Drena¿ subglacjalny i jego wp³yw na dynamikê lobu Odry zlodowacenia wis³y
Piotr Hermanowski
1, Jan A. Piotrowski
2Subglacial drainage and its influence on the dynamics of the Weichselian Odra lobe. Prz. Geol., 57: 504–512.
A b s t r a c t. In this paper we have analyzed the influence of the Weichselian ice sheet advance on the groundwater system in the Odra lobe area using hydrogeological numerical modelling performed with the finite difference method. The results indicate entire re-organization of the groundwater system in relation to non-glacial times mainly affecting the flow directions, velocities and fluxes. The re-organization of groundwater flow was caused by the pressure gradient imposed by the sloping ice sheet surface especially obvious under the ice margin and some distance in front of it. Simulated groundwater flow velocities are signifi-cantly higher than the present velocities in that area while the major groundwater flow direc-tion is to the south, i.e. opposite to the present direcdirec-tion. Coupling the simuladirec-tion results with assumed basal melting rate suggests that only a small fraction of basal meltwater (~24%) could have drained through the bed. The surplus water likely accumulated at the ice/bed interface facilitating faster ice flow of the Odra lobe due to enhanced basal sliding and bed deformation.
Keywords: subglacial drainage, Odra lobe, groundwater, ice movement dynamics, Weichselian glaciation
W czasie transgresji l¹dolodu ca³kowitemu prze-kszta³ceniu ulega system wód powierzchniowych (Kozar-ski, 1965; Starkel, 1997; Marks, 2005; Mènot i in., 2006), a jednoczeœnie dokonuj¹ siê istotne zmiany w systemie migracji wód podziemnych na skutek wywieranego przez lód ciœnienia oraz dop³ywu wody powstaj¹cej z jego top-nienia. W kontekœcie dynamiki i mechanizmu ruchu lodowców niezwykle istotne znaczenie maj¹ wiêc zagad-nienia hydrologii glacjalnej, a zw³aszcza hydrologii powi¹zanej ze œrodowiskiem subglacjalnym (np. Hooke, 1989; Engelhardt i in., 1990; Cutler i in., 2000; Piotrowski, 2006; Boulton, 2006). Subglacjalny przep³yw wód pod-ziemnych poprzez system wzajemnych powi¹zañ wp³ywa na zachowanie stabilnoœci lodowców, odprowadzaj¹c wody powsta³e na skutek topnienia bazalnego lodu (Brown i in., 1987; Breemer i in., 2002; Piotrowski i in., 2009). Niezdolnoœæ osadów pod³o¿a l¹dolodu do odprowadzania wody znajduj¹cej siê na kontakcie lodowiec/pod³o¿e mo¿e doprowadziæ do powstania cienkiej warstwy wody (Walder, 1982; Alley, 1989), powoduj¹cej odspojenie l¹dolodu od pod³o¿a (Piotrowski & Kraus, 1997; Arnold & Sharp, 2002; Woodward i in., 2003) i wzrost prêdkoœci poœlizgu (Piotrowski & Tulaczyk, 1999). Natomiast warunki odwrotne, gdy pod³o¿e odprowadza du¿¹ iloœæ wody ze stopy l¹dolodu, powoduj¹ zwiêkszenie kontaktu bazalnego i wzrost naprê¿eñ œcinaj¹cych w osadzie. Zwra-caj¹c uwagê na du¿e znaczenie hydrologii glacjalnej jako elementu znacz¹co wp³ywaj¹cego na prêdkoœæ awansu l¹dolodu, podkreœla siê szczególn¹ rolê parametrów mechanicznych, hydrogeologicznych i geotechnicznych pod³o¿a (np. Clarke, 1987; Meer, 1997), które mog¹ ulegaæ modyfikacjom na skutek usuwania materia³u drobno-ziarnistego przez wodê znajduj¹c¹ siê pod wysokim
ciœ-nieniem w stopie l¹dolodu (Glasser i in., 2004; Clarke, 2005). W czasie transgresji l¹dolodu subglacjalny system wód podziemnych ulega wiêc licznym modyfikacjom (Robinson i in., 2008; Piotrowski i in., 2009), których skutki przek³adaj¹ siê na zmiennoœæ czasow¹ warunków panuj¹cych na kontakcie lodowiec/pod³o¿e, poci¹ga to za sob¹ implikacje geologiczne (Piotrowski i in., 2004; Wyso-ta, 2007).
