Morfologia, struktury sedymentacyjne, cechy uziarnienia i geneza wstêg piaszczystych
równiny zalewowej doliny dolnej Wis³y miêdzy Górskiem i Szynychem
Jaros³aw Kordowski*
Morphology, sedimentary structures, granulometric properties and origin of sandy ribbons developed on the lower Vistula River valley floodplain between Górsk and Szynych. Prz. Geol., 55: 785–794.
S u m m a r y. The paper presents the results of morphometric, structural and granulometric analyses carried out on sandy ribbons developed on the lower Vistula river floodplain in the Toruñ and Unis³aw Basins. The landforms identified were classified in respect to their shape, sedimentary structures and degree of preservation. Their origin and relation to other flood deposits were described and illustrated in the map of thickness and extent of sandy flood deposits in the Œwiecie Basin.
Key words: floodplain, sandy ribbons, lower Vistula River valley
W literaturze przedmiotu du¿e piaszczyste formy powstaj¹ce poza wa³ami przykorytowymi maj¹ ró¿ne nazwy (crevasse splays, flood-plain splays, naspy, glify krewasowe). Powstaj¹, kiedy nadmiar wód powodziowych przelewa siê przez wa³y przykorytowe i deponuje na obsza-rze równiny zalewowej osady gruboziarniste normalnie transportowane w korycie rzecznym. Depozycji podlegaj¹ te¿ rozmywane utwory pozakorytowe, co wyra¿a siê wzbo-gaceniem w mu³ki, materiê humusow¹, toczeñce itd. (Happ i in., 1940; MjÝs i in., 1993). Klasyczne naspy krewasowe spotyka siê na równinach zalewowych rzek mean-druj¹cych, zw³aszcza na wklês³ych brzegach meandrów (Davies, 1983). Tworz¹ siê zazwyczaj prostopadle do kory-ta rzeki zaraz za wa³em przykorytowym i mog¹ byæ reakty-wowane w kolejnych epizodach powodziowych. Formy, z których s¹ zbudowane, maj¹ d³ugoœæ od kilkuset metrów do nieco ponad kilometra (Bridge, 2003). Ich materia³ jest bardziej gruboziarnisty i wykazuje wiêksz¹ mi¹¿szoœæ ni¿ osady wa³ów przykorytowych. Spotyka siê w nich liczne, drobne koryta krewasowe ze œladami zamierania pr¹du wody.
W dolinie dolnej Wis³y omawiane formy tworz¹ siê u wylotu krewas doprowadzaj¹cych, czasami doœæ d³ugich, i rozbudowuj¹ siê najczêœciej równolegle do koryta rzecz-nego. St¹d te¿ propozycja, by formy te nazwaæ wstêgami piaszczystymi a nie glifami krewasowymi. W dalszym tekœcie u¿ywany bêdzie tylko ten termin. Pewien stopieñ synonimicznoœci do zapropnowanego okreœlenia mo¿e mieæ, w opinii autora, pojêcie naspy krewasowej stosowa-ne przez Karabona (1980) do opisu podobnych form piasz-czystych nad œrodkow¹ Wis³¹.
Na obszarze doliny dolnej Wis³y nie zosta³y one, jak dot¹d, szerzej opisane. Pierwsze informacje kartograficzne o ich obecnoœci w utworach równiny zalewowej pojawiaj¹ siê dopiero na Szczegó³owych mapach geologicznych
Pol-ski w skali 1 : 50 000 (Koz³owska & Koz³owPol-ski, 1985,
1990, 1992; Wrotek, 1990). Na odcinku Wis³y œrodkowej nieco informacji o ich morfologii poda³ Karabon (1980), a w rejonie górnej Wis³y opisali je Gêbica i Soko³owski (1999, 2002).
Metody badañ
Badany obszar jest przedstawiony na ryc. 1 i rozci¹ga siê miêdzy miejscowoœciami Górsk (748 km biegu rzeki) i Szynych w rejonie Grudzi¹dza (824 km biegu rzeki). Na tej rycinie pokazano lokalizacjê opisanych wstêg w po-³udniowej i œrodkowej czêœci obszaru badañ, które ponu-merowano cyframi rzymskimi: I — wstêga w Pêdzewie (ryc. 2), II — wstêga w Przy³ubiu Krajeñskim (ryc. 2), III — wstêga w Kamieñcu (ryc. 3), IV — wstêga w Ma³ej Kêpie (ryc. 3), V — wstêga w po³udniowej czêœci Basenu Unis³awskiego (ryc. 4). W po³udniowej i œrodkowej czêœci obszaru przedstawionego na ryc. 1 szczegó³owe badania w latach 1996–1999 prowadzono w zasadzie tylko w miej-scu wystêpowania wstêg piaszczystych.
Z czasem w trakcie badañ terenowych pojawi³o siê jed-nak pytanie, jaki jest szczegó³owy rozk³ad przestrzenny piaszczystych osadów powodziowych (w tym i wstêg piaszczystych) na równinie zalewowej dolnej Wis³y na du¿o wiêkszym obszarze ni¿ na obszarach analizowanych na ryc. 2, 3 i 4. Badania takie przeprowadzono na blisko 25-kilometrowym odcinku doliny Wis³y od miejscowoœci po³o¿onych ok. 5 km nieco na po³udnie od Che³mna po Szynych na pó³nocy, czego efektem jest ryc. 5. Prace tere-nowe zwi¹zane z kartowaniem utworów powierzchnio-wych tego obszaru przeprowadzono w latach 2000–2003.
