Geologia i geomorfologia 10 Słupsk 2013, s. 137-150 Stanisław Rudowski Wacław Florek WYNIESIONE TERASY WSCHODNICH WYBRZEŻY ZATOKI DISCOVERY, WYSPA GREENWICH, SZETLANDY POŁUDNIOWE Słowa kluczowe: terasy morskie, wały brzegowe, kości wieloryba, wyspa Greenwich, Szetlandy Południowe Key words: shore terraces, beach ridges, whale bones, Greenwich Island, South Shetlands WSTĘP Podstawę opracowania stanowią materiały z badań terenowych (Rudowski 1989), wykonanych w styczniu 1988 roku podczas pracy w tymczasowej, terenowej stacji sejsmicznej, w ramach III Morskiej Wyprawy Geodynamicznej IGF PAN do Antarktyki Zachodniej. Wyprawą kierował prof. A. Guterch. Rys. 1. Położenie wyspy Greenwich (strzałka wskazuje zatokę Discovery) Fig. 1. Island Greenwich location, arrow show Discovery Bay 137
Rys. 2. Zatoka Discovery (Bahia Chile) na wyspie Greenwich (Ivanov 2005, fragment mapy) Fig. 2. Discovery Bay (Bahia Chile), part of the Ivanov 2005 map Jedna z kilku podobnych stacji sejsmicznych została założona na wyspie Greenwich (rys. 1) przy Chilijskiej Stacji Polarnej (Base Naval Capitán Arturo Prat) i działała, korzystając z życzliwej i owocnej pomocy jej kierownictwa i załogi. W czasie trzytygodniowego pobytu wykonano przeglądowe zdjęcie geomorfologiczne przylądka Ash (rys. 2), wschodniego przylądka zatoki Discovery Bay (zwanej też Bahia Chile), po zbocza Lopez Nunatak. Scharakteryzowano współczesną, kamienistą plażę, ze specyficznymi formami bruku (Arraya, Herve 1972, Rudowski 2012), formowanego wskutek ubijania kamieni przez osiadające lodowe bryły (growlersy). Wydzielono (za: Fuenzalida 1964, Arraya, Herve 1972) trzy niskie, młodoholoceńskie terasy (rys. 3, 4) oraz cztery terasy starsze, wysoko położone, dotąd nierozpoznane, na wyspie Greenwich, choć inni badacze (Flores 1972, John, Sugden 1971) stwierdzili ich obecność na innych wyspach archipelagu Szetlandów Południowych. W trakcie prac terenowych dysponowano dobrym kompasem geologicznym typu Meridian oraz taśmą mierniczą 25 m, uzyskując dokładność pomiarów wysokościowych ±0,5 m (blisko brzegu), zaś w wyższych partiach ±5 m. Korzystano też z mapy nawigacyjnej zatoki Discovery w skali 1:25 000 (Dixon 1964) oraz ze szkiców geomorfologicznych okolic stacji (Arraya, Herve 1972, Fuenzalida 1964). W trakcie opracowywania artykułu wykorzystano także nowsze mapy przeglądowe obszaru badań w skali 1:140 000 (Ivanow 2005). 138
Rys. 3. Szkic geomorfologiczny (Rudowski 2012) wschodniego przylądka zatoki Discovery na wyspie Greenwich, stan ze stycznia 1988 roku (za: Araya, Herve 1972, zmieniono i uaktualniono): 1 lodowce i/lub gruba pokrywa śnieżna, 2 moreny, 3 nunataki, 4 wyniesione terasy brzegowe (I-VII) z wałami brzegowymi i lagunami (L), 5 plaża sztormowa, 6 plaża, PA punkt astronomiczny na stacji chilijskiej Base Naval Capitán Arturo Prat, LN szczyt Lopez Nunatak (275 m n.p.m., za: Ivanov 2005), A-B położenie przekroju (rys. 4), X miejsce znalezienia kości wieloryba Fig. 3. Geomorphology of the east cape of the Discovery Bay, Greenwich Island, state at January 1988 (after Araya and Heerve 1972, changed and up to 1988 year): 1 glaciers and/or thick snow cover, 2 moraines, 3 nunatacs, 4 raised shore terraces (I-VII), with beach ridges and lagoons (L), 5 stormy beach, 6 beach, PA astronomical point at the Chilean Antarctic Station Base Naval Capitán Arturo Prat, LN peak Lopez Nunatak (275 m a.s.l., after Ivanov 2005), A-B cross section positions (Fig. 4), X whale bone localization