Ró¿norodnoœæ oraz wzajemne oddzia³ywanie pomiê-dzy wieloma czynnikami determinuj¹cymi przep³yw wód podziemnych pod lodowcami staj¹ siê w wielu przypad-kach bardzo trudne do przeœledzenia w sposób analityczny. W celu kompleksowego ujêcia tych oddzia³ywañ zaczêto tworzyæ, przy u¿yciu programów s³u¿¹cych do numeryczne-go modelowania hydrogeologicznenumeryczne-go, modele symuluj¹ce obecnoœæ l¹dolodu (Boulton & Dobbie, 1993). W póŸniej-szym okresie wykazano przydatnoœæ takich modeli do czê-œciowej rekonstrukcji zjawisk glacjalnych (Boulton i in., 1995, 1996; Piotrowski, 1997a, b; Breemer i in., 2002). Celem tego opracowania jest odwzorowanie subglacjalne-go drena¿u wód podziemnych oraz pokazanie jesubglacjalne-go konse-kwencji w odniesieniu do mechanizmów ruchu l¹dolodu, oparte na symulacjach numerycznych.
Obszar badañ
Obszar badañ jest zlokalizowany w pó³nocno-wschod-niej czêœci Niemiec i pó³nocno-zachodpó³nocno-wschod-niej czêœci Polski i pokrywa siê z zasiêgiem lobu Odry zlodowacenia wis³y (ryc. 1). Moreny czo³owe wyznaczaj¹ce po³udniow¹ grani-cê zasiêgu lobu Odry nale¿¹ do pasa moren czo³owych maksymalnego zasiêgu fazy pomorskiej (wieku oko³o 14,6 tys. lat; Rinterknecht i in., 2005). Sugeruje siê jednak, ¿e lob ten powsta³ ju¿ w momencie transgresji l¹dolodu na obszar Ni¿u Europejskiego, a w czasie zaniku l¹dolodu jego kszta³t zosta³ jedynie powtórzony i ewentualnie nie-znacznie zmodyfikowany (Mojski, 2005; Hermanowski, 2007). £uk moren czo³owych wyznaczaj¹cych zasiêg lobu Odry jest s³abiej czytelny po jego zachodniej stronie (na obszarze Niemiec), gdzie granicê lobu autorzy przyjmuj¹ 1
ul. Lwowska 6/63, 41-200 Sosnowiec; p.hermanowski@ yahoo.com
2
Department of Earth Sciences, University of Aarhus, C.F. Møllers Allè 120, DK-8000 Århus C, Denmark; Department of Earth Sciences, University of Sheffield, Sheffield S10 2TN, UK; jan.piotrowski@geo.au.dk
od miejscowoœci Feldberg, a nastêpnie przebiega ona przez Milmersdorf, Joachimsthal, Oderberg a¿ do granicy z Polsk¹ w miejscowoœci Hohenwutzen (Keilhack, 1898; Woldsted, 1931). Na obszarze Polski zapis formy lobowej jest bardziej czytelny, a jego granica przebiega przez miej-scowoœci Moryñ, Barlinek, a nastêpnie kieruje siê ku pó³nocy przez Recz a¿ po miejscowoœæ Iñsko, za któr¹ ci¹g moren kontynuuje siê w kierunku wschodnim (Keilhack, 1898; Karczewski, 1968). Przyjêto, ¿e wschodni¹ i zachod-ni¹ granicê lobu wyznaczaj¹ linie proste, bêd¹ce prze-d³u¿eniem formy lobowej w kierunku pó³nocnym a¿ do aktualnej linii zasiêgu Morza Ba³tyckiego, bêd¹cej jedno-czeœnie granic¹ pó³nocn¹ rozpatrywanego obszaru (ryc. 1). Powierzchnia tak wyznaczonego terenu badañ wynosi oko³o 18,5 tys. km2.