Wstêgi piaszczyste kartowano na podk³adach map w skali 1 : 10 000. Ich granice nie s¹ we wszystkich wypad-kach pewne. S¹ one bowiem czêsto silnie rozmyte lub przykryte m³odszymi osadami. W dystalnych czêœciach przechodz¹ stopniowo w facje basenów powodziowych. Nierzadko tworz¹ te¿ zwarty przestrzennie kompleks z osadami wa³ów przykorytowych. Wtedy doœæ trudno wskazaæ, co jest jeszcze wa³em przykorytowym a co wstêg¹ piaszczyst¹.
W poprzek ka¿dej ze wstêg za pomoc¹ rêcznego œwidra glebowego wykonano po kilka przekrojów litologicznych. Gêstoœæ wierceñ i ich lokalizacja przedstawione s¹ na mapach na ryc. 2, 3, 4. Przekroje oddalone by³y od siebie ok. 200–250 m. W przekroju odstêp miêdzy wierceniami wynosi³ ok. 60 m. W trakcie badañ wykonano ponad czter-dzieœci przekrojów poprzecznych przez ca³y obszar doliny. W obszarze testowym w Basenie Œwieckim (ryc. 5) wyko-nano w sumie ok. 4000 sondowañ, z których tylko kilka nie przebi³o ca³ej mi¹¿szoœci osadów pozakorytowych. Ich interpretacja oraz obserwacje powierzchniowe pozwoli³y *Zak³ad Geomorfologii i Hydrologii Ni¿u, Instytut
Geogra-fii i Przestrzennego Zagospodarowania Polskiej Akademii Nauk, ul. Kopernika 19, 87-100 Toruñ; jarek@geopan.torun.pl
wyznaczyæ granice form. Aby udokumentowaæ struktury sedymentacyjne, wykonano wiele wkopów i pobrano 179 próbek do analiz laboratoryjnych. Obejmowa³y one anali-zy sitowe piasków gruboziarnistych i ¿wirów oraz ozna-czenie uziarnienia piasków drobnoziarnistych, mu³ów i i³ów za pomoc¹ laserowego analizatora uziarnienia LPS
Analy-sette 22. Nazewnictwo frakcji osadów wzorowane jest na
normach Pañstwowego Instytutu Geologicznego. Czêœæ teksturalnych badañ wstêg piaszczystych przeprowadzona zosta³a razem z dr. J. Szmañd¹ z Instytutu Geografii UMK w Toruniu w 2000 r. Ich wyniki by³y prezentowane w 2001 r. (Kordowski & Szmañda, 2001).
I X B1 B1 B1 B1 B1 B2 B3 B3 B3 B3 B3 B2 B2 B2 B2 B2 B2 B2 B2 B2 B1 B2 B3 B2 B2 B1 B3 B1 B2 B2 B2 B1
lokalizacja map sytuacyjnych wstêg piaszczystych location of detailed situation maps of sandy ribbons póŸnoglacjalne tarasy piaszczyste
w Basenie Unis³awskim i Basenie Œwieckim czêœciowo o genezie kemowej, znacznie przewiane Late Glacial sandy terraces, in Unis³aw Basin and Œwiecie Basin partly kame terraces, mostly wind blown
poziomy równiny zalewowej: floodplain levels:
B1 B2 B3
póŸnoglacjalne koryto Wis³y wyciête w zaadoptowanej rynnie glacjalnej Late Pleistocene Vistula river channel in adopted subglacial channel
drogi roads
równiny morenowe morainic plains stoki wysoczyzn slopes of morainic plains deluwia stokowe slope deposits sandry sandurs równiny biogeniczne biogenic plains
numery tarasów (wg Tomczaka, 1987 i Niewiarowskiego, 1987, nieco zmienione) terrace numbers (after Tomczak, 1987 and Niewiarowski, 1987, slightly modified) I I I 0 5km WARSZAWA Wis³a I II III IV V Wis³a Wis³a Wis³a Wis³a Czarnowo Kamieniec Klamry I
Ryc. 1. Przegl¹dowa mapa obszaru badañ z lokalizacj¹ szczegó³owych map sytuacyjnych wstêg piaszczystych Fig. 1. Geomorphological overview map of the study area with location of detailed situation maps of sandy ribbons
39,2 33,0 34,0 34,2 34,8 34,6 35,3 33,7 34,5 33,8 35,2 35,6 34,7 34,4 34,3 F G E D C B A I H G F E D C B A DolnyKana³ Przy³ubie Krajeñskie Wis³a Wis³a
I
MAPA MI¥¯SZOŒCI WSTÊGIII
THE THICKNESS MAP OF RIBBONII
II
MAPA MI¥¯SZOŒCI WSTÊGII
THE THICKNESS MAP OF RIBBONI
0 1km 0 1km 0 1km 34,0 H punkty wysokoœciowe height points wody water bodies wa³y przeciwpowodziowe dikes budynki buildings drogi roads
zarys wstêgi piaszczystej
outline of sandy ribbon
wkopy
dig-holes
wstêga piaszczysta pod pokryw¹ mu³ków
silt-covered sandy ribbon
linie przekrojów litologicznych wraz z lokalizacj¹ sond rêcznych
lines of lithological cross-sections with location of hand drillings
ciêcie poziomicowe co 1,25 m
contour lines every 1.25 m
0 1km 0 0,4 0,8 1,2 1,6 2,0 2,4 2,8 MI¥¯SZOŒÆ (m) THICKNESS (m)
Ryc. 2. Mapy sytuacyjne wstêg piaszczystych w Pêdzewie (I) oraz w Przy³ubiu Krajeñskim (II) Fig. 2. Situation maps of sandy ribbons at Pêdzewo (I) and at Przy³ubie Krajeñskie (II)
Parametry uziarnienia okreœlano za pomoc¹ powszechnie stosowanych wskaŸników Folka i Warda (1957), tj.:
œredniej œrednicy ziaren:
Mz= f16+f + f50 84
3
graficznego odchylenia standardowego: sI=f84-f16+f95-f5 4 6 6, skoœnoœci graficznej: SkI= + -- + + -f f f f f f f f f f 16 84 50 84 16 5 95 50 95 5 2 2 2 2 ( ) ( )
kurtozy (graficznego sp³aszczenia):
KG= -f f f f 95 5 75 25 2 44, ( )
Wartoœci te obliczano po przeliczeniu mm na jednostki phi (phi = -log2x). 28,6 30,9 32,4 32,2 29,7 31,5 31,1 31,5 31,3 29,5 29,1 30,7 A C C B D 0 1km 0 0,5km Wi s³a Wis³a
IV
III
MAPA MI¥¯SZOŒCI WSTÊGIIV THE THICKNESS MAP OF RIBBONIV
0 0,5km
MAPA MI¥¯SZOŒCI WSTÊGIIII THE THICKNESS MAP OF RIBBONIII
0 1km MI¥¯SZOŒÆ (m) THICKNESS (m) 0 0,4 0,8 1,2 1,6 2,0 2,4 Objaœnienia jak na ryc. 2.
