Geodynamika i neotektonika polskich Karpat zewnêtrznych
Witold Zuchiewicz*
Geodynamics and neotectonics of the Polish Outer Carpathians (southern Poland). Prz. Geol., 49: 710–716.
S u m m a r y. The Polish Outer Carpathians represent a fold-and-thrust belt, composed of a stack of nappes that were finally emplaced during the middle–late Miocene times. The neotectonic (Pliocene–Quaternary) activity of this area is evidenced by: deformed ero-sional surfaces of Pliocene and early Quaternary age, upwarped/downwarped/tilted strath and complex–response Quaternary ter-races, drainage pattern changes, diversified rates of fluvial downcutting in different units during the same time–span, increased accumulation in subsiding intramontane basins and in the westernmost part of the Carpathian Foredeep, few examples of Late Quater-nary faulting of fluvial and slope sediments, young jointing within Pliocene molasses in intramontane basins and those of early Qua-ternary age in the Carpathian foredeep, as well as by historical records of minor seismicity, usually confined to the Pieniny Klippen Belt and some oblique–slip faults that cut the inner parts of the Outer Carpathians, of magnitudes not exceeding 5.0 on the Richter scale. The zones showing tendencies to Recent uplift tend to be aligned subparallel to frontal thrusts of individual nappes and larger slices, suggesting the presence of Plio–Quaternary horizontal stresses in the flysch nappes. En echelon arrangement of theses zones, however, slightly different in the western and eastern parts of the study area appears to indicate young sinistral motions along the Kraków–Lubliniec fault in the substratum of the overthrust nappes.
Key words: geodynamics, neotectonics, morphometric methods, Pliocene, Quaternary, Outer Carpathians
Opracowanie podsumowuje wyniki badañ nad m³ody-mi (plioceñsko-czwartorzêdowym³ody-mi) rucham³ody-mi neotekto-nicznymi w polskim segmencie polskich Karpat zewnêtrznych (ryc. 1, 2). Pojêcie „etapu neotektoniczne-go” jest tutaj traktowane zgodnie z definicj¹ ªengöra i in. (1985) jako „okres czasu, który up³yn¹³ od momentu ostat-niej wielkoskalowej przebudowy tektonicznej danego obszaru”.
*
Polskie Karpaty zewnêtrzne s¹ przyk³adem pasma fa³dowo-nasuwczego, zbudowanego z wielu nasuniêtych na siebie p³aszczowin o wergencji g³ównie pó³nocnej. Pod nasuniêtymi p³aszczowinami Karpat zewnêtrznych znaj-duj¹ siê utwory platformy europejskiej wieku pre-kambr–mezozoik, przykryte niezgodnie przez molasy mioceñskie (Oszczypko i in., 1989). Platforma europejska dzieli siê na badanym obszarze na blok górnoœl¹ski na zachodzie oraz blok ma³opolski na wschodzie, rozdzielone przez strefê uskokow¹ Kraków–Lubliniec, wykazuj¹c¹ ruchy przesuwcze od paleozoiku po czwartorzêd (¯aba, 1999).
G³ówne elementy strukturalne Karpat zewnêtrznych zosta³y uformowane w trzeciorzêdzie, kiedy to badany obszar by³ pryzm¹ akrecyjn¹ zwi¹zan¹ ze skierowan¹ ku po³udniowi subdukcj¹ platformy europejskiej pod blok ALCAPA (Tomek & Hall, 1993; Oszczypko, 1998; Fodor i in., 1999). Synsedymentacyjne skracanie orogenu mia³o miejsce pocz¹wszy od eocenu w wewnêtrznej czêœci p³asz-czowiny magurskiej po baden–sarmat w jednostce zg³obic-kiej (Oszczypko, 1998; Œwierczewska & Tokarski, 1998; Zoetemeijer i in., 1999 i literatura tam cytowana). Ostatni etap ruchów nasuwczych czo³a Karpat zewnêtrznych zaznaczy³ siê przypuszczalnie jeszcze po pannonie (Wój-cik i in., 1999). Wspó³czesne ruchy nasuwcze wywo³uj¹ce lokalne wypiêtrzenie udokumentowano — jak dotychczas
— jedynie w najbardziej zachodnim, czeskim segmencie zapadliska przedkarpackiego (por. Leichmann & Hejl, 1996).
Przes³anki strukturalne
Subdukcja p³yty eurazjatyckiej pod ALCAPÊ
wywo³a³a synsedymentacyjne ruchy fa³dowe i nasuwcze o wergencji NW do NNW (Decker i in., 1999). Etap ten zosta³ zast¹piony przez wielkoskalow¹ prawoskrêtn¹ rota-cjê regionalnego pola naprê¿eñ (Aleksandrowski, 1985; Decker & Peresson, 1996), wzglêdnie lewoskrêtn¹ rotacjê Karpat Zachodnich (Márton i in., 1999), stowarzyszone z nasuniêciami pozasekwencyjnymi o wergencji NE i powstaniem uskoków przesuwczych o rozci¹g³oœci równo-leg³ej do osi fa³dów regionalnych (Decker i in., 1999). Wiek poszczególnych etapów deformacji jest przedmiotem wielu kontrowersji. Wed³ug cytowanych autorów, ró¿no-osiowe skrócenie w ca³ych polskich Karpatach
zewnêtrz-nych dokona³o siê w dwóch etapach: dziêki
paleoceñsko-wczesnomioceñskiemu nasuwaniu sekwen-cyjnemu ku N i NNW, a nastêpnie wczesno-póŸnomioce-ñskiemu nasuwaniu pozasekwencyjnemu skierowanemu ku NE (Decker i in., 1999).