Model numeryczny
W procesie tworzenia numerycznego modelu drena¿u subglacjalnego zosta³y wykorzystane obszerne bazy danych otworów wiertniczych uzyskane od Niemieckich S³u¿b Geologicznych Brandenburgii oraz Meklembur-gii-Pomorza Przedniego (LBGR oraz LUNG M-V), a tak¿e Pañstwowego Instytutu Geologicznego. Wymienione bazy danych s¹ Ÿród³em informacji dotycz¹cych litologii i hydro-geologii 5876 otworów wiertniczych
przekra-czaj¹cych g³êbokoœæ 50 m. Zgromadzone dane
zosta³y uzupe³nione informacjami
pocho-dz¹cymi z 18 arkuszy niemieckich map lito-facjalnych w skali 1 : 50 000 (Litofazieskarten Quartär), 6 arkuszy polskich map geologicz-nych zakrytych (A) i odkrytych (B) w skali 1 : 200 000, a na niektórych obszarach dodatko-wo zosta³y wykorzystane arkusze Szczegó³owej mapy geologicznej Polski w skali 1 : 50 000.
Istotnym elementem modelu koncepcyjnego jest okreœlenie sp¹gu modelowanego obszaru i jednoczeœnie przypisanie mu warunku brzego-wego opisuj¹cego brak przep³ywu wód pod-ziemnych, czyli wskazuj¹cego, ¿e w warunkach naturalnych g³êbsza cyrkulacja wody jest mini-malna i mo¿na j¹ pomin¹æ. Za sp¹g wykonanego modelu przyjêto sp¹g osadów jury, siêgaj¹cy na obszarze badañ g³êbokoœci oko³o 2750 m p.p.t. Poni¿ej osadów jury wystêpuj¹ s³abo prze-puszczalne osady triasu (g³ównie i³owce), które w modelu koncepcyjnym przyjêto za nieprze-puszczalne. Dalsza analiza i dyskretyzacja danych doprowadzi³y do wydzielenia pozo-sta³ych warstw modelu, a podczas ich tworzenia i generalizacji w pierwszej kolejnoœci zosta³y wziête pod uwagê parametry hydrogeologiczne (wspó³czynnik filtracji oraz porowatoœæ efek-tywna) poszczególnych wydzieleñ
litologicz-nych. Jednoczeœnie zwracano uwagê na
przynale¿noœæ stratygraficzn¹ wydzieleñ lito-logicznych, dziêki czemu rzeczywista (war-stwowa) budowa geologiczna mog³a zostaæ odwzorowana w sposób zbli¿ony do stanu fak-tycznego. Osady m³odsze od interglacja³u eem-skiego s¹ reprezentowane w modelu przez glinê bazaln¹ (Mickelson, 1973; Shaw, 1980;
Kozar-ski, 1987; Dreimanis, 1989; Górska, 1995) zlodowacenia wis³y. Oznaczenie mi¹¿szoœci gliny bazalnej zlodowaceñ plejstoceñskich jest bardzo trudne, w modelu przyjêto wiêc w uproszczeniu sta³¹ mi¹¿szoœæ równ¹ 2 m. Podczas dobie-rania mi¹¿szoœci warstwy opierano siê na pomiarach tempa depozycji gliny bazalnej pod lodowcem Burroughs (po³udniowo-wschodnia Alaska; Mickelson, 1973) oraz szacunkowej prêdkoœci tempa transgresji l¹dolodu na obszarze nizin polskich (Stankowski, 1983). Ostatecznie zosta³o odwzorowanych 9 warstw reprezentuj¹cych budo-wê geologiczn¹ obszaru badañ oraz dodatkowa warstwa I imituj¹ca lodowiec, w celu odwzorowania ciœnienia piezo-metrycznego (ryc. 2).
