Współczesne pionowe ruchy skorupy ziemskiej na obszarze Bałtyku południowego dr Leszek Józef Kaszubowski 1 Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie, Wydział Budownictwa i Architektury 1. Wstęp Na obszarze południowobałtyckim zarówno w czwartorzędzie, jak i współcześnie stwierdzono istnienie ruchów pionowych skorupy ziemskiej, ściśle nawiązujących do budowy geologicznej, a zwłaszcza do jednostek tektonicznych [17]. Pogląd głoszący, że dźwiganie się tarczy bałtyckiej jest wyłącznie spowodowane deglacjacją ostatniego lądolodu skandynawskiego odrzucany jest przez wielu uczonych [1,2,3,4,5,6,12]. Autorzy ci twierdzą, że podczas czwartorzędu na obszarze bałtyckim występowały różnego rodzaju ruchy tektoniczne, niekoniecznie tylko ruchy glaciizostayczne. Szczególnie w okresach interglacjalnych ruchy skorupy ziemskiej miały charakter bardzo złożony. Należy dodać, że tarcza bałtycka na powierzchni której występują utwory prekambryjskie, została wydźwignięta i pozbawiona utworów osadowych na długo przed powstaniem zlodowaceń [17]. Należy w tym miejscu zacytować wypowiedź J.A.Mescherikova [13]: Od dłuższego czasu dla objaśnienia genezy współczesnych ruchów pionowych litosfery przyjmowano teorię glacjoizostazji, zgodnie z którą na obszarach zlodowacenia plejstoceńskiego (tarcza bałtycka i kanadyjska) po stajaniu lodowców i odciążeniu skorupy ziemskiej obszary te podnoszą się. (...) Ale przecież i na zewnątrz od obszarów zlodowaconych stwierdzono szereg połaci wykazujących tendencje podnoszenia się. (...) Intensywność ruchów wypiętrzających w niczym nie ustępuje szybkości podnoszenia się Fennoskandii. J.A.Mescherikov [13] 1 dr ; Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie, Wydz. Bud. i Arch., Katedra Geotechniki
wyprowadza następujący wniosek: Glacjoizostatyczny czynnik (...) nie mógł w sposób decydujący wpłynąć na przebieg ruchów pionowych skorupy ziemskiej.(...)możemy go natomiast rozpatrywać jako epizodyczny, drugorzędny. Potwierdzeniem tego wcześniejszego poglądu są badania na podstawie, których twierdzi się, że w okresach międzylodowcowych ruchy tektoniczne [2] przebiegały w dwóch fazach: w pierwszym etapie były to ruchy glaciizostatyczne będące efektem odprężenia skorupy ziemskiej po deglacjacji lądolodu. W drugim etapie występowała faza właściwych ruchów tektonicznych rozwijających się na tle wygasających ruchów glaciizostatycznych [7]. Przypuszcza się, że ruchy glaciizostyczne przyśpieszały aktywizację ruchów zstępujących we wklęsłych formach tektonicznych takich jak: zapadlisko wschodniogotlandzie, czy zapadlisko olandzkie [7]. Pewne przejawy dysjunktywnych zaburzeń tektonicznych obserwuje się na obszarze Sambii, czy też w Zatoce Fińskiej [7]. Analiza starych linii brzegowych i głębokość wcięć erozyjnych wykazała [2], że sumaryczna amplituda wydźwignięcia tektonicznego południowo-zachodniej Estonii wyniosła od 40-50 m, Półwyspu Kurlandzkiego od 15-30 m, wybrzeża Litwy od 13-14 m. Jak wynika z badań autora w wielu miejscach zachodniego wybrzeża Polski występują ruchy neotektoniczne obniżeniowe, gdzie przykładowo w rejonie strefy brzegowej mierzei jeziora Liwia Łuża [11] utwory morskiego holocenu są przesunięte w dół od 5 10 m, a w niektórych miejscach nawet 15 m. Podobna sytuacja występuje w rejonie strefy brzegowej Mierzei Dziwnowskiej [10], gdzie odpowiednie struktury morskiego holocenu zostały również przesunięte w dół od 10-15 m, a niektórych miejscach jeszcze więcej. Nawet na obszarze Platformy Wschodnioeuropejskiej w strefie brzegowej mierzei jeziora Kopań i jeziora Wicko [9] występują ruchy neotektoniczne obniżeniowe, gdzie utwory morskiego holocenu zostały przesunięte w dół również od 5-10 m, a w rejonie plaży w dalszym ciągu obserwuje się powolny ruch obniżeniowy. 