Postorogeniczny kolaps w póŸnym miocenie spowodo-wa³ powstanie wielu zespo³ów uskoków normalnych (Dec-ker i in., 1997; Cieszkowski i in., 1998; Zuchiewicz i in., 2000). Niektóre z nich zosta³y uaktywnione ponownie w pliocenie i czwartorzêdzie. Dobrym przyk³adem jest tutaj Kotlina Orawsko–Nowotarska, ograniczona od pó³nocy i po³udnia przez równole¿nikowe uskoki normalne o kilku-setmetrowych zrzutach. Uskoki te powsta³y w póŸnym miocenie (Pomianowski, 1995), a niektóre z nich ujaw-nia³y aktywnoœæ w ca³ym pliocenie i czwartorzêdzie (Nie-dzielski, 1971; Birkenmajer, 1978; Baumgart-Kotarba, 1991–1992; Tokarski & Zuchiewicz, 1998), nie wy³¹czaj¹c holocenu (Baumgart-Kotarba, 1996, 2000). Czwartorzêdo-we uskoki normalne opisywano tak¿e z NW obramowania Kotliny S¹deckiej (Tokarski, 1978), Beskidu ¯ywieckiego (Wójcik, 1989) oraz Do³ów Jasielsko-Sanockich (Starkel,
*Instytut Nauk Geologicznych UJ, ul. Oleandry 2A, 30-063 Kraków; e-mail: witold@ing.uj.edu.pl
1976; Gerlach i in., 1985; Zuchiewicz, 1987; Wójcik, 1999).
Mo¿na zatem s¹dziæ, ¿e po zakoñczeniu trzeciorzêdo-wej subdukcji i kolizji rozwój strukturalny polskich Karpat zewnêtrznych dokonywa³ siê g³ównie w re¿imie ekstensyj-nym. W obrêbie kotlin œródgórskich ekstensja ta prze-trwa³a do póŸnego czwartorzêdu (por. dyskusjê w Zuchiewicz i in., 2000).
Przes³anki geomorfologiczne
Tradycyjne studia geomorfologiczne zmierza³y do rekonstrukcji d³ugoterminowego rozwoju rzeŸby w opar-ciu o analizê deformacji powierzchni zrównania, zmian uk³adu sieci dolinnej, deformacji teras rzecznych i zró¿ni-cowanej mi¹¿szoœci osadów czwartorzêdowych w m³odych basenach sedymentacyjnych.
Powierzchnie zrównania a ewolucja morfotektoniczna Karpat zewnêtrznych w pliocenie i wczesnym
czwartorzêdzie
Rozmiary wypiêtrzenia œrodkowego segmentu pol-skich Karpat zewnêtrznych w póŸnym neogenie i czwarto-rzêdzie, oszacowane na podstawie rozmiarów rozciêcia trzech plioceñskich i jednej wczesnoczwartorzêdowej powierzchni zrównania (Starkel, 1972), oceniano na 150–900 m (przeciêtnie 300 m; por. Zuchiewicz, 1984,
1991). Niemniej jednak, iloœæ i wiek „powierzchni zrówna-nia” w Karpatach zewnêtrznych s¹ zagadnieniem nadal dyskusyjnym, a brak osadów korelatnych stawia pod zna-kiem zapytania przytaczany w literaturze przedmiotu wiek planacji, a zatem i rozciêcia poszczególnych poziomów. Bardziej wiarygodne s¹ wyniki analiz postorogenicznego wypiêtrzenia izostatycznego (Oszczypko, 1996), obliczane na 1 km w Beskidach Zachodnich do 260–360 m na Pogó-rzu Karpackim dla ostatnich 10 mln lat; wiêcej w¹tpliwoœci budz¹ szacowane wartoœci denudacji, oparte na analizach stopnia diagenezy, ciek³ych inkluzji i kompakcji utworów fliszowych (por. Kuœmierek, 1990; Kotulova i in., 1998; Hurai i in., 2000; Oszczypko i in., 1993). Rzeczywist¹ oce-nê tempa wypiêtrzania dadz¹ dopiero oznaczenia trakowe. Ostatnie badania wskazuj¹, ¿e umiarkowane wartoœci anomalii grawimetrycznych Bouguera przemawiaj¹ na korzyœæ nieizostatycznych procesów odpowiedzialnych za m³ode wypiêtrzenie, szacowane na 250 do 550 m (Zoete-meijer i in., 1999).
Morfologiczne przejawy czwartorzêdowej aktywnoœci tektonicznej
Morfologiczne przejawy aktywnoœci tektonicznej w czwartorzêdzie obejmuj¹: zdeformowane profile pod³u¿ne coko³ów skalnych teras skalno-osadowych g³ównych rzek polskich Karpat zewnêtrznych (Starkel, 1972; Zuchiewicz, 1984, 1998a, b), niekompletne sekwencje aluwiów w
nie-0 10 20 30 40 50km BESKID MA£Y POGÓRZE ŒL¥SKIE OBNI ¯ENIE JAB£ONOW SKIE BR AMA SIEN IAWSKA BESKI D ¯YWIEC KI BESKID WYSPOWY POGÓRZE WIŒNICKIE P O D H A L E TATRY BESKID S¥DECKI BIESZCZADY WYSOKIE NISKIE BESKID NISKI DO£YJASI ELSKO -SAN
OCKIE WAÑKOWEJWY¯YNA
POGÓRZE ST RZY¯OWSKIE POGÓRZE CIʯKO-WICKIE PO GÓRZE DYN OWSKI E WYSO CZYZ NA KAÑC ZUCKA Jaros³aw OBN I¯EN IE WI ŒL ICY RYNNA PODKARPACKA P£ ASKO W Y¯ TAR NO GR OD ZKI OBNI¯ENIE TANWI DOLINA WIS£Y PROSZOWICKI P£ASKOWY¯ P£ASKOWY¯ TARNOWSKI GÓRYŒWIÊT OKRZYSKI E WY¯YNA KRAKOWSKA KOTLINA OŒWIÊCIMSKA Przemyœl P£ASKOWY¯ KOLBUSZOWEJ RÓWNINA ROZWADOWSKI OBNI¯ENIE STASZOWA Kielce Nowy S¹cz Zawichost Tarnobrzeg Kraków Miechów Katowice WY¯YNA MIECHOWSKA WY¯YNA ŒL¥SKA KS KON PPS WARSZAWA 2 0° 50°