For explanations see Fig. 2.
Ryc. 3. Mapa sytuacyjna formy przejœciowej miêdzy wa³em przykorytowym i wstêg¹ piaszczyst¹ w Kamieñcu (III). Mapa sytuacyjna mocno zniszczonej wstêgi piaszczystej w Ma³ej Kêpie i Strzy¿awie (IV)
Fig. 3. Situation map of a transitional landform between natural levee and sandy ribbon at Kamieniec (III). Situation map of strongly damaged sandy ribbon at Ma³a Kêpa and Strzy¿awa (IV)
Morfologia i typologia wstêg piaszczystych
Z badañ sk³adu litologicznego osadów pozakoryto-wych równiny zalewowej dolnej Wis³y (Kordowski, 1999, 2001) wynika, ¿e facje wa³ów przykorytowych, sto¿ków powodziowych oraz innych drobnych form piaszczystych, takich jak mikrodelty i cienie piaszczyste, na obszarze zachodniej czêœci Kotliny Toruñskiej i po³udniowej czêœci Doliny Fordoñskiej zajmuj¹ 28,5% objêtoœci osadów poza-korytowych. Ich udzia³ systematycznie spada od Kotliny Toruñskiej (36,4%), przez Prze³om Fordoñski (32,4%), do Basenu Unis³awskiego (22,6%). Przewa¿aj¹cy udzia³ w tej grupie maj¹ wstêgi piaszczyste.
Rozpoznane i zbadane wstêgi s¹ du¿e. W Pêdzewie ma ona d³ugoœæ ok. 3 km i maksymaln¹ szerokoœæ ok. 600 m (ryc. 2), w Przy³ubiu Krajeñskim wartoœci te wynosz¹ odpowiednio 2,5 km i 500 m (ryc. 2), w Kamieñcu — 2,5 km i 550 m (ryc. 3), w Ma³ej Kêpie — 1,5 km i 650 m (ryc. 3). W Czar¿ach d³ugoœæ kompleksu sto¿ków osi¹ga 7 km, szerokoœæ zaœ oscyluje ok. 600 m (ryc. 4). Dla porównania formy opisywane przez Gêbicê i Soko³owskie-go (1999) nad górn¹ Wis³¹, powsta³e w czasie powodzi w 1997 r., mia³y maksymaln¹ d³ugoœæ ok. 1 km. Karabon (1980) nad œrodkow¹ Wis³¹ u wylotu rynny erozyjnej dokumentuje naspê piaszczyst¹ d³ugoœci ok. 0,5 km.
Na zbadanym obszarze stosunek d³ugoœci wstêg piaszczystych do ich maksymalnej szerokoœci kszta³tuje
siê w granicach od 4 do 5. Po³o¿one s¹ one nieco wy¿ej od otoczenia. Najwy¿sze s¹ partie centralne (do 1 m ponad otoczenie). Partie pocz¹tkowe i koñcowe nie s¹ tak wyraŸ-ne, a czêsto s¹ ukryte pod pokryw¹ mu³ków. Wysokoœci bezwzglêdne nie dorównuj¹ maksymalnym wzniesieniom wa³ów przykorytowych, od których s¹ ok. 1 m ni¿sze. Naj-ogólniej sto¿ki przybieraj¹ kszta³t d³ugich wstêg z ostrym zakoñczeniem w czêœci proksymalnej i têpym w czêœci dystalnej. Ich powierzchnia jest wyrównana. Nie odnosi siê to oczywiœcie do form wtórnie rozciêtych przez koryta krewasowe. W Pêdzewie mamy do czynienia z dwoma zró¿nicowanej wielkoœci p³atami sto¿ka, rozdzielonymi mu³kami zwi¹zanymi z depozycj¹ basenów popowodzio-wych. W formach najlepiej zachowanych, na ich pocz¹tku, zachowa³y siê jeszcze wyraŸne krewasy doprowadzaj¹ce. Maksymalna mi¹¿szoœæ osadów facji sto¿ków mo¿e osi¹gaæ 3 m (ryc. 2, 3, 4, 5), jeœli zasypa³y one dawne ramiona rzeczne lub koryta krewasowe. Ogólnie jednak oscyluje ok. 1,2–1,5 m w czêœciach centralnych i poni¿ej tych wartoœci w czêœciach pocz¹tkowych i koñcowych. W miejscach, gdzie sto¿ki utworzy³y warstwê gruboœci nie wiêkszej ni¿ 20–30 cm na³o¿on¹ na starsze koryta wype³nione gytiami, wykszta³ci³y siê struktury, które wed³ug terminologii Reinecka i Singha (1986) nale¿a³oby okreœliæ jako jamki Ÿród³owe, powsta³e w wyniku przebija-nia siê wód gruntowych zmagazynowanych w gytiach przez nadleg³e piaski w czasie przechodz¹cego wezbrania.