2. Przebieg pionowych ruchów skorupy ziemskiej Należy wnioskować, że ruchy pionowe stwierdzone na północnych brzegach Morza Bałtyckiego są podobnego pochodzenia co ruchy kształtujące inne obszary Europy. Można stwierdzić, że we wszystkich dawniejszych opracowaniach kartograficznych rozmieszczenia pionowych ruchów skorupy ziemskiej, izolinie równej szybkości ruchu otaczają centrycznie tarczę bałtycką. Późniejsze opracowania oparte przede wszystkim na długoletnich obserwacjach mareograficznych przedstawiają bardziej skomplikowany obraz rozmieszczenia tych ruchów. Na uwagę zasługuje schemat F. Modela [14], który został sporządzony na
podstawie długoletnich wskazań mareografów. Autor ten konstruował go w czasie, gdy jednostki strukturalne występujące w rejonie południowych wybrzeży Bałtyku nie były dobrze poznane. Schemat dobrze oddawał już ruch obniżeniowy w syneklizie perybałtyckiej, nieco słabiej ruch wypiętrzający anteklizę Łeby i ruchy obniżające w synklinorium brzeżnym [17]. K. Schoeneich [17] analizując wskazania mareografów podanych przez F. Modela [14] i H. Valentina [18] oraz opierając się o badania własne [8,9,10,11] i dane J. A. Mescherikova [13] przedstawia mapę pionowych ruchów skorupy ziemskiej w rejonie wybrzeży Morza Bałtyckiego (rys.1). Autor ten wykazał, że istnieje ścisły związek rozmieszczenia pionowych ruchów skorupy ziemskiej z usytuowaniem struktur geologicznych polskiego wybrzeża. Wyraźnym elementem skonstruowanej mapy jest obszar wypiętrzenia jako niewielki rejon sięgający od Gotlandii i Olandii po anteklizę Łeby. W rejonie antyklinorium pomorskiego i jego przypuszczalnego przedłużenia na obszarze Rugii zaznaczono obszar o słabszym obniżaniu oraz rejony o stosunkowo silnym obniżaniu w pobliżu synklinorium brzeżnego i syneklizy bałtyckiej (rys.1). Według tej mapy synekliza bałtycka obniża się średnio 0.6 mm/rok [17]. Natomiast według badań T. Wyrzykowskiego [19] ten obszar obniża się jeszcze w większym stopniu -2.0-2.5 mm/rok. T. Wyrzykowski [19] wykazał, że obszar anteklizy mazurskiej również się obniża, w przeciwieństwie do poprzednio analizowanej mapy [17], gdzie obszar tej jednostki wyraźnie się podnosi (+1.0 mm/rok). St. Pawłowski [15] wykazał, że zachodnia część syneklizy bałtyckiej w rejonie Kościerzyny znacznie się obniża, a obszary w okolicach Rozewia i Gdyni (położone na obszarze anteklizy Łeby) nieznacznie podnoszą się (+0.2 mm/rok). W Ustce, na terenie przejściowym pomiędzy synklinorium brzeżnym a ateklizą Łeby obszar ten obniża się -0.7 mm/rok. Podobne wartości podaje mapa T. Wyrzykowskiego [19]. Natomiast w Darłowie w pobliżu osi głównej synklinorium, ląd obniża się o -1.7 mm /rok [17]. Średnia szybkość podnoszenia się antyklinorium środkowopolskiego wynosi tutaj +0.2 mm/rok. Natomiast T. Wyrzykowski [19] wskazuje na obniżanie się terenu w tych rejonach o wartość -0.5 mm/rok. Należy przypuszczać, że ruch wznoszący antyklinorium słabnie w kierunku północnym, bo mareografy w Świnoujściu, Dziwnówku i Kołobrzegu wskazują na obniżanie się tamtego obszaru średnio -1.0 mm/rok. Obszar synklinorium szczecińskiego zarówno na mapie K. Schoeneicha [17] jak i na mapie T. Wyrzykowskiego [19] wykazuje duży ruch obniżeniowy - 2.0 mm/rok.