Ryc. 1. Podzia³ fizjograficzny Karpat polskich i ich przedpola (wg Starkla, 1991)
KON — Kotlina Orawsko–Nowotarska, KS — Kotlina S¹decka, PPS — pieniñski pas ska³kowy
Fig. 1. Geomorphological subdivision of the Polish Carpathians and their foreland (based on Starkel, 1991) KON —Orawa–Nowy Targ Basin, KS — Nowy S¹cz Basin, PPS — Pieniny Klippen Belt
których obszarach (Starkel, 1985), wypuk³e profile stoków w obszarach elewowanych (Starkel, 1972), zmiany uk³adu sieci rzecznej w strefach ukatywnianych uskoków (Ger-lach i in., 1985; Zuchiewicz, 1987), deformacje górno-plejstoceñskich osadów jeziornych w Do³ach
Jasiel-sko–Sanockich (Gerlach i in., 1985), czy te¿ przejawy m³odej subsydencji (wzmo¿ona akumulacja aluwiów i osa-dów organogenicznych) w zapadliskach œródgórskich (Baumgart-Kotarba, 1991–1992; Zuchiewicz, 1984). W zachodnim i œrodkowym segmencie polskich Karpat zew-KRAKÓW 0 25 50km Cieszyn ¯ywiec Bielsko-B. Brzesko Tarnów Nowy S¹cz Krynica RZESZÓW Krosno Sanok Przemyœl SK SK SK ST SI SI SI SI SSI DU MU MU MU FC T 19° 20° 21° 22° 23° 50° 49°
S £ O W A C J A
U
K
R
A
I
N
A
brze¿ne nasuniêcie Karpat Carpathian frontal thrust nasuniêcia podrzêdne subordinate thrusts uskoki faults
pieniñski pas ska³kowy Pieniny Klippen Belt
molasy mioceñskie na zerodowanym fliszu Miocene molasses
osie depresji neotektonicznych axes of neotectonic depressions osie elewacji neotektonicznych axes of neotectonic elevations
prze³omy antecedentne antecedent water-gaps
Jednostki tektoniczne:
Karpaty Wewnêtrzne: T – jednostki tatrzañskie, FC – flisz podhalañski Karpaty Zewnêtrzne – p³aszczowiny: MU – magurska, DU – dukielska, SI – œl¹ska, SSI – podœl¹ska, SK – skolska
T –
Tectonic units:
Inner Carpathians: T atra units, FC – Podhale Flysch (Central Carpathian Palaeogene)
Outer Carpathians – nappes: MU – Magura, DU – Dukla, SI – Silesian, SSI – Subsilesian, SK – Skole
50°
49°
19° 20° 21° 22° 23°
Ryc. 2. Szkic strukturalny Karpat polskich (wg ¯ytki i in., 1989; Starkla, 1972 i Zuchiewicza, 1991, 1998a)
Fig. 2. Structural sketch of the Polish Carpathians (based on ¯ytko i in., 1989; Starkel, 1972, and Zuchiewicz, 1991, 1998a)
(m) 130 150 NIDA NIDA NIDA NIDA NIDA SAN SAN SAN SAN SAN SAN ODRA ODRA ODRA ODRA ODRA WARTA WIS£A WIS£A WIS£A WIS£A WIS£A WIS£A WIS£A HOLOCEN RÓ¯CE RÓ¯CE RÓ¯CE A B (m) 100 120 140 WARTA WARTA NAREW NAREW NAREW NAREW LG HOLOCEN OTWOCK OTWOCK OTWOCK (m) 60 80 100 40 20 0 LG HOLOCEN C 60 80 40 20 0 (m) 60 40 20 0 NIDA-SAN WARTA HOLOCEN E (m) 60 40 20 0 (m) 60 80 40 20 0 WARTA WARTA LG D aluwia alluvium less loess cokó³ skalny strath pokrywy solifllukcyjne solifluction covers deluwia washout sediments eratyki erratic cobbles wspó³czesne koryto rzeki present-day river bed
(m)
Ryc. 3. Schemat klimatostratygraficzny teras czwartorzêdowych w dolinie Dunajca (wg Zuchiewicza, 1998a, b): A — Beskid S¹decki, B — po³udniowa czêœæ Beskidu Wyspowego, C — Kotlina S¹decka, D — Pogórze Ciê¿ko-wickie, E — Pogórze Wiœnickie
Fig. 3. Climatostratigraphic subdivision of Quaternary terraces in the Dunajec river val-ley (after Zuchiewicz, 1998a): A — Beskid S¹decki Mts., B — southern part of the Beskid Wyspowy Mts., C — Nowy S¹cz Basin, D — Ciê¿kowice Foothills, E — Wiœnicz Foothills
nêtrznych obecnoœæ silnie rozciêtych erozyjnie struktur jest efektem wypiêtrzania plioceñsko-czwartorzêdowego (Starkel, 1972; Zuchiewicz 1995; Zuchiewicz i in., 2000), podczas gdy segment œrodkowo-wschodni ujawnia silne uwarunkowania litologiczno-odpornoœciowe.
Zbocza dolin g³ównych rzek polskich Karpat zewnêtrz-nych zawieraj¹ 5–9 stopni teras czwartorzêdowych (Zuchiewicz, 1984, 1998a, b), w wiêkszoœci skalno-osado-wych (ryc. 3). Terasy vistuliañskie i holoceñskie s¹ forma-mi akumulacyjnyforma-mi, z wyj¹tkiem obszarów najsilniej elewowanych, gdzie dominuj¹ terasy skalne i skalno-osado-we (Starkel, 1972; Zuchiewicz, 1984, 1987). Analiza defor-macji profili pod³u¿nych (ryc. 4) teras rzecznych sugeruje obecnoœæ wielu m³odych elewacji i depresji o rozci¹g³oœci subrównoleg³ej do orientacji g³ównych nasuniêæ i fa³dów.