MAPA MI¥¯SZOŒCI WSTÊGIV
THE THICKNESS MAP OF RIBBONV
0 0,4 0,8 1,2 1,6 2,0 2,4 2,8 MI¥¯SZOŒÆ (m) THICKNESS (m) 0 1km 28,0 26,8 33,2 26,9 25,2 25,6 28,1 25,3 B C D E F G H Wis³a
V
0 1km Wis³aObjaœnienia jak na ryc. 2. For explanations see Fig. 2.
Ryc. 4. Zespó³ wstêg piaszczystych w Basenie Unis³awskim (V) Fig. 4. A complex of sandy ribbons in the Unis³aw Basin (V)
Pod wzglêdem morfologicznym wstêgi piaszczyste nad doln¹ Wis³¹ mo¿na podzieliæ na:
a) le¿¹ce u wylotu krewasy doprowadzaj¹cej: jednop³atowe;
dwup³atowe (dotychczas stwierdzono tylko typ nie-symetryczny, czego przyk³adem jest forma w Przy-³ubiu — ryc. 2);
b) le¿¹ce u wylotu krewasy doprowadzaj¹cej rozci-naj¹cej ostañce wy¿szych poziomów tarasowych lub innych form fluwioglacjalnych (przyk³adem mo¿e byæ tu wstêga w Bieñkówce — po³udniowo-wschodnia czêœæ obszaru przedstawionego na ryc. 5);
c) tworz¹ce siê na jednym z brzegów bocznych ramion rzeki, morfologicznie przypominaj¹ wa³y przykorytowe, ale maj¹ inn¹ strukturê wewnêtrzn¹, powsta³¹ w œrodowisku o wiêkszej dynamice (przyk³adem jest tu forma z Kamieñ-ca, ryc. 3);
d) nieokreœlone, najczêœciej bardzo zniszczone, co utru-dnia jednoznaczn¹ interpretacjê (forma z Ma³ej Kêpy, ryc. 3);
e) ca³kowicie osadzone w obrêbie ramienia bocznego rzeki (formy w NiedŸwiedziu i G³ogówku Królewskim na lewym brzegu Wis³y, kilka kilometrów na po³udnie od Œwiecia, ryc. 5).
Pod wzglêdem sedymentologicznym, analogicznie do glifów krewasowych (Fielding, 1986), mo¿na wydzieliæ dwie subfacje wstêg piaszczystych:
proksymalne, z warstwowaniami falistymi (równo-leg³ymi) i horyzontalnymi œwiadcz¹cymi o du¿ej energii przep³ywu wody, z obecnoœci¹ struktur erozyjnych;
dystalne, zamieraj¹cego pr¹du wody, ze strukturami masywnymi i bez struktur erozyjnych.
Pod wzglêdem stosunku do innych wstêg mo¿na je podzieliæ na:
pojedyncze, nie³¹cz¹ce siê z innymi wstêgami, przyk³adami mog¹ byæ tu formy z Przy³ubia i Pêdzewa (ryc. 2);
wielokrotne, gdy zakoñczenie jednej wstêgi stanowi jednoczeœnie pocz¹tek nastêpnej; dobr¹ ilustracj¹ s¹ formy wystêpuj¹ce w po³udniowej czêœci Basenu Unis³awskiego (ryc. 4).
Pod wzglêdem stopnia zachowania wstêgi mo¿na podzieliæ na:
nieprzekszta³cone przez erozjê i koryta krewa-sowe;
przekszta³cone w wyniku rozmycia przez wody powodziowe i rozciêcia korytami krewasowymi (najlep-szym przyk³adem jest tu forma z Ma³ej Kêpy, ryc. 3 i 4).