Rys. 1. Pionowe ruchy skorupy ziemskiej na obszarze Morza Bałtyckiego w ciągu ostatnich 8000 lat. Źródło: Opracowanie własne (na podstawie pracy: [17]. 1-obszar podniesiony o 8 m; 2-obszar podniesiony o 4 m; 3-obszar obniżony o 4 m; 4-obszar obniżony o 8 m; 5- obszar obniżony o 16 m. Należy przypuszczać, że największe nasilenie ruchów glacjoizostatycznych przypada na okres jeziora ancylusowego, wtedy kiedy, wody słone Morza Północnego zostały całkowicie odizolowane od Bałtyku (podnoszenie się obszaru cieśnin duńskich). Podczas transgresji morza Mastogloia ruchy glacjoizostatyczne wyraźnie słabną. Należy stwierdzić, że w czasie gdy miała nastąpić wielka transgresja morza litorynowego na obszarze bałtyckim, obszar ten był już pozbawiony oddziaływania ruchów glacjoizostatycznych, a z pionowych ruchów skorupy ziemskiej zaczęły oddziaływać jedynie ruchy neotektoniczne. Autor zgadza się z poglądem K. Schoeneicha [16,17] i J. A. Mescherikova [13], że ruchy glacjoizostatyczne
miały charakter epizodyczny i oddziaływały w krótkim okresie czasu. Należy przypuszczać, że okres ten trwał jedynie przez 1000 lat. Na podstawie mapy K. Schoeneicha [17] i przy uwzględnieniu mapy T. Wyrzykowskiego [19] oraz przy założeniu, że pionowe ruchy skorupy ziemskiej po ustaniu oddziaływania czynnika glacjoizostatycznego przez całą resztę holocenu przebiegały równomiernie autor wyliczył sumaryczny wektor tych ruchów dla ostatnich 8000 lat na obszarze południowobałtyckim (rys.1). Największy ruch obniżeniowy dna morskiego i przyległego obszaru lądowego dokonał się w rejonie występowania syneklizy nadbałtyckiej, synklinorium brzeżnego i synklinorium szczecińskiego. W rejonie występowania syneklizy nadbałtyckiej w jej wschodniej części wartość ta wyniosła - 8 m (ryc.1). Między Kołobrzegiem i Darłowem tj. w rejonie występowania synklinorium brzeżnego również -8 m. Natomiast na terenie wyspy Wolin i wyspy Uznam, a w szczególności na obszarze Zalewu Szczecińskiego ruch obniżeniowy skorupy ziemskiej był największy i wyniósł -8-16 m (rys.1). Natomiast ruch wypiętrzający ograniczył się jedynie do występowania anteklizy Łeby i wyniósł w tym czasie średnio +4.0 m. Należy tutaj wyraźnie zaznaczyć, że przedstawiona przez autora mapa sumarycznych pionowych ruchów skorupy ziemskiej w ciągu ostatnich 8000 lat jest obrazem zgeneralizowanym. Na przebieg pionowych ruchów skorupy ziemskiej w obszarze południowobałtyckim oprócz dużych jednostek tektonicznych mają jeszcze wpływ struktury lokalne. Bardzo dobrym przykładem jest obszar synklinorium szczecińskiego, gdzie w rejonie Nowego Warpna obszar dna Zalewu Szczecińskiego i przyległego lądu wykazuje ruch wypiętrzający. Podobne zjawisko można zaobserwować w strefie brzegowej występowania antyklinorium środkowopolskiego, gdzie osady morskie najprawdopodobniej pochodzenia litorynowego widoczne na zapisach sejsmicznych [8,11] zalegają powyżej poziomu morza. Tak więc zagadnienie współczesnych pionowych ruchów skorupy ziemskiej na obszarze południowobałtyckim jest problemem bardzo złożonym i poprawne jego rozwiązanie zależy od dobrego rozpoznania struktur lokalnych i dokładnego obliczenia wielkości ruchów pionowych.