Maksymalne rozmiary czwartorzêdowego wypiêtrzania (do 150 m) stwierdzono w osi Beskidu S¹deckiego, rozciêtego przez antecedentne prze³omy Dunajca i Popradu (Starkel, 1972; Zuchiewicz, 1984, 1998a). Rozmiary i tempo rozci-nania coko³ów teras skalno-osadowych tego samego wieku s¹ ró¿ne w ró¿nych jednostkach fizjograficznych (ryc. 5), co implikuje wp³yw — oprócz czynnika klimatycznego — m³odych, zró¿nicowanych ruchów podnosz¹cych (Zuchie-wicz, 1998a, b; Zuchiewicz i in., 2000). Epizody wzmo¿onego tempa rozciêcia erozyjnego coko³ów teras mia³y miejsce w interwa³ach: 800–470 ka (0,15–0,21 mm/rok), 130–90 ka (0,18–0,40 mm/rok) oraz 15–0 ka (0,2–2,0 mm/rok; por. Zuchiewicz, 1991). Wartoœci mak-symalne notuje siê w segmentach dolin rzecznych rozci-naj¹cych Beskid S¹decki, Bieszczady oraz pó³nocn¹ krawêdŸ Beskidu Niskiego (por. ryc. 2).
WskaŸniki morfometryczne
Analiza wybranych wskaŸników morfometrycznych rzeŸby (spadki koryt rzecznych, wysokoœci wzglêdne, wska-Ÿnik szerokoœci dna — wysokoœci zboczy doliny, wskawska-Ÿnik bifurkacji, udzia³ dolin 1 rzêdu w obrêbie sieci dolinnej zlewni, parametry fizjograficzne ma³ych zlewni) pozwala na wnioskowanie o m³odych tendencjach tektonicznych (Zuchiewicz, 1987, 1991, 1995), uzupe³niaj¹c dane uzy-skane dziêki klasycznym badaniom geologiczno-geomor-fologicznym.
Mapy energii rzeŸby wykazuj¹ wartoœci zmieniaj¹ce siê od 50–100 m w obszarze pogórskim do >500 m w obrêbie Beskidu S¹deckiego (Zuchiewicz, 1995). Analiza taksono-miczna powi¹zañ miêdzy struktur¹ a typami dolin, grzbie-tów i nisz osuwisk skalnych w zachodniej czêœci Karpat zewnêtrznych wskazuje na m³ody wiek rzeŸby w obsza-rach niezale¿nych od budowy geologicznej pod³o¿a (Jakub-ska, 1995). 35 40 45 50 55 60 65 70km 75 300 400 500 m n.p.m.
m a.s.l. KROŒCIENKO TYLMANOWA OCHOTNICA £¥CKO MASZKOWICE
SROMOWCE ŒREDNIE NI¯NE 75 80 85 90 95 100 105 110 115km 300 400 500
JAZOWSKO GO£KOWICE PODEGRODZIE BRZEZNA NOWY S¥CZ CHE£MIEC MARCINKOWICE ZNAMIROWICE TABASZOWA
W+O V OS O S V R N S O V W O W+OV R N S O W OV O V NA S OT N O S O OT NA N O NA S N S O W OT NA N O O OS S R N S W N S NA NA NA NA NA NA O O O O O O O O O O S R R R R R R S S S S S S S S OT OT OT W W O N N N N N N N N N N N
góry wysokie i œrednie high and medium mountains
góry niskie i wysokie pogórza ze œladami wczesnoplioceñskich powierzchni zrównania low mountains and high foothills bearing traces of Early Pliocene planation surfaces
pogórza wysokie i œrednie ze œladami póŸnoplioceñskich powierzchni zrównania high and medium fothills bearing traces of Late Pliocene planation surfaces
pogórza niskie i kotliny œródgórskie ze œladami wczesnoczwartorzêdowych powierzchni zrównania low foothills and intramontane basins bearing traces of Early Quaternary planation surfaces
A
a b m n.p.m. m a.s.l. a bB
Ryc. 4. Profil pod³u¿ny czwartorzêdowych teras doliny Dunajca miêdzy Pieninami (A) a Pogórzem Ciê¿kowickim (B). Jednostki kli-matostratygraficzne: R — Ró¿ce, OT — otwockie, NA — narwi, N — nidy, S — sanu, O — odry, W — warty, V — wis³y; b — strefy dyslokacyjne
Fig. 4. Longitudinal profile of Quaternary terraces in the Dunajec River valley between Pieniny (A) and Ciê¿kowice Foothills (B). Cli-matostratigraphic units: R — Ró¿ce, OT — Otwock, NA — Narew, N — Nida, S — San, O — Odra, W — Warta, V — Vistulian; b — fault zones 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130km (m) 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 KOTLINA NOWO-TARSKA PIENINY BESKID S¥DECKI POGÓRZE £¥CKO- -PODEGRO-DZKIE KOTLINA
S¥DECKAWYSPOWYBESKID RO¯NOWSKIEPOGÓRZE
2200-472 Ka BP 440-195 Ka BP 130-90 Ka BP 30-10 Ka BP 10-0 Ka BP góry œrednie medium mountains góry niskie i wysokie pogórza low mountains and high foothills
pogórza œrednie medium foothills
pogórza niskie i kotliny œródgórskie low foothills and intramontane basins
Ryc. 5. Rozmiary rozciêcia erozyjnego coko³ów skalnych czwar-torzêdowych teras w dolinie Dunajca w ró¿nych przekrojach cza-sowych (wg Zuchiewicza, 1991)
Fig. 5. Size of erosional downcutting into Quaternary straths in the Dunajec River valley (based on Zuchiewicz, 1991)
Strefy anomalnie wysokich wartoœci spadków koryt rzecznych (ryc. 6) oraz obni¿onych wartoœci wskaŸnika szerokoœci dna — wysokoœci zboczy doliny (ryc. 7), suge-ruj¹cych tendencje wypiêtrzaj¹ce, uk³adaj¹ siê pod nie-wielkim k¹tem wzglêdem rozci¹g³oœci g³ównych nasuniêæ i z³uskowanych fa³dów Karpat zewnêtrznych (Zuchiewicz, 1995, 1998a, b). Dodatkowo, liczba tych struktur wzrasta z zachodu na wschód. We wschodniej czêœci Karpat zew-nêtrznych niektóre z podnoszonych struktur wkraczaj¹ w obrêb zapadliska przedkarpackiego, uk³adaj¹c siê kuliso-wo wzglêdem biegu brze¿nego nasuniêcia Karpat, a subrównolegle do orientacji strefy Teisseyre’a–Tornquista. Niewielka szerokoœæ (15–25 km) i znaczna d³ugoœæ (100–250 km) omawianych struktur oraz ich prawie rów-noleg³e u³o¿enie wzglêdem rozci¹g³oœci nasuniêæ pozwo-li³o na wysuniêcie hipotezy (Zuchiewicz, 1995, 1998a, b) o plio-czwartorzêdowej roli naprê¿eñ poziomych w obrêbie p³aszczowin karpackich.