Rys. 4. Przekrój geologiczny na linii A-B (lokalizacja na rys. 3), uproszczony, bez pokrywy śnieżnej, I-VII terasy: ukośnym szrafem oznaczono podłoże skalne, serie andezytowo-bazaltowych law (dajki) oraz aglomeratów i tufów; w rejonie terasy VII granodioryty. Dla uproszczenia pominięto pokrywy zwietrzelinowe i śnieżne Fig. 4. Cross section A-B (location on Fig. 3), simplified, without snow cover, I-VII terraces; diagonal lines rocky basement, set of basalt/andesite lava, dikes and agglomerated and tuffs; near terrace VII granodiorites WARUNKI ŚRODOWISKOWE Discovery Bay (Bahia Chile) położona jest w północno-wschodniej części wyspy Greenwich (rys. 1, 2), należącej do archipelagu Szetlandów Południowych w Antarktyce Zachodniej. W latach osiemdziesiątych XX wieku wyspa niemal w całości była pokryta kopułą lodową, opadającą ku morzu stromym, bardzo wysokim klifem lodowym (Flores 1972, Fuenzalida 1964). Spod pokrywy lodowej wystawały liczne nunataki, zbudowane ze skał górnokredowej intruzji granodiorytowej i serii wulkanitów (andezytowe i bazaltowe lawy, aglomeraty, tufy i lapille), występujących w postaci dajek, kopuł i pokryw (Flores 1972, Fretwell i in. 2010, Santana, Dumont 2007). Jeden z nielicznych obszarów wyspy wolnych od lodu to rejon wschodniego przylądka Ash w zatoce Discovery Bay. W 1947 roku założono na półwyspie Guesalaga chilijską stację Base Naval Capitán Arturo Prat, z punktem astronomicznym o współrzędnych 62 29 08 S, 59 39 50 W. Brzegi zatoki Discovery są głównie lodowcowe, ze stromymi, malowniczymi zerwami w jej centrum. Wolny od lodu jest rejon przylądka Ash po wschodniej stronie zatoki oraz przylądka Fort Williams (zwanego też Stark) po zachodniej stronie. Niezlodzone brzegi są niskie i mają plaże kamieniste, dobrze rozwinięte, ze sztormowymi wałami brzegowymi i lagunami, a także z mierzejami i kosami żwirowo- -kamienistymi, zawierającymi materiał głównie pochodzenia miejscowego. Postępujące cofanie pokrywy lodowej skutkuje zróżnicowaniem brzegów lodowcowych, formowaniem świeżych zatoczek i cypli oraz zwiększaniem obszarów wolnych od lodu na obu przylądkach (rys. 2, 3). Zatoka Discovery (Fuenzalida 1964, Santana, Dumont 2007) jest płytka, z izobatą 5 m położoną około 500 m od brzegu. Falowanie jest tu słabe, z falami o wysoko- 140
ści do 1 m. Pływy półdobowe mają skok ok. 1-1,5 m, maksymalnie osiągając 2,1 m, i stanowią ważny czynnik formujący plażę. Zlodzenie zatoki i brzegów trwa przez kilka miesięcy w roku. WYNIESIONE TERASY PRZYLĄDKA ASH Na wolnym od lodu obszarze przylądka Ash wyróżniono dwie zasadnicze grupy teras: terasy niższe (I, II i III), położone na wysokości mniejszej niż 8 m, i terasy wyższe (IV, V, VI i VII; rys. 3, 4). Do tej pory stwierdzano tu wyłącznie obecność teras niższych (Fuenzalida 1964, Arraya, Herve 1972). Terasa I (2-4 m) występuje wzdłuż całego badanego brzegu ponad sztormowym wałem współczesnej plaży. Szerokość terasy jest znaczna; wraz z dużymi lagunami i mierzejami może wynosić nawet ponad 250 m (rys. 5, 6). Pokrywa ją plaża kamienisto-żwirowa, w górnych partiach także z gruzami, zawierająca niemal wyłącznie składniki miejscowego pochodzenia: andezyty i bazalty oraz nieliczne otoczaki granodiorytowe. Na większości obszaru terasa I ograniczona jest skarpą terasy III. W rejonie cypla Ash Point, po odlądowej stronie rozległej laguny, u podnóża skarpy terasy III, na rzędnej około 4 m n.p.m. (±0,5 m) i około 130 m od linii brzegowej znaleziono kość wieloryba. Wiek kości został określony metodą C 14 w 2011 roku przez M. Krąpca w Laboratorium Datowań Bezwzględnych w Cianowicach jako nie starszy niż 1410 lat BP. Terasa II (4-5 m) znajduje się jedynie po zachodniej stronie cypla Ash Point oraz na półwyspie Gueselaga. Trzeba podkreślić, że charakter półwyspu został w znacznym stopniu zmieniony wskutek budowy stacji polarnej i stąd na szkicu geomorfologicznym (rys. 3) powierzchnię terasy oznaczono jako I/II (niemożliwą do rozdzielenia). Terasa III (5-7 m) zajmuje znaczną