3. Wnioski 1. Należy zgodzić się z poglądem K. Schoeneicha [17] i J. A. Mescherikova [13], że ruchy glacjoizostatyczne miały charakter epizodyczny i oddziaływały w krótkim okresie czasu na przykład przez okres 1000 lat. 2. Analiza danych i licznych opracowań dotyczących pionowych ruchów skorupy ziemskiej w rejonie tarczy bałtyckiej pozwoliły stwierdzić, że podczas transgresji morza Mastogloia ruchy glacjoizostatyczne wyraźnie słabną. Należy przypuszczać, że w czasie gdy miała nastąpić wielka transgresja morza litorynowego na obszarze bałtyckim, obszar ten był już pozbawiony oddziaływania ruchów glacjoizostatycznych, a z pionowych ruchów skorupy ziemskiej zaczęły oddziaływać jedynie ruchy neotektoniczne. 3. Na podstawie analizy danych należy stwierdzić, że największe tempo pionowych ruchów obniżeniowych występowało na obszarze synklinorium szczecińskiego (rejon wyspy Uznam, wyspy Wolin i Zalewu Szczecińskiego), gdzie w ciągu ostatnich 8000 lat obszar ten średnio obniżył się od 8 16 m. Natomiast ruch wypiętrzający ograniczył się jedynie do występowania anteklizy Łeby i wyniósł w tym czasie średnio +4.0 m. 4. Należy zaznaczyć, że przedstawiona przez autora mapa sumarycznych pionowych ruchów skorupy ziemskiej w ciągu ostatnich 8000 lat jest obrazem zgeneralizowanym. Na przebieg pionowych ruchów skorupy ziemskiej w obszarze południowobałtyckim oprócz dużych jednostek tektonicznych mają jeszcze wpływ struktury lokalne, które zagadnienie współczesnych pionowych ruchów skorupy ziemskiej na obszarze południowobałtyckim jest problemem bardzo złożonym. 5. Na podstawie badań strefy brzegowej środkowego i zachodniego wybrzeża Polski [9,10,11] należy stwierdzić, że ruchy neotektoniczne działają współcześnie i chociaż powolne wpływają na przebieg procesów morfogenetycznych analizowanego obszaru południowobałtyckiego.
LITERATURA 1. Ber A.: Pleistocene of North-eastern Poland and neighbouring areas against crystalline and sedimentary basement. Prace Państwowego Instytutu Geologicznego. Warszawa 2000. 2. Błaszczyszyn A., Gudelis W., Litwin W., Swiridow N., Charin G.: Budowa geologiczna Morza Bałtyckiego. (W:) Geologia Morza Bałtyckiego (red.) W.K.Gudelis, J.M.Jemielianow. Wyd. Geologiczne. Warszawa 1982. 3. Eriksson L., Henkel H.: Geophysics. (W:) National atlas of Sweden Geology (red.) C. Freden. Geol. Surv. Sweden. Stockholm 1994. 4. Eronen M.: Late Weichselian and Holocene shore displacement in Finland. (W:) Shorelines and isostasy (red.) D.E. Smith and A.G. Dawson. Academic Press. San Diego 1983. 5. Eronen M.: A scrutiny of the Late Quaternary history of the Baltic Sea. (W:) The Baltic Sea (red.) B.Winterhalter. Geol. Surv. Finland, Sp. Papers. Helsinki 1988. 6. Graniczny M.: Strefy nieciągłości tektonicznych w świetle korelacji wielotematycznych danych geologicznych na przykładzie okolic Żarnowca i Ziemi Kłodzkiej. Instr. Met. Bad. Geol. Warszawa 1994. 7. Gudelis W.K.: The Quaternary history of the Baltic, Lithuania. (W:) The Quaternary history of the Baltic (red.) W.K.Gudelis, L.K.Konigsson. Acta Univ. Ups. Ann. Quing. Cel. 1979. 