Wspó³czesne pole naprê¿eñ
Analiza struktur break-outs w otworach wiertniczych ujawnia dwupiêtrowy uk³ad wspó³czesnego pola naprê-¿eñ w obrêbie Karpat polskich (Jarosiñski, 1998, 1999). Pod nasuniêtymi p³aszczowinami fliszowymi osie maksy-malnej kompresji poziomej uk³adaj¹ siê radialnie i prosto-padle do rozci¹g³oœci orogenu, w obrêbie p³aszczowin natomiast przybieraj¹ one orientacjê NNE (ryc. 8). W ujê-ciu Jarosiñskiego (1999), g³ównym czynnikiem
odpowie-dzialnym za NNE orientacjê Shmaxw obrêbie p³aszczowin
karpackich oraz w ska³ach buduj¹cych masyw ma³opolski jest ruch ALCAPY ku N i NNE, natomiast NW orientacja
Shmaxw obrêbie masywu górnoœl¹skiego pod nasuniêtymi
Karpatami wynika g³ównie z nacisku (ridge-push) grzbie-tu œródatlantyckiego. Wspó³czesne naprê¿enia tektonicz-ne w ³uku karpackim warunkuj¹ tak¿e pole naprê¿eñ w obrêbie platformy wschodnioeuropejskiej do odleg³oœci ok. 700 km od czo³a Karpat (Jarosiñski, op. cit.).
19° 20° 21° 22° 0 50km
S £ O W A C J A
UK
RA
I
NA
Przemyœl RZESZÓW KRAKÓW Cieszyn ¯ywiec Nowy Targ Nowy S¹cz JasloVf
brze¿ne nasuniêcie Karpat Carpathian frontal thrust
osie neotektonicznych elewacji
axes of neotectonic elevations osie neotektonicznych depresjiaxes of neotectonic depressions 50°
49°
50°
49°
19° 20° 21° 22°
strefy podnoszone neotektonicznie zones of neotectonic uplift
Ryc. 7. Strefy podnoszone neotektonicznie w polskich Karpatach zewnêtrznych, wyznaczone na podstawie anomalnie niskich warto-œci wskaŸnika szerokowarto-œci dna — wysokowarto-œci zboczy doliny Vf (wg Zuchiewicza, 1998a, b); Vf = 2Vfw/[(Eld–Esc) + (Erd–Esc)], gdzie: Vfw — szerokoœæ dna doliny, Eld, Erd i Esc — wysokoœci, odpowiednio, lewego i prawego zbocza oraz dna doliny
Fig. 7. Zones of neotectonic uplift in the Polish Outer Carpathians distinguished on the basis of abnormally low values of the valley floor width–valley height ratio (based on Zuchiewicz, 1998a, b); Vf = 2Vfw/[{Eld–Esc) + (Erd–Esc)], where: Vfw = the width of the valley floor; Eld, Erd, Esc = the elevations of the left and right valley divides, and the stream, repectively
0 50km Przemyœl RZESZÓW KRAKÓW ¯ywiec Nowy S¹cz Jas³o 19° 20° 21° 22° 19° 20° 21° 22° 50° 49° 50° 49° Cieszyn Nowy Targ
brze¿ne nasuniêcie Karpat Carpathian frontal thrust osie neotektonicznych elewacji axes of neotectonic elevations osie neotektonicznych depresji axes of neotectonic depressions
odcinki koryt rzecznych o anomalnie wysokim spadku w porównaniu z odcinkami s¹siaduj¹cymi river-bed stretches showing abnormally high gradients as compared to the neighbouring segments strefy anomalnie wysokich spadków koryt rzecznych zones of abnormally high river-bed gradients
pieniñski pas ska³kowy
Pieniny Klippen Belt molasy mioceñskie na zerodowanym fliszuMiocene molasses on eroded flysch strata
Ryc. 6. Strefy podnoszone neotektonicznie w polskich Karpatach zewnêtrznych, wyzna-czone na podstawie anomalnie wysokich spadków koryt rzecznych (wg Zuchiewicza, 1998a)
Fig. 6. Zones of neotectonic uplift in the Polish Outer Carpathians distinguished on the basis of abnormally high river–bed gra-dients (based on Zuchiewicz, 1998a)
Prêdkoœci wspó³czesnych pionowych ruchów skorupy ziemskiej w polskich Karpatach zewnêtrznych wynosz¹ od ok. 0 mm/rok w czêœci zachodniej i œrodkowej do +1 mm/rok w czêœci wschodniej (Wyrzykowski, 1985). Tem-po wspó³czesnych ruchów Tem-poziomych w rejonie pieniñ-skiego pasa ska³kowego nie przekracza 0,5 mm/rok (Z¹bek, i in. 1993). Pomiary GPS wskazuj¹ na NNE kieru-nek ruchów poziomych na ca³ym badanym obszarze (Hefty, 1998).