Analizuj¹c mapê mi¹¿szoœci i zasiêgu piaszczystych osadów powodziowych w Basenie Œwieckim (ryc. 5), zauwa¿a siê, ¿e wstêgi piaszczyste zajmuj¹ proksymalne partie równiny zalewowej nie dalej od koryta ni¿ 1,5 km. Wiele wstêg wystêpuje czêsto w dnie opuszczonych przez Wis³ê ramion bocznych, co wyra¿a siê ich dendrytycznym
Bieñkówka Starogród Ka³dus Gruczno Chrystkowo Topolinek Kosowo Dworzysko Wielki Konopat NiedŸwiedŸ G³ogówko Królewskie ¯urawia Kêpa Do³ki Nowe Dobra Górne Wymiary Ostrów Œwiecki Klamry Klamry Nowa Wieœ Che³miñska Dolne Wymiary Podwiesk Wielkie £unawy Ma³e £unawy Paparzyn
Ostrów Œwiecki Brankówka
Sosnówka Dorposz Che³miñski
Wielkie Stwolno Wi¹skie Piaski Sartowice
Wi¹g pod Górami Morsk Kolonia Wabcz ¯aki CHE£M NO ŒWI ECI E obszar nieskartowany unmapped area 0 1 2 3 4 km Bieñkówka drogi asfaltowe main roads wa³y przeciwpowodziowe dikes
lokalizacja przyk³adowego profilu osadów wstêg piaszczystych przedstawiona na ryc. 6. location of sandy ribbon deposits example profile shown in Fig. 6. nazwy miejscowoœci locality names
£¥CZNA MI¥¯SZOŒC POWODZIOWYCH OSADÓW PIASZCZYSTYCH (m)
TOTAL THICKNESS OF SANDY FLOODPLAIN DEPOSITS (m)
zasiêg równiny zalewowej extent of floodplain deposits
obszar doliny poza równin¹ zalewow¹ valley area outside the floodplain obszar pozadolinny area outside the valley
0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 Wis³a Wis³a
Ryc. 5. Mapa mi¹¿szoœci i zasiêgu piaszczystych osadów powodziowych (wstêg piaszczystych, wa³ów przykorytowych, cieni piaszczys-tych i mikrodelt) na równinie zalewowej Wis³y w Basenie Œwieckim
Fig. 5. Extent and thickness of floodplain sands (sandy ribbons, sandy shadows and microdeltas) on the Vistula River floodplain in the Œwiecie Basin
uk³adem przestrzennym (NiedŸwiedŸ, G³ogówko Królew-skie, ryc. 5). Uk³ad ten powstaje w koñcowej fazie powodzi, kiedy wody powodziowe poruszaj¹ siê ju¿ tylko w naturalnych obni¿eniach terenu, jakimi s¹ tu dawne ramiona boczne rzeki.
Wyniki analizy usytuowania wstêg w przekrojach poprzecznych dowodz¹, ¿e wystêpuj¹ one czêœciej w oto-czeniu mu³ków piaszczystych w górnej czêœci serii powo-dziowej ni¿ mu³ków ilastych i i³ów mu³kowatych le¿¹cych w dolnej czêœci profilów.
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Che³mno 91
100% 0 1 2 3 -1 -0,5 0 0,5 1 0 1 2 3 graficzne odchylenie standardowe graphic standard deviationFB
SR
FB
0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390 420 450 480 510 skoœnoœæ graficzna graphic skewness sp³aszczenie graficzne graphic curtosis m m m m m m m m m m m m w w w w m m m m 10,66 piasek gruby coarse sand piasek œredni medium sand piasek drobny fine sand mu³ek piaszczysty coarse silt mu³ek ilasty fine silt i³ gruby coarse clay i³ koloidalny colloidal clay Oznaczenia strukturalne: Structure denotations: m –struktura masywna massive structure w –laminacja falista wavy lamination Oznaczenia genetyczne: Origin denotations: FB –basen popowodziowy floodplain basin SR –wstêga piaszczysta sandy ribbon (µm) (cm) SkI sI KGRyc. 6. Przyk³ad struktur sedymentacyjnych we wstêdze piaszczystej przy ul. R ybaki w Che³mnie Fig. 6. The example of sedimentary structures revealed in sandy ribbon at Rybaki street in Che³mno
Struktury sedymentacyjne
Wstêgi piaszczyste s¹ zbudowane g³ównie z ró¿nego rodzaju piasków przemytych i mu³kowatych z przewar-stwieniami mu³ków (ryc. 6). Struktury powsta³e w wyso-koenergetycznym œrodowisku wystêpuj¹ w centralnych czêœciach. W osadach wstêg piaszczystych najczêœciej spo-tykanymi strukturami sedymentacyjnymi s¹ warstwowania horyzontalne z przewarstwieniami mu³kowatymi, którym sporadycznie towarzysz¹ struktury przek¹tnego warstwo-wania rynnowego, podkreœlonego na powierzchni erozyj-nej warstewkami drobnych ¿wirów. Mi¹¿szoœæ osadów warstwowanych horyzontalnie mo¿e osi¹gn¹æ 1 m. W tej czêœci sto¿ków bardzo czêsto zaznacza siê cykl frakcjonalny prosty. Zapis cyklu czasami osi¹ga 1,6 m mi¹¿szoœci. W czêœciach stropowych œrednia œrednica osadu mo¿e mieæ do 0,65 mm, w dolnych — 0,25 mm. W osadzie obecne s¹ te¿ wk³adki mu³kowe mi¹¿szoœci do 10 cm, interpretowane jako przerwy w sedymentacji i dowód wieloetapowego rozwoju wstêg piaszczystych. Rytmity piaszczy-sto-mu³kowe o gruboœci lamin do kilku milimetrów równie¿ s¹ dowodem nieci¹g³oœci sedymentacji wstêg. W stropowych segmentach wstêg nierzadkie s¹ domieszki drobnych ¿wirów, œwiadcz¹ce o du¿ej energii przep³ywu wody. Dominacja piasku w centralnych czêœciach wstêg piaszczystych wynika wiêc z niedostatku ³atwo osi¹galne-go materia³u ¿wiroweosi¹galne-go. W proksymalnych i centralnych segmentach wstêg granica miêdzy omawianymi formami a osadami basenów popowodziowych zazwyczaj jest erozyj-na. W dystalnych czêœciach przejœcie do osadów basenów jest stopniowe, piaski wstêg piaszczystych powoli prze-chodz¹ w mu³ki. W partiach pocz¹tkowych i koñcowych struktury s¹ mniej czytelne. Wystêpuj¹ tam najczêœciej struktury masywne, ripplemarkowe z licznymi, drobnymi laminami i bry³kami mu³kowymi. Powszechne s¹ wytr¹cenia ¿elaziste, niekiedy wzbogacenie w inkorporo-wan¹ materiê humusow¹ i struktury zwi¹zane z napiera-niem kier lodowych, wyra¿aj¹ce siê sfa³dowanapiera-niem warstw mu³kowych. Dolne czêœci osadu w dystalnych fragmen-tach wstêg maj¹ zazwyczaj strukturê masywn¹. Na ca³ym obszarze wstêg wystêpuj¹ struktury gêstoœciowe i czêsto bioturbacje. W profilach pionowych obserwuje siê ró¿nego rodzaju gradacjê ziaren. W czêœciach centralnych domi-nuje najczêœciej gradacja odwrócona, a w dystalnych pro-sta. ZnaleŸæ mo¿na równie¿ warstwy o mi¹¿szoœci do 60 cm ze zdezintegrowanymi klastami piasku mu³kowatego (transportowanego zim¹ jako zamarzniête bry³y) w piasku
przemytym. Dezintegracji uleg³y w okresie odwil¿y w wyniku stopienia lodu spajaj¹cego cz¹stki piasku.