powierzchnię i jest wyraźnie oddzielona o teras niższych, zwłaszcza od terasy I skarpą o wysokości ok. 1 m, z którą graniczy bezpośrednio na większości obszaru. Plaża tej terasy ma charakter zbliżony do plaż uprzednio opisanych. W rejonie cypla Ash Point występuje specyficzny, bardzo wyrazisty zespół wałów brzegowych o wysokości do ok. 1 m, zbudowanych ze żwirów. Terasa IV (8-12/14 m) jest dobrze rozwinięta po wschodniej stronie cypla Ash Point. W osi cypla zawiera zespół plaż kieszonkowych (8-12 m, miejscami 12-14 m), położonych między ostańcami i oddzielonych od teras wyższych kilkunastometrowym klifem. W czasie badań większość jej powierzchni była pokryta śniegiem. Terasa V położona jest na rzędnych 30-35 m n.p.m. Jej zasięg wyznaczono na podstawie wyraziście zarysowanego poziomu terasowego w osi cypla Ash Point (rys. 3, 4, 6, 7) oraz biorąc pod uwagę specyficzny charakter jej powierzchni. Występuje tu zespół form gruzowych złożonych z kolistych wałów (rys. 7), ułożonych wokół płaskiej, ubitej powierzchni. Formy takie interpretowane są zwykle jako zmarzlinowe, ale mogą być także formami plażowymi, mającymi postać bruków powstałych wskutek uderzania growlersów, osiadających na kamienistej plaży podczas przypływu (Araya, Herve 1972, Santana, Dumont 2007, Rudowski 2012). Terasa VI uformowana jest na rzędnych 50-55 m n.p.m. U jej podstawy (odsłoniętej na niewielkim obszarze grzbietu wystającego z grubej warstwy śniegu) występują 141
142 Rys. 5. Widok z poziomu terasy V na terasy I, III i IV przylądka Ash, w rejonie przekroju A-B (rys. 4), poprowadzonego wzdłuż linii dajek (ostańce andezytowe). Strzałka wskazuje miejsce znalezienia kości wieloryba (WB) w górnej części terasy I, u podnóża skarpy terasy III. Na drugim planie brzegi zachodniego przylądka (Fort Williams) zatoki Bahia Chile Fig. 5. Viev from terrace V on terraces I, III and IV on Ash Point shore, in area of the geological cross-section A-B (Fig. 4), traced along andesitic monadnocks. Arrow show: place of whale bone finding, in upper part of terrace I, near scarp of terrace III. On the background: shore of the Fort Williams Point
143 Rys. 6. Widok z plaży wschodniego krańca przylądka Ash na terasy I, III, IV, V, VI Fig. 6. View from east end of the Ash Point on terraces I, III, IV, V and VI
144 Rys. 7. Powierzchnia terasy V; widoczne: rumosz andezytowy, gleby strukturalne/bruk plażowy Fig. 7. The terrace V surface: andesitic rubbles, structural soils or beach pavement
Rys. 8. Powierzchnia terasy VI; widoczne: rumosz andezytowy, pojedyncze otoczaki granodiorytu, bruk plażowy lub struktury zmarzlinowe (gleby poligonalne) Fig. 8. The terrace VI surface, andesitic rubbles with single granodioritic pebbles, well rounded beach pavement (polygonal soils) 145
146 Rys. 9. Powierzchnia półki terasy VII w zboczu Lopez Nunatak, ok. 110-120 m n.p.m., widoczny rumosz andezytowy i granodiorytowe otoczaki Fig. 9. The terrace VII surface, visible andesite rubbles and granodioritic pebbles well rounded
147 Rys. 10. Granodiorytowe otoczaki terasy VII zebrane z powierzchni ok. 2 m2 Fig. 10. The granodioritic, well rounded pebbles, gathered on the ca 2 m2 surface
struktury identyczne ze strukturami opisanymi z terasy V (rys. 8). Wśród gruzów andezytowych występują tu nieliczne, dobrze obtoczone otoczaki granodiorytowe. Terasa VII, położona na rzędnych 110-120 m n.p.m., występuje wysoko, na zboczu góry Lopez, zbudowanym z granodiorytu. W rumoszu andezytowym występują tu bardzo dobrze obtoczone otoczaki granodiorytów (rys. 9, 10), wielkości do 30 cm. PODSUMOWANIE Wyniesione terasy zatoki Discovery są dotąd słabo rozpoznane wskutek znacznego pokrycia lodem (np. w latach 1964-1970 niemal cały obszar, oprócz półwyspu