Wspó³czesna sejsmicznoœæ koncentruje siê wzd³u¿
po³udniowego obramowania pieniñskiego pasa
ska³kowego oraz wzd³u¿ niektórych uskoków przesuw-czych (Prochazková i in., 1978; Baumgart-Kotarba & Hojny-Ko³oœ, 1998). Magnitudy wstrz¹sów nie przekra-czaj¹ 5 w skali Richtera, a najczêœciej wynosz¹ 2,5–3,4 (Pagaczewski, 1972; Prochazková i in., 1978; Guterch, 1997). Analizy mechanizmu ogniska, aczkolwiek niejed-noznaczne, s¹ dostêpne jedynie dla wstrz¹sów z lat 1992 i 1993 w rejonie Krynicy. G³êbokoœæ hipocentrum nie prze-kracza³a 5 km (Dêbski i in., 1997), a mechanizm ogniska
sugeruje albo re¿im kompresyjny o F1 zorientowanej
NNW (Wiejacz, 1994), wzglêdnie przesuwczy (F1 o
przebiegu po³udnikowym) oraz ekstensyjny (Dêbski i in., 1997).
Wnioski
Plioceñsko-czwartorzêdowa mobilnoœæ tektoniczna polskich Karpat zewnêtrznych by³a stosunkowo s³aba i mia³a g³ównie charakter naskórkowy (thin–skinned). Uskoki normalne powstawa³y na obramowaniu zapadlisk œródgórskich oraz w zachodniej czêœci orogenu. Tempo podnoszenia poszczególnych struktur by³o zró¿nicowane w czasie i przestrzeni, a jego rozmiary by³y najwiêksze w póŸnym pliocenie i wczesnym plejstocenie. Dedukowane z przes³anek geomorfologicznych strefy ruchów
pod-nosz¹cych s¹ stosunkowo w¹skie i uk³adaj¹ siê subrównolegle do orien-tacji g³ównych nasuniêæ oraz
z³usko-wanych fa³dów, co sugeruje
postramianie czó³ nasuniêæ na skutek nacisków poziomych w obrêbie p³asz-czowin karpackich. Tak¹ hipotezê zdaj¹ siê potwierdzaæ wyniki analiz wspó³czesnego pola naprê¿eñ oraz wstêpne wyniki powtarzanych kam-panii GPS. Kulisowy uk³ad
omawia-nych stref, nieco odmienny w
zachodnim i wschodnim segmencie Karpat zewnêtrznych, mo¿e tak¿e sugerowaæ m³ode ruchy lewoprze-suwcze wzd³u¿ strefy uskokowej Kra-ków–Lubliniec. Teza ta wymaga jednak szczegó³owego przetestowa-nia.
Literatura
ALEKSANDROWSKI P. 1985 — Interferen-ce fold structure of the Western Flysch Carpa-thians in Poland. Proc. Reports, XIIIth Congress Carpatho-Balkan Geol. Assoc., Cracow, Poland. Geol. Inst., Pt. I: 159–162.
BAUMGART-KOTARBA M. 1991–1992 — Rozwój geomorfologicz-ny Kotligeomorfologicz-ny Orawskiej w warunkach ruchów neotektoniczgeomorfologicz-nych. Stud. Geomorph. Carpatho-Balcan., 25–26: 3–28.
BAUMGART-KOTARBA M. 1996 — On origin and age of the Orawa Basin, West Carpathians. Stud. Geomorph. Carpatho-Balcan., 30: 101–116.
BAUMGART-KOTARBA M. 2000 — Tectonique quaternaire de la dépression d’Orava (Carpates occidentales). Géomorphologie: relief, processus, environnement, 1: 61–68.
BAUMGART-KOTARBA M. & HOJNY-KO£OŒ M. 1998 — Relacja czwartorzêdowego zapadliska Wróblówki do neogeñskiego zapadliska orawskiego w œwietle badañ geomorfologicznych i trzêsienia ziemi z dnia 11 wrzeœnia 1995 r. Spraw. Czynn. Pos. PAU, 61 (1997): 102–106. BIRKENMAJER K. 1978 — Neogene to Early Pleistocene subsidence close to the Pieniny Klippen Belt, Polish Carpathians. Stud. Geomorph. Carpatho-Balcan., 12: 17–28.
CIESZKOWSKI M., ZUCHIEWICZ W. & SCHNABEL W. 1998 — Sedimentological and tectonic features of the Poprad Sandstone Mem-ber, Eocene, Magura Nappe: case study of the Klikuszowa quarry, Outer West Carpathians, Poland. Bull. Pol. Acad. Sci., Earth Sci., 46: 55–74.
DECKER K., NESCIERUK P., REITER F., RUBINKIEWICZ J., RY£KO W. & TOKARSKI A. K. 1997 — Heteroaxial shortening, stri-ke-slip faulting and displacement transfer in the Polish Carpathians. Prz. Geol., 45: 1070–1071.
DECKER K. & PERESSON R. 1996 — Tertiary kinematics in the Alpine Carpathian–Pannonian system: links between thrusting, trans-form faulting and crustal extension. [W:] G. Wessely & W. Liebl (Eds.), Oil and Gas in Alpidic Thrustbelts and Basins of Central and Eastern Europe. EAGE London, Spec. Publ., 5: 69–77.
DECKER K., TOKARSKI A. K., JANKOWSKI L., KOPCIOWSKI R., NESCIERUK P., RAUCH M., REITER F. & ŒWIERCZEWSKA A. 1999 — Structural development of Polish segment of the Outer Carpa-thians (eastern part). [W:] K. Decker i in. (Eds.), 5th Carpathian Tecto-nic Workshop — Poprad — Szymbark, 5–9th June, 1999, Kraków: 26–29.
DÊBSKI W., GUTERCH B., LEWANDOWSKA H. & LABAK P. 1997 — Earthquake sequences in the Krynica region, Western Carpathians, 1992–1993. Acta Geophys. Pol., 45: 255–290.
FODOR L., CSONTOS L., BADA G., GYÖRFI I. & BENKOVICS L. 1999 — Tertiary tectonic evolution of the Pannonian Basin system and neighbouring orogens: a new synthesis of palaeostress data. [W:] B.