Opisane powy¿ej struktury sedymentacyjne wykazuj¹ du¿e podobieñstwo do stwierdzonych przez MjÝsa i in. (1993) w œrodkowojurajskich osadach rzecznych ko³o Yorkshire, jak te¿ Gêbicê i Soko³owskiego (1999, 2002) nad górn¹ Wis³¹. 0 2 4 6 8 10 12 14 16 wartoœci modalne (µm) modal values (µm) % u d zi a³ uw ca ³e jpopu lac ji os adu pe rc ent ag e co nt ri but ion in the w hole popu lat io n of the d epos it osady wstêg piaszczystych sandy ribbon deposits wszystkie osady razem all deposits together
<0,1 7 0,25 3-0, 271 0,37 7-0, 402 0,59 8-0, 639 0,89 0-0, 951 1,32 4-1, 414 1,96 9-2, 103 2,92 8-3, 128 4,35 5-4, 653 6,47 7-6, 920 9,63 2-10 ,291 14,3 26-1 5,30 6 21,3 07-2 2,76 4 31,6 89-3 3,85 6 47,1 30-5 0,35 3 70,0 95-7 4,88 9 104 ,250 -111 ,380 155,0 47-16 5,66 1 230 ,597 -246 ,368 342 ,959 -366 ,416 510 ,072 -544 ,958
Ryc. 7. Czêstoœæ wartoœci modalnych osadów wstêg piaszczystych (SR) na tle ca³oœci analizowanych osadów powodziowych Fig. 7. Frequency of modal values for sandy ribbon deposits (SR) against a background of all floodplain deposits analysed
SkI MZ 0 2 4 6 8 10 12 0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 -1,0 -0,5 0 0,5 1,0 1,5 -0,8 -0,6 -0,4 -0,2 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 sI
A
B
C
œrednia œrednica ziaren mean grain size MZ œrednia œrednica ziarenmean grain size graficzne odchylenie standardowe
graphic standard deviation
skoœnoœæ graficzna graphic skewness SkI skoœnoœæ graficzna graphic skewness sI graficzne odchylenie standardowe graphic standard deviation
Ryc. 8. Zale¿noœci miêdzy parametrami uziarnienia (wed³ug Fol-ka i Warda, 1957) osadów wstêg piaszczystych dolnej Wis³y Fig. 8. Relationships between Folk and Ward (1957) parameters for sandy ribbon sediments of the lower Vistula River
W obrêbie wstêg w piasku mu³kowatym czêsto wystê-puj¹ bry³y przemytego piasku. Jedynym racjonalnym wyt³umaczeniem ich obecnoœci w zupe³nie odmiennym matriks jest transport w postaci zamarzniêtych bry³ pod-czas zimowej powodzi zatorowej. Równie¿ obecnoœæ fa³dów we wk³adkach mu³kowatych, zwi¹zanych najpraw-dopodobniej z rozprê¿aniem siê lodu w zamarzniêtych bocznych ramionach rzeki, wskazywa³aby, ¿e formy te tworz¹ siê najczêœciej w sezonie zimowym.
Cechy uziarnienia
Charakterystykê tekstury osadów wstêg piaszczystych przeprowadzono na podstawie analizy 179 próbek. Rozk³ad uziarnienia w tych osadach jest wielomodalny.