8. Kaszubowski L.J.: Badania mikrosejsmiczne strefy brzegowej zachodniego wybrzeża Polski. Archiwum PIG, Oddział Pomorski w Szczecinie. Szczecin 1995. 9. Kaszubowski L.J., Dobracki R.: Zapis ruchów neotektonicznych w profilach osadów mierzei jezior Kopań i Wicko w świetle badań geologicznych i sejsmicznych. Wydawnictwo Pomorskiej Akademii Pedagogicznej. Słupsk 2005. 10. Kaszubowski L.J., Dobracki R.: Budowa geologiczna Mierzei Dziwnowskiej w okolicach Międzywodzia w świetle badań geologicznych i sejsmicznych. XV Seminarium Naukowe - Regionalne Problemy Ochrony Środowiska nt. Geotechnika w projektach wspieranych przez Unię Europejską na Pomorzu Zachodnim- Tuczno 2007. Politechnika Szczecińska, Wydział Budownictwa i Architektury, Katedra Geotechniki. Szczecin 2007a 11. Kaszubowski L.J., Dobracki R.: Główne struktury geologiczne i ruchy neotektoniczne mierzei jez. Liwia Łuża. XV Seminarium Naukowe - Regionalne Problemy Ochrony Środowiska nt. Geotechnika w projektach wspieranych przez Unię Europejską na Pomorzu Zachodnim- Tuczno 2007. Politechnika Szczecińska, Wydział Budownictwa i Architektury, Katedra Geotechniki. Szczecin 2007b.
12. Liszkowski J.: The influence of icesheet loading on Pleistocene recent dynamic of lithosphere in Poland. (W:) Recent and neotectonic crustal movements in Poland, t.1. Wyd. Geologiczne. Warszawa 1975. 13. Mescherikov J.A.: Sowremiennyje tektoniczeskije dwiżenija Bałtyjskogo i Kanadskogo szczitow. Priroda, 9. Moskwa 1958. 14. Model F.: Gegenwartige Kustenhebung im Ostseeraum. Mitt. d. Geogr. Ges., XLIX. Hamburg 1950. 15. Pawłowski S.: Przyczynek do poznania ruchów pionowych skorupy ziemskiej w Polsce. Przegląd Geologiczny, 4. Warszawa 1955. 16. Schoeneich K.: Żywe procesy tektoniczne w północno-zachodniej Polsce. Szczecińskie Tow. Naukowe, t.3, z.1. Szczecin 1962 17. Schoeneich K.: Uzależnienie przebiegu linii brzegowej południowej części Bałtyku od budowy geologicznej. Zeszyty Naukowe Politechniki Szczecińskiej, 49, 16. Szczecin 1964. 18. Valentin H.: Die Kusten der Erde. Beitrage zur allgemeinen und regionalen Kusten- Morphologie, Gotha. 1952. 19. Wyrzykowski T.: Opracowanie map gradientów prędkości współczesnych pionowych ruchów powierzchni skorupy ziemskiej na obszarze Polski. Prace Inst. Geod. Kart., 37. 1990. STRESZCZENIE: Autor przedstawia zagadnienie współczesnych ruchów pionowych skorupy ziemskiej na obszarze południowego Bałtyku. Na podstawie badań własnych i dostępnej literatury naukowej zostaje przedstawiona mapa sumarycznych ruchów pionowych na analizowanym obszarze w ciągu ostatnich 8000 lat. Contemporary vertical crustal movements on the area of the Southern Baltic Author has presented the problem of contemporary vertical crustal movements on the area of the Southern Baltic. On the base of author s research and other publications, there have been presented the map of vertical crustal movements of the Southern Baltic during 8000 years.