? 0 10 20 304050km P £ A SZCZ OW I NA M AG U R SK A P£A S ZC Z OW I NY ZE E W NÊ TR ZN KRAKÓW
BLOK GÓRNOŒL¥SKI BLOK MA£OPOLSKI
STREF A USKOKO WA KRA KÓW – LUB LINIEC
kierunek Shmaxw pod³o¿u nasuniêtych p³aszczowin
Shmaxdirection in basement rocks beneath overthrust flysch nappes
kierunek Shmaxw obrêbie pokrywy fliszowej
Shmaxdirection within the nappes
Ryc. 8. Schemat pokazuj¹cy rozmieszczenie kierunków wspó³czesnej kompresji poziomej w polskich Karpatach zewnêtrznych, uzyskany dziêki analizie struktur break–outs (wg Jarosiñskiego, 1998 oraz Zuchiewicza i in., 2000). Strza³ki czerwone wskazuj¹ kierunki Shmaxw pod³o¿u nasuniêtych p³aszczowin; strza³ki zielone reprezentuj¹ kierunki Shmax
obrêbie pokrywy fliszowej
Fig. 8. Orientation of recent horizontal compression in the Polish Outer Carpathians obta-ined from break–out studies (based on Jarosiñski, 1998, and Zuchiewicz i in., 2000). Red arrows indicate Shmaxin basement rocks beneath overthrust flysch nappes; green arrows
Durand, L. Jolivet, F. Horvath & M. Seranne (Eds.), The Mediterrane-an Basins: Tertiary Extension within the Alpine Orogen. Geol. Soc. London, Spec. Publs., 156: 295–334.
GERLACH T., KOSZARSKI L. & KOSZARSKI A. 1985 — Stop 23. £ê¿any–Jab³onica–Niebylec–Krasna–Wêglówka. Selected problems of geomorphology and Quaternary along the Dukla Pass–Rzeszów tran-sect. [W:] D. Poprawa (Ed.), Guide to Excursion 5, XIII Congress, Car-patho-Balkan Geol. Assoc., Cracow, Poland 1985. Geol. Inst., Kraków: 96–110.
GUTERCH B. 1997 — Western Carpathian seismic events recorded in Poland. Prz. Geol., 45: 1075–1076.
HEFTY J. 1998 — Estimation of site velocities from CEGRN GPS campaigns referred to CERGOP reference frame. Publs. Warsaw Tech. Univ., Inst. Geod. Geodetic Astron., 39: 67–79.
HURAI V., ŒWIERCZEWSKA A., MARKO F., TOKARSKI A. K. & HRUŠECKÝ I. 2000 — Paleofluid temperatures and pressures in Ter-tiary accretionary prism of the Western Carpathians. Slovak Geol. Mag., 6: 194–197.
JAKUBSKA O. 1995 — Tectonic features of young structural relief of the Western Carpathians, South Poland. Folia Quaternaria, 66: 123–130.
JAROSIÑSKI M. 1998 — Contemporary stress field distortion in the Polish part of the Western Outer Carpathians and their basement. Tectonophysics, 297: 91–119.
JAROSIÑSKI M. 1999 — Badania wspó³czesnych naprê¿eñ skorupy ziemskiej w g³êbokich otworach wiertniczych w Polsce metod¹ analizy struktur breakouts. Instr. Met. Bad. Geol., 56: 1–147.
KOTULOVÁ J., BIROÒ A. & SOTAK J. 1998 — Organic and illi-te-smectite diagenesis of the Central Carpathians Paleogene bas. [W:] implications for thermal history. Abstracts, XVI Congress, Carpatho-Bal-kan Geol. Assoc., Vienna, Aug. 30th–Sept. 2nd, 1998, Vienna: 293. KUŒMIEREK J. 1990 — Zarys geodynamiki centralnokarpackiego basenu naftowego. Pr. Kom. Geol. Komitetu Nauk Geol. PAN Oddz. w Krakowie, 135: 1–85.
LEICHMANN J. & HEJL E. 1996 — Quaternary tectonics at the eastern border of the Bohemian massif: new outcrop evidence. Geol. Mag., 133: 103–105.
MÁRTON E., TOKARSKI A. K. & Galicia T. Group. 1999 — Nor-thward migration of north ALCAPA boundary during Tertiary accretion of the Outer Carpathians — paleomagnetic approach. Romanian J. Tect. Reg. Geol. 77, Suppl. 1: 22.
NIEDZIELSKI H., 1971. Tektoniczne pochodzenie wschodniej czêœci Kotliny Nowotarskiej. Rocz. Pol. Tow. Geol., 41: 397–408.
OSZCZYPKO N. 1996 — Mioceñska dynamika polskiej czêœci zapa-dliska przedkarpackiego. Prz. Geol., 44: 1007–1018.
OSZCZYPKO N. 1998 — The Western Carpathian Foredeep — deve-lopment of the foreland basin in front of the accretionary wedge and its burial history (Poland). Geol. Carpath., 49: 415–431.
OSZCZYPKO N., TOMAŒ A. & ZUCHIEWICZ W. 1993 — Rola kompakcji w ocenie mobilnoœci neotektonicznej pogórzy karpackich. Prz. Geol., 41: 411–416.
OSZCZYPKO N., ZAJ¥C R., GARLICKA I., MENÈIK E., DVORAK J. & MATEJOVSKA O. 1989 — Geological map of the substratum of the Tertiary of the Western Outer Carpathians and their foreland, 1: 500 000. [W:] D. Poprawa & J. Nemèok (Eds.), Geological Atlas of the Western Outer Carpathians and their Foreland. Pañstwowy Instytut Geologicz-ny, Warszawa.
PAGACZEWSKI J. 1972 — Catalogue of earthquakes in Poland in 1000–1970 years. Mater. Pr. Inst. Geofiz. PAN, 51: 3–36. POMIANOWSKI P. 1995 — Budowa depresji orawskiej w œwietle analizy wybranych materia³ów geofizycznych. Ann. Soc. Geol. Pol., 64: 67–80.