Odwzorowanie powierzchni sp¹gowych poszczegól-nych warstw modelu wykonano na podstawie digitalizacji punktów pomiarowych (otwory wiertnicze oraz rzêdne wysokoœciowe wydzieleñ litologicznych zaczerpniête z prze-krojów geologicznych), a nastêpnie ich interpolacji. Proces interpolacji danych zosta³ wykonany metod¹ krigingu — jako najbardziej wiarygodn¹ do wyznaczania powierzchni morfologicznych (Davis, 1986; Goldsztejn & Skrzypek, 2004) — po³¹czon¹ z analiz¹ wariogramu, która daje mo¿liwoœæ analizy trendu i eliminuje ewentualne b³êdy danych wejœciowych (Olea, 1999). Jednoczeœnie ka¿dej z warstw zosta³y przypisane parametry hydrogeologiczne
Feldberg Milmersdorf Joachimsthal Odeberg Hohenwutzen Moryñ Barlinek Recz Iñsko
zasiêg fazy pomorskiej
extent of the Pomeranian phase
granice lobu Odry
Odra lobe borders
granica pañstwa
state border
rzeka Odra
Odra river
0 20 40 km
Ryc. 1. Lokalizacja obszaru badañ Fig. 1. Location of the study area
(tab. 1), na podstawie informacji zawartych w wielu opra-cowaniach (Davis, 1969; McWorter & Sunada, 1977; Free-ze & Cherry, 1979; Rehm i in., 1980; Everts & Kanwar, 1993; Jones, 1993; Murray & Clarke, 1995; Domenico & Schwartz, 1998; Martin & Frind, 1998; Allred, 2000). Wyj¹tek stanowi¹ warstwy wodonoœne III i V, dla których zgromadzono znaczn¹ iloœæ danych pozwalaj¹cych na interpolacjê wartoœci wspó³czynnika filtracji. Z uwagi na anizotropiê osadów spowodowan¹ procesami sedymenta-cyjnymi (Clarke, 1987; Murray & Dowdeswell, 1992) dla wszystkich warstw przyjêto wartoœci pionowego wspó³-czynnika filtracji (kz) o rz¹d wielkoœci mniejsze ni¿ w
kie-runkach poziomych (kx, ky).
Aby przeœledziæ funkcjonowanie systemu hydrogeo-logicznego pod³o¿a l¹dolodu i jego przedpola, zdecydowa-no siê przeprowadziæ modelowanie numeryczne dla warunków ustalonych, panuj¹cych w okresie maksymalne-go zasiêgu lobu Odry w czasie fazy pomorskiej zlodowace-nia wis³y. Modelowanie zosta³o wykonane przy u¿yciu programu Visual MODFLOW 4.2, który opiera siê na meto-dzie ró¿nic skoñczonych i pozwala na odwzorowanie prze-p³ywu wód podziemnych w przestrzeni trójwymiarowej. W sensie matematycznym program ten bazuje na równa-niach opracowanych przez McDonalda i Harbaugh (1988), które s¹ zmodyfikowan¹ wersj¹ standardowych równañ symuluj¹cych przep³yw wód podziemnych (Domenico & Schwartz, 1998). Utworzona dla modelu numerycznego
siatka dyskretyzacyjna sk³ada siê z 385 kolumn i 355 wierszy, co w terenie przek³ada siê na bloki obliczeniowe o bokach 500 × 500 m.
