geologiczna dna Bałtyku w skali 1 : 200 000, ark. Południowa Ławica Środkowa.(Red. J. E. Mojski) Państwowy Instytut Geologiczny. Warszawa 1992. 19. Pikies R.: Mapa geologiczna dna Bałtyku w skali 1 : 200 000, ark. Basen Gotlandzki.(Red. J. E. Mojski) Państwowy Instytut Geologiczny. Warszawa 1993a. 20. Pikies R.: Mapa geologiczna dna Bałtyku w skali 1 : 200 000, ark. Próg Gotlandzko- Gdański.(Red. J. E. Mojski) Państwowy Instytut Geologiczny. Warszawa 1993b. 21. Pikies R., Jurowska Z.: Mapa geologiczna dna Bałtyku w skali 1 : 200 000, ark. Puck.(Red. J. E. Mojski) Państwowy Instytut Geologiczny. Warszawa 1994. 22. Rossa W., Wypych K.: Sejsmostratygrafia dna Bałtyku Południowego. Materiały Konferencji Naukowej nt. Geologiczno-inżynierskie badania wybrzeża i dna Bałtyku Południowego. Gdańsk 1981.

23. Stucka B.: Badania geologiczno-inżynierskie dla posadowienia obiektów hydrotechnicznych w porcie Kołobrzeg (in Polish). Materiały Konferencji Naukowej nt. Geologiczno-inżynierskie badania wybrzeża i dna Bałtyku Południowego. Gdańsk 1981. 24. Uścinowicz Sz.: Mapa geologiczna dna Bałtyku w skali 1 : 200 000, ark. Kołobrzeg.(Red. J. E. Mojski) Państwowy Instytut Geologiczny. Warszawa 1989. 25. Uścinowicz Sz.: Quaternary of the Gdańsk Basin. Proceedings of the Third Marine Geological Conference The Baltic (ed.j.e.mojski). Prace Państw. Inst. Geol.,149.Warszawa-Gdańsk 1995. 26. Uścinowicz Sz., Zachowicz J.: Mapa geologiczna dna Bałtyku w skali 1 : 200 000, ark. Nexo.(Red. J. E. Mojski) Państwowy Instytut Geologiczny. Warszawa 1989. 27. Uścinowicz Sz., Zachowicz J.: Mapa geologiczna dna Bałtyku w skali 1 : 200 000, ark. Ronne.(Red. J. E. Mojski) Państwowy Instytut Geologiczny. Warszawa 1990. 28. Uścinowicz Sz., Zachowicz J.: Mapa geologiczna dna Bałtyku w skali 1 : 200 000, ark. Słupsk.(Red. J. E. Mojski) Państwowy Instytut Geologiczny. Warszawa 1991a. 29. Uścinowicz Sz., Zachowicz J.: Mapa geologiczna dna Bałtyku w skali 1 : 200 000, ark. Łeba.(Red. J. E. Mojski) Państwowy Instytut Geologiczny. Warszawa 1991b. 30. Uścinowicz Sz., Zachowicz J.: Mapa geologiczna dna Bałtyku w skali 1 : 200 000, ark. Gdańsk.(Red. J. E. Mojski) Państwowy Instytut Geologiczny. Warszawa 1993a. 31. Uścinowicz Sz., Zachowicz J.: Mapa geologiczna dna Bałtyku w skali 1 : 200 000, ark. Elbląg.(Red. J. E. Mojski) Państwowy Instytut Geologiczny. Warszawa 1993b. 32. Uścinowicz Sz., Zachowicz J.: Mapa geologiczna dna Bałtyku w skali 1 : 200 000, ark. Głębia Gdańska.(Red. J. E. Mojski) Państwowy Instytut Geologiczny. Warszawa 1993c. STRESZCZENIE: W artykule autorzy przedstawiają jednostki geologiczno-inżynierskie dna polskiej części Morza Bałtyckiego na podstawie szczegółowej analizy map geologicznych dna Bałtyku oraz w oparciu o geologiczną interpretację materiałów sejsmoakustycznych. Poszczególnym jednostkom geologiczno-inżynierskim są przypisane określone kryteria geologiczne i charakterystyczne parametry geotechniczne. Preliminary engineering-geological division of the Polish Baltic Sea bottom On the base of detailed analyses of the geological maps of the Baltic Sea bottom and geological interpretation of the seismoacoustic materials, the authors have presented the engineering-geological

units of the Polish Baltic Sea bottom and have determined for them the characteristic geological criteria and geotechnical parameters.