PROCHAZKOVÁ D., BROUÈEK I., GUTERCH B. &
LEWANDOWSKA-MARCINIAK H. 1978 — Map and list of the maximum observed macroseismic intensities in Czechoslovakia and Poland. Publs. Inst. Geophys. Pol. Acad. Sci., B–3 (122): 1–75. STARKEL L. 1972 — Karpaty zewnêtrzne. W: M. Klimaszewski (red.), Geomorfologia Polski, T. 1. PWN, Warszawa: 52–115. STARKEL L. 1976 — Zagadnienie m³odych ruchów tektonicznych w œwietle przegl¹dowej mapy geomorfologicznej Polski. Mater. I Kraj. Symp. „Wspó³czesne i neotektoniczne ruchy skorupy ziemskiej w Pol-sce”, T. II: 127–133, Wyd. Geol.
STARKEL L. 1985 — Controversial opinions on the role of tectonic movements and climatic changes in the Quaternary evolution of the Polish Carpathians. Stud. Geomorph. Carpatho-Balcan., 19: 45–60. STARKEL L. 1991 — RzeŸba terenu. [W:] I. Dynowska & M. Macie-jewski (red.), Dorzecze górnej Wis³y. Czêœæ I. PWN, Warszawa–Kra-ków: 42–54.
ŒWIERCZEWSKA A. & TOKARSKI A. K. 1998 — Deformation bands and the history of folding in the Magura nappe, Western Outer Carpathians (Poland). Tectonophysics, 297: 73–90.
ªENGÖR C. M. A., GÖRÜR N. & ªAROGLU F. 1985 — Strike-slip faulting and related basin formation in zones of tectonic escape: Turkey as a case study. Spec. Publ. Soc. Econ. Paleont. Miner., 37: 227–264. TOKARSKI A. K. 1978 — O czwartorzêdowym ciosie i uskoku w Kotlinie S¹deckiej, Zachodnie Karpaty Zewnêtrzne. Ann. Soc. Geol. Pol., 48: 509–516.
TOKARSKI A. K. & ZUCHIEWICZ W. 1998 — Popêkane klasty w sto¿ku Domañskiego Wierchu: przyczynek do rekonstrukcji ewolucji pola naprê¿eñ w rejonie Kotliny Orawskiej (Karpaty) podczas neogenu i czwartorzêdu. Prz. Geol., 46: 62–66.
TOMEK È. & HALL J. 1993 — Subducted continental margin imaged in the Carpathians of Czechoslovakia. Geology, 21: 535–538. WIEJACZ P. 1994 — An attempt to determine tectonic stress pattern in Poland. Acta Geophys. Pol., 42: 169–176.
WÓJCIK A. 1989 — Systemy teras rzecznych dorzecza Koszarawy w Beskidzie ¯ywieckim i ich zwi¹zek z ruchami tektonicznymi. Stud. Geomorph. Carpatho-Balcan., 22: 21–45.
WÓJCIK A. 1999 — Tektoniczne deformacje utworów glacjalnych i limnoglacjalnych Karpat (Pogórze Dynowskie). Pos. Nauk. Pañstw. Inst. Geol., 55: 113–115..
WÓJCIK A., SZYD£O A., MARCINIEC P. & NESCIERUK P. 1999 — The folded Miocene of the Andrychów region. Biul. Pañstw. Inst. Geol., 387: 191–195.
WYRZYKOWSKI T. 1985 — Map of recent vertical crustal move-ments on the territory of Poland. Inst. Geod. Kartogr., Warszawa. Z¥BEK Z., BARLIK M., KNAP T., MARGAÑSKI S. & PACHUTA A. 1993 — Continuation of geodynamic investigations in the Pieniny Klippen Belt, Poland, from 1985 to 1990. Acta Geophys. Pol., 41: 131–150.
ZOETEMEIJER R., TOMEK È. & CLOETINGH S. 1999 — Flexural expression of European continental lithosphere under the western outer Carpathians. Tectonics, 18: 843–861.
ZUCHIEWICZ W. 1984 — The Late Neogene–Quaternary tectonic mobility of the Polish West Carpathians. A case study of the Dunajec drainage basin. Ann. Soc. Geol. Pol., 54: 133–189.
ZUCHIEWICZ W. 1987 — Evolution of the eastern Beskid Niski Mts. and morphotectonics of the Polish Carpathians. Z. Nauk. AGH, Geolo-gia, 13: 3–167.
ZUCHIEWICZ W. 1991 — On different approaches to neotectonics: A Polish Carpathians example. Episodes, 14: 116–124.
ZUCHIEWICZ W. 1995 — Selected aspects of neotectonics of the Polish Carpathians. Folia Quaternaria, 66: 145–204.
ZUCHIEWICZ W. 1998a — Quaternary tectonics of the Outer West Carpathians, Poland. Tectonophysics, 297: 121–132.
ZUCHIEWICZ W. 1998b — Structural geomorphological studies in the Polish Carpathians. A review. Stud. Geomorph. Carpatho-Balcan., 32: 31–45.
ZUCHIEWICZ W., TOKARSKI A. K., JAROSIÑSKI M. & MÁRTON E. 2000 — Late Miocene to Recent structural development of the Polish segment of the Outer Carpathians in the light of structural, geo-morphic, break-out and palaeomagnetic data. Reports on Geodesy, 53: 107–121.
¯ABA J. 1999 — The structural evolution of Lower Palaeozoic suc-cession in the Upper Silesia Block and Ma³opolska Block border zone (Southern Poland). Pr. Pañstw. Inst. Geol., 166: 1–162.
¯YTKO K., ZAJ¥C R., GUCIK S., RY£KO W., OSZCZYPKO N., GARLICKA I., NEMÈOK J., ELIAŠ M., MENÈIK E., STRANIK Z. 1989 — Map of the tectonic elements of the Western Outer Carpathians and their foreland 1: 500 000. [W:] D. Poprawa & J. Nemèok (Eds.), Geological Atlas of the Western Outer Carpathians and their Foreland. Pañstwowy Instytut Geologiczny, Warszawa.