Zadaniem warstwy I modelu by³a symulacja ciœnienia wywieranego przez lodowiec na wody podziemne. Nie-zbêdne by³o wiêc okreœlenie mi¹¿szoœci l¹dolodu na roz-patrywanym obszarze. Estymacjê mi¹¿szoœci l¹dolodu mo¿na przeprowadziæ na kilka sposobów (np. Shreve, 1985; Clark, 1992; Larsen i in., 1995), w tym przypadku zosta³a wykorzystana empiryczna metoda oszacowania mi¹¿szoœci l¹dolodu oparta na równaniu Orowana (1949), zgodnie z którym mi¹¿szoœæ lodu (H) w odleg³oœci L od jego czo³a okreœla wzór: H = AL1/2, gdzie wartoœæ parame-tru A zale¿y od termicznych w³aœciwoœci lodu i mechanicz-nych w³aœciwoœci pod³o¿a. Wspó³czynnik A przyjmuje wartoœci od poni¿ej 1,0 do 4,7 (szczegó³y w: Piotrowski & Tulaczyk, 1999). Gdy pod³o¿e l¹dolodu jest zbudowane z osadów nieskonsolidowanych, tak jak w przypadku lobu Odry, wtedy wartoœæ wspó³czynnika A wynosi oko³o 1,0 (Mathews, 1974; Colgan & Mickelson, 1997). Przeprowa-dzone dla rozpatrywanego obszaru analizy budowy geo-logicznej, ze szczególnym uwzglêdnieniem wodoprze-wodnoœci warstw stanowi¹cych pod³o¿e l¹dolodu oraz morfologii jego pod³o¿a, pozwoli³y na wyznaczenie dwóch ró¿nych wartoœci wspó³czynnika A — równego 1,0 w cen-tralnej, po³udniowej czêœci oraz 1,3 na pozosta³ym obsza-rze. Poniewa¿ pod³o¿e l¹dolodu nie jest powierzchni¹ l¹dolód wis³y
Weichselian ice sheet
piaski i ¿wiry (eemu i wczesnego zlodowacenia wis³y)
sand and gravel (Eemian and Early Weichselian)
glina zwa³owa (zlodowacenia odry)
till (Sallian)
wapienie, margle, piaskowce, mu³owce i i³owce (jury i kredy)
limestones, marls, sandstones, siltstones and claystones (Jurassic and Cretaceous)
glina zwa³owa, i³y i mu³y (g³ównie zlodowacenia po³udniowopolskiego)
till, clay and silt (mainly Elsterian)
piaski i ¿wiry (interglacja³u mazowieckiego i zlodowacenia odry)
sand and gravel (Holsteinian and Saalian)
i³y i mu³y (g³ównie miocenu)
clay and silt (mainly Miocene)
piaski (g³ównie miocenu)
sand (mainly Miocene)
mu³owce, i³owce, i³y i mu³y (g³ównie oligocenu)
siltstones, claystons, clay and silt (mainly Oligocene)
numer y w arstw modelu number of the model layer liczba rzêdów ( ) =355 number ofrows szerokoœæ komórki ( ) =500 m cellwidth
liczba kolumn (number of columns) = 385
d³ugoœæ komórki (cell length) = 500 m
pr zepuszczalnoœæ hydrauliczna warstw hydraulic permeability dobr ze pr zepuszczalna well permeable s³abo pr zepuszczalna low permeable 177,5 km 192,5 km
x
y
z
bazalna glina zwa³owa (zlodowacenia wis³y)
basal till (Weichselian glaciation)
Ryc. 2. Schematyczna budowa przestrzenna numerycznego modelu drena¿u subglacjalnego
p³ask¹, niezbêdne jest wprowadzenie korekty topograficz-nej, która przyjmuje wartoœci dodatnie lub ujemne, zale-¿nie od tego, czy rzêdna terenu pod³o¿a jest wy¿ej, czy te¿ ni¿ej od rzêdnej terenu pod czo³em l¹dolodu (Sauer i in., 1993). W wyniku przeprowadzonych kalkulacji uzyskana mi¹¿szoœæ l¹dolodu wynosi oko³o 400 m wzd³u¿ aktualnej linii zasiêgu Morza Ba³tyckiego i stopniowo maleje w kie-runku po³udniowym.
Wyniki dotychczasowych badañ sugeruj¹, ¿e na obsza-rze Ni¿u Europejskiego mog³o dochodziæ do odspojenia l¹dolodu od pod³o¿a (Piotrowski & Kraus, 1997; Piotrow-ski & Tulaczyk, 1999). Warunki powoduj¹ce odspojenie bazalne l¹dolodu s¹ osi¹gane, kiedy wartoœæ ciœnienia pie-zometrycznego w stopie lodu wynosi oko³o 90% mi¹¿szo-œci lodu (Paterson, 1994; Piotrowski & Tulaczyk, 1999). Aby odwzorowaæ takie ciœnienie piezometryczne, dla war-stwy I modelu numerycznego wprowadzono warunek brzegowy, okreœlaj¹cy sta³¹ wartoœæ ciœnienia równ¹ 90% mi¹¿szoœci lodu. Wzd³u¿ pó³nocnej granicy modelowane-go obszaru równie¿ zosta³a zadana sta³a wartoœæ ciœnienia piezometrycznego, co pozwoli³o na symulacjê dop³ywu wód podziemnych z obszaru pó³nocnego. Dla tej granicy wartoœæ sta³ej wysokoœci zwierciad³a wody, wprowadzona do wszystkich warstw modelu, jest równa wartoœci wyso-koœci zwierciad³a wody w danym polu zadanej dla warstwy I, a wiêc jest równa wysokoœci piezometrycznej zwier-ciad³a wody w lodowcu.