Guesalaga, zajmowały lodowce) i długo występującej, grubej pokrywy śnieżnej. Przedstawione w niniejszym artykule wyniki badań wschodniego wybrzeża Discovery Bay należy traktować jako wstępne rozpoznanie, wskazujące na celowość ich kontynuacji. Dodatkowym bodźcem do podjęcia kolejnych prac jest postępujące odsłanianie nowych obszarów spod lodów. Nowe dane ze stanowisk, których dokładne pozycjonowanie jest dziś możliwe, dostarczyć mogą istotnych informacji dotyczących tempa wznoszenia, budowy i rozwoju wybrzeży uwalnianych spod lodu, o znaczeniu zarówno lokalnym, jak i regionalnym i globalnym. Warto podkreślić, że w pracy poświęconej ocenie tektonicznego wznoszenia rejonu Szetlandów Południowych (Fretwell i in. 2010) uznano rejon północnej części wyspy Greenwich za centrum tego zjawiska. Znaczne koszty utrzymywania i inne ograniczenia w funkcjonowaniu stacji (od 2006 roku działa ona tylko okresowo, a uprzednio prowadzono tu głównie obserwacje meteorologiczne i atmosferyczne) nie sprzyjały podejmowaniu dalszych prac geomorfologicznych i geologicznych. Ożywienie takich badań w zatoce Discovery związane było z założeniem przez Ekwador w 1990 roku stacji Pedro Vincente Maldonado Base na zachodnim przylądku tej zatoki o nazwie Fort Williams. Rezultaty badań przeprowadzonych w rejonie przylądka Fort Williams w ostatniej dekadzie zainspirowały nas do przedstawienia danych z dawnych, rekonesansowych badań przylądka wschodniego. Opisane przez nas terasy, zwłaszcza wysokie, wymagają oczywiście ponownego, bardziej szczegółowego zbadania, jednak nawet zaprezentowane przez nas wstępne wyniki badań mogą posłużyć do korelacji z rezultatami badań innych obszarów położonych w tym rejonie. Kości wieloryba, znalezione na obu przylądkach zatoki Discovery, w podobnej sytuacji wysokościowej, zostały wydatowane metodą radiowęglową. W obu przypadkach uzyskano podobne wyniki: 1410 lat BP na wysokości 4 m n.p.m. i 1570 lat BP na wysokości 4,86 m n.p.m. (Azhar, Santana 2007). Wskazuje to na podobne tempo wznoszenia wybrzeża, około 3 mm rocznie. Dotychczas wiek podobnie położonych teras badanych na innych wyspach Szetlandów Południowych szacowany był na ok. 500 lat (Birkenmajer i in. 1988). Terasy wyższe (położone ponad 20 m n.p.m.) nie były dotąd opisane, prawdopodobnie ze względu na większe pokrycie terenu lodowcami przed rokiem badań terenowych opisanych w niniejszym artykule. Postępująca recesja lodowców na wy- 148
brzeżach zatoki Discovery (patrz: rys. 2) z pewnością umożliwi dalsze, dokładniejsze zbadanie wysokich teras, które obecnie, ze względu na mały obszar stwierdzonego ich występowania, określono jako reliktowe. Ponadto nowe, dokładne pomiary teras (zwłaszcza wysokościowe) pozwolą na uściślenie ich położenia i dokonanie korelacji z terasami występującymi na innych obszarach tej i innych wysp archipelagu Szetlandów Południowych. L I T E R AT U R A Araya R., Herve F., 1972: Patterned gravel beaches in the South Shetland Islands. W: Proceedings Antarctic Geology and Geophysics Symp. SCAR, red. R.J. Adie, Oslo Azhar H., Santana E., 2007: Geology, glacial history and the evolving landscape of north Greenwich Island of the South Shetland Island Group of Islands of the Antarctic Peninsula. W: VI Argentine and III Latin-American Symposium on Antarctic Research, 10-14 September, Buenos Aires Birkenmajer K., Danowski W., Rotnicki K., 1988: Late Holocene raised marine terrace at Arctowski Station, King George Island (South Shetland Islands, Antarctica), Studia Geologica Polonica 95 Dixon J.B., 1964: Greenwich Island, Discovery Bay natural scale 1:25 000, small corrections 1969, 1970, 1973, 1974, 1975, 1977, 1984, London Flores S.E., 1972: Geomorphological observations and generalization on the