Jednomodalny rozk³ad mia³o 17,7% próbek, dwumodalny 39,2%, trójmodalny 31,8%, czwórmodalny 10,3%, piêcio-modalny 1,9%, szeœciopiêcio-modalny 0,9%. NajwyraŸniejsza wartoœæ modalna zaznacza³a siê w zakresie 34–41, w dal-szej kolejnoœci 104–202; 246–300; 477–582; 80–91; 16–21; 3,8–6; 2,5–2,6; 1,5–1,7; 1,2–1,4mm (ryc. 7). Œred-nia wielkoœæ ziarna mieœci siê w obrêbie piasków drobnych (2,79f), wysortowanie jest s³abe (1,13), krzywa uziarnie-nia dodatnio skoœna (0,26), bardzo leptokurtyczna (1,54). Na wykresach zale¿noœci MZdosI, SkIdo MZisIdo SkI (ryc. 8) daje siê zauwa¿yæ du¿¹ jednorodnoœæ materia³u wstêg piaszczystych. Raczej nie wyodrêbniaj¹ siê mniejsze populacje. Dominuje populacja w zakresie od 1 do 5 f. Tylko niewielkie zgrupowanie wtórne mo¿na
zaobserwo-0,001
0,01
0,1
1
10
0,001
0,01
0,1
1
M (mm) C (mm)C
r
C
s
C
u
CH
MBD
SR
LVI
FBR
FBT
LVD
Ryc. 9. Diagram Passegi ró¿nych form równiny zalewowej dolnej Wis³y; CH — osady korytowe, MBD — mineralne wype³nienia koryt, SR — wstêgi piaszczyste, LVI — inicjalne wa³y przykorytowe, FBR — w³aœciwe baseny popowodziowe, FBT — przetransformowane baseny popowodziowe, LVD — rozwiniête wa³y przykorytowe, Cr— najwiêksza œrednica ziaren transportowanych w wyniku toczenia
(powy¿ej) i zawiesiny przydennej (poni¿ej), Cs— najwiêksza œrednica ziaren, które mog¹ byæ transportowane w zawiesinie
frakcjonal-nej, Cu— najwiêksza œrednica ziaren, które mog¹ byæ transportowane w zawiesinie jednorodnej, C — pierwszy centyl rozk³adu
uziar-nienia, M — mediana rozk³adu uziaruziar-nienia, T — ziarna utrzymuj¹ce siê w zawiesinie pelagicznej
Fig. 9. Passega diagram of various landforms in the lower Vistula River floodplain; CH — channel sediments, MBD — mineral backswamp deposits, SR — sandy ribbons, LVI — initial natural levees, LVD — developed natural levees, FBR — right floodplain basins, FBT — transformed floodplain basins, Cr — grain size limit for the traction movement (above) and near-bed suspension
(beneath), Cs— greatest grain diameter for the fractional suspension, Cu— greatest grain diameter in homogeneous suspension, C — the
waæ wokó³ wartoœci 6f, czyli w zakresie mu³ków. W osa-dach wstêg piaszczystych mamy wiêc bardzo niewiele wk³adek mu³kowych. Dodatnia wartoœæ skoœnoœci rozk³adu uziarnienia œwiadczy o doprowadzaniu do osadu frakcji drobnych i doœæ stabilnym œrodowisku depozycyj-nym.
Na diagramie Passegi (ryc. 9) osady tego typu grupuj¹ siê w górnej, prawej czêœci wykresu w polach IV i V, spo-radycznie I i VII. Odpowiada to depozycji z zawiesiny przydennej i toczenia oraz z zawiesiny ziarnowej, sporad-ycznie w wyniku samego tylko toczenia.
Geneza wstêg piaszczystych
Z badañ nad zjawiskami lodowymi (Karabon, 1980; Grzeœ, 1985) wynika, ¿e Wis³a na tle innych du¿ych rzek europejskich jest szczególnie podatna na powstawanie zatorów lodowo-œry¿owych. Okres zlodzenia jest krótki, jednak warunki do tworzenia siê œry¿u s¹ korzystne. Lód lub œry¿ sp³ywaj¹cy w okresie odwil¿y lub na wiosnê mo¿e blokowaæ koryto, a wody rzeczne musz¹ szukaæ ucieczki na równinê zalewow¹, wycinaj¹c koryta krewasowe lub sypi¹c wstêgi piaszczyste. Sytuacja taka mia³a miejsce w Siarzewie w czasie powodzi w 1924 r. (Gierszewski, 1991).
Z du¿ym prawdopodobieñstwem mo¿na przypuszczaæ, ¿e równie¿ powstawanie opisywanych w artykule form nale¿y wi¹zaæ z katastrofalnymi wezbraniami zimowymi. Czynnikiem sprzyjaj¹cym ich powstawaniu by³y zmiany kierunku biegu rzeki. W wypadku badanego obszaru wartoœci¹ progow¹ wydaje siê byæ zmiana biegu o ok. 10°. Struktury sedymentacyjne obecne we wstêgach œwiadcz¹ o du¿ej energii przep³ywu w pocz¹tkowym etapie ich powstawania, która wystêpuje w czasie silnie skoncent-rowanego przep³ywu wód powodziowych. Stropowe czêœ-ci tych form, z obecnoœczêœ-ci¹ struktur masywnych lub ripplemarkowych, wskazuj¹ wed³ug MjÝsa i in. (1993) na udzia³ pr¹dów zawiesinowych w ich tworzeniu. Dolne par-tie by³y wiêc deponowane w warunkach górnego re¿imu pr¹dowego przy ci¹g³ym transporcie osadów, natomiast górne partie w dolnym re¿imie przep³ywu, z okresowo zamieraj¹cym transportem osadu (Simons i in., 1965).
Podsumowanie
Przedstawiony powy¿ej materia³ analityczny dotycz¹cy wstêg piaszczystych sk³ania autora do nastê-puj¹cych wniosków:
1. Dolina dolnej Wis³y obfituje w formy wstêg piasz-czystych, które genetycznie s¹ bardzo blisko spokrewnione z glifami krewasowymi. Ich udzia³ w ogólnej objêtoœci osadów powodziowych w niektórych odcinkach doliny dochodzi do 1/3.
2. Formy wstêg tarasowych s¹ bardzo urozmaicone zarówno pod wzglêdem kszta³tu jak i wielkoœci, na co du¿y wp³yw ma ukszta³towanie równiny zalewowej, jak równi-e¿ zjawiska przypadkowe, zwi¹zane z lokalnym powstaw-aniem zatorów lodowych.
3. Opisywane formy powstaj¹ zazwyczaj wieloeta-powo.
4. Struktury wewnêtrzne zachowane w tych osadach wskazuj¹, ¿e formy te powstaj¹ w czasie powodzi katas-trofalnych.
5. Uziarnienie wstêg piaszczystych jest uzale¿nione od uziarnienia erodowanego w czasie powodzi materia³u lokalnego.
Literatura
BRIDGE J.S 2003 — Rivers and Floodplains. Forms, Processes, and Sedimentary Record. Blackwell Publishing.
DAVIES R.A. Jr. 1983 — Depositional Systems. A Genetic Approach to Sedimentary Geology. Prentice Hall, Inc. Englewood Cliffs, New Jersey.
FIELDING C.R. 1986 — Fluvial channel and overbank deposits from the westphalian of the Durham coalfield, NE England. Sedimentology, 33: 119–140.
FOLK R.L. & WARD W.C. 1957 — Brazos river bar, a study of signi-ficance of grain size parameters. J. Sed. Petrol., 27, 1: 3–26.
GÊBICA P. & SOKO£OWSKI T. 1999 — Catastrophic geomorphic processes and sedimentation in the Vistula valley between the Dunajec nad Wis³oka mouths during the 1997 flood, southern Poland. Quatern. Stud., Special Issue: 253–261.
GÊBICA P. & SOKO£OWSKI T. 2002 — Crevassing of an inland dune during the 1998 flood in the upper Vistula river valley (south Poland). Ann. Soc. Geol. Pol., 72: 191–197.
GIERSZEWSKI P. 1991 — Zatorowe deformacje poziomu zalewowe-go Wis³y w rejonie Ciechocinka. Prz. Geogr., 43, 1-2: 133–141. GRZEŒ M. 1985 — Problemy zatorów lodowych i powodzi zatoro-wych na dolnej Wiœle. Prz. Geogr., 57, 4: 499–525.
HAPP S.C., RITTENHOUSE G. & DOBSON G.C. 1940 — Some Principles of Accelerated Stream and Valley Deposition. U.S. Depart-ment of Agriculture, Tech. Bull., 695: 22–31.
KARABON J. 1980 — Morfogenetyczna dzia³alnoœæ wód wezbranio-wych zwi¹zana z zatorami lodowymi Wis³y œrodkowej. Prz. Geol., 9: 512–515.
KORDOWSKI J.1999 — Litologia osadów pozakorytowych Wis³y w zachodniej czêœci Kotliny Toruñskiej. Prz. Geol., 71, 3: 273–279. KORDOWSKI J. 2001 — Litologiczne i genetyczne zró¿nicowanie osadów pozakorytowych równiny zalewowej Wis³y miêdzy Górskiem i Che³mnem. Prz. Geogr., 73, 3: 351–369.
KORDOWSKI J. & SZMAÑDA J. 2001 — Budowa geologiczna i morfologia wstêg piaszczystych doliny dolnej Wis³y na przyk³adach z Kotliny Toruñskiej i Basenu Unis³awskiego. [W:] Konferencja „Mor-fogeneza doliny Odry i jej dop³ywów”, Wroc³aw, 6–8.06.2001, Uni-wersytet Wroc³awski, Instytut Geograficzny, Zak³ad Geografii Fizycznej, 18–23.
KOZ£OWSKA M. & KOZ£OWSKI I. 1985 — Szczegó³owa mapa geologiczna Polski 1 : 50 000, arkusz ¯o³êdowo. Wyd. Geol. Warszawa. KOZ£OWSKA M. & KOZ£OWSKI I. 1990 — Szczegó³owa mapa geologiczna Polski 1 : 50 000, arkusz Unis³aw. Wyd. Geol. Warszawa. KOZ£OWSKA M. & KOZ£OWSKI I. 1992 — Szczegó³owa mapa geologiczna Polski 1 : 50 000, arkusz Bydgoszcz Wschód. Wyd. Geol. Warszawa.
MJS R., WALDERHAUG J. & PRESTHOLM E. 1993 — Crevasse splay sandstone geometries in the Middle Jurasic Ravenscar Group of Yorkshire, UK. Special Publications of International Association of Sedimentologists, 17: 167–184.
NIEWIAROWSKI W. 1987 — Evolution of the lower Vistula valley in the Unis³aw Basin and the river gap to the North of Bydgoszcz Fordon. [In:] Starkel L. (ed.) Evolution of the Vistula River Valley during the last 15 000 years. Geogr. Stud., Special Issue, 4, part 2: 234–252 REINECK H.E. & SINGH I.B. 1986 — Depositional Sedimentary Environments. Springer Verlag, New York-Heidelberg-Berlin. SIMONS D.B., RICHARDSON E.V. & NORDIN C.F. 1965 — Sedi-mentary Structures Generated by Flow in Alluvial Channels. Society of Economic Paleontologists and Mineralogists - Special Publication, 12: 34–52.
TOMCZAK A. 1987 — Evolution of the Vistula Valley in the Toruñ Basin in the Late Galcial and Holocene. [In:] Starkel L. (ed.), Evolu-tion of the Vistula River Valley during the last 15 000 years. Geogr. Stud. Special Issue, 4, part 2: 207–231.
WROTEK K. 1990 — Szczegó³owa mapa geologiczna Polski 1 : 50 000, arkusz Rzêczkowo. Wyd. Geol. Warszawa.
Praca wp³ynê³a do redakcji 30.6.2005 r. Akceptacja do druku 12.6.2007 r.