Na przedpolu l¹dolodu wzd³u¿ wschodniej granicy, na odcinku oko³o 30 km, dla warstw od III do IX zadano waru-nek brzegowy Neumana (II rodzaju; szczegó³y w: Domeni-co & Schwartz, 1998), którego wprowadzenie umo¿liwia prawdopodobny odp³yw wód podziemnych w kierunku wschodnim. Przep³yw taki uznano za prawdopodobny z uwagi na stosunkowo bliskie po³o¿enie strefy marginal-nej wyraŸnie wyodrêbniaj¹cej siê formy lobowej.
W po³udniowej czêœci modelowanego obszaru zosta³a odwzorowana Pradolina Toruñsko-Eberswaldzka, dziêki czemu zosta³ uwzglêdniony wp³yw rzeki (pradoliny) na przep³yw wód podziemnych. Wschodnia i zachodnia gra-nica modelu na obszarze wystêpowania l¹dolodu zosta³y zadane jako nieprzepuszczalne, przyjêto tym samym, ¿e nie dochodzi do wymiany wody poprzez strefê
najwiêk-szego gradientu hydraulicznego determinowanego przez nachylenie powierzchni l¹dolodu.
Drena¿ subglacjalny
Wyniki analizy rozk³adu kierunków przep³ywu wód podziemnych, przeprowadzonej na podstawie rezultatów modelowania numerycznego, uwidaczniaj¹ istotny wp³yw ciœnienia wywieranego przez lodowiec na subglacjalny system wód podziemnych, szczególnie w warstwach od II do IX. Zarówno wysokoœæ zwierciad³a wód podziemnych, jak i ogólny kierunek ich przep³ywu w warstwie X obra-zuj¹ raczej charakter regionalny, z nieznacznie tylko rysuj¹cym siê oddzia³ywaniem ciœnienia wywo³ywanego przez l¹dolód. Niewielki wp³yw l¹dolodu na wodê pod-ziemn¹ w warstwie X nale¿y przypisaæ s³abo przepuszczal-nej hydraulicznie warstwie IX, która zapobiega g³êbszemu przekazywaniu ciœnienia piezometrycznego.
Dominuj¹cy kierunek drena¿u przebiega z pó³nocy na po³udnie, jednak na obszarze wyraŸnie wyodrêbniaj¹cej siê czêœci lobowej l¹dolodu kierunki drena¿u rozk³adaj¹ siê promieniœcie, czym nawi¹zuj¹ do spadku mi¹¿szoœci l¹dolodu w stronê czo³a (ryc. 3). Kierunki przep³ywu wód podziemnych w obrêbie warstw s³abo przepuszczalnych (warstwa II, IV, VI, VII i IX) s¹ zgodne z kierunkami przep³ywów w warstwach dobrze przepuszczalnych, jed-nak sk³adowa pozioma wektorów prêdkoœci jest nieznacz-na, a dominuje sk³adowa pionowa, która jest wynikiem refrakcji linii pr¹du na granicy warstw o ró¿nych warto-œciach wspó³czynnika filtracji (Freeze & Witherspoon, 1967). Kierunek po³udniowy przep³ywu wód podziemnych kontynuuje siê tak¿e na obszarze peryglacjalnym a¿ do Pradoliny Toruñsko-Eberswaldzkiej, nale¿y jednak wzi¹æ pod uwagê, ¿e pradolina ta kszta³towa³a siê w warunkach obecnoœci wieloletniej zmarzliny (Kozarski, 1965), a zatem model jest uproszczony.
Lokalnie kierunki przep³ywu odbiegaj¹ od