coasts of the South Shetland Islands and Antarctic Peninsula. W: Proceedings Antarctic Geology and Geophysics Symp. SCAR, red. R.J. Adie, Oslo Fretwell P.T., Hodyson D., Watham E., Bentley M.J., Roberts S.J., 2010: Holocene isostatic uplift of the South Shetland Islands, Antarctic Peninsula, modeled from raised beaches, Quaternary Science Reviews 29 (15-16), s. 1880-1895 Fuenzalida H., 1964: Coastal phenomena in the South Shetland Islands. W: Antarctic Geology. Proceedings 1-st Intern. Symp. Antarctic Geology, Cape Town, 16-21 August 1963, North-Holland Publ. Co., red. R.J. Adie, Amsterdam Ivanov L.L., 2005: Antarctica: Livingstone Island and Greenwich, Robert, Snow and Smith Islands, South Shetland Island, 1: 100 000 scale topographic map Antarctica: Livingstone Island and Greenwich, Robert, Snow and Smith Islands, South Shetland Island, http://en. wikipedia.org/wiki/file:greenwich-island.jpg John B.S., Sugden D.E., 1971: Raised marine features and phases of glaciation in the South Shetland Islands, British Antarctic Survey Bulletin 24, s. 11-45 Rudowski S., 1989: Geologia wschodnich wybrzeży Discovery Bay, wyspa Greenwich, Szetlandy Południowe. W: Materiały XVI Sympozjum Polarnego, Toruń Rudowski S., 2012: Wpływ lodów dryftowych na rzeźbę i rozwój plaż kamienistych Discovery Bay (Antarktyka Zachodnia) i Adventfjorden (Spitsbergen). W: Geologia i geomorfologia Pobrzeża i południowego Bałtyku 9, red. W. Florek, Słupsk, s. 61-72 Santana E., Dumont J.F., 2007: Granulometry of pebble beach ridges in Fort Williams, Greenwich Island, Antarctic Peninsula; a possible result from Holocene climate fluctuations, U.S. Geological Survey and the National Academies, USGS OF-2007-1047, Short Research Paper 027 149
Raised terraces of the Discovery Bay east shores, Greenwich Island, South Shetland SUMMARY Materials are constituting the basis of the study from field researches (Rudowski 1989) made in January 1988 during the work in the temporary, field seismic station as the part of the III Marine Geodynamic Expedition to Western Antarctica directed through prof. A. Guterch. The geomorphological draft of the Ash Cape was presented, Eastern Cape of the Discovery Bay with series of raised terraces. Terraces young, formed on ordinates 2-4, 4-5, and 5-7 m a.s.l. (similarly, as well as contemporary beach) has well-developed stone and gravel beaches with numerous, storm shafts and lagoons (Fuenzalida 1964, Araya, Herve 1972). Terraces older, put on ordinates 8-12/14 m a.s.l. (with beaches pocket ) and terraces from levels: 30-35, 50-55 and 110-120 m a.s.l. (with relict beaches), well-known for other islands of the archipelago (John, Sugden 1971, Flores 1972), so far weren t described from the Greenwich Island. In the storm shafts of the lowest terrace, at an altitude of ca 4 m (±0.5 m) was found bone fragment of the whale, which the age was determined by the C 14 method as not older than 1410 years for. A similar age, ca 1570 years, they got (Azhar, Santana 2007) for the bone whale found at height of 4.86 m a.s.l. level on the Fort Williams Cape, Western Cape of the Discovery Bay. It s giving premises to the establishment, that medium pace of carrying the lowest terraces in both cases was ca 3 mm for the year. Age similar, young- Holocene of terraces appearing in the area of the Station for them of Henryk Arctowski on an Island of George King has been estimated (Birkenmajer et al. 1988) on ca 500 years. Stanisław Rudowski Zakład Oceanografii Operacyjnej Instytut Morski Długi Targ 41-42 80-830 Gdańsk starud@im.gda.pl Wacław Florek Zakład Geoekologii i Geoinformacji Instytut Geografii i Studiów Regionalnych Akademia Pomorska w Słupsku ul. Partyzantów 27 76-200 Słupsk wacflor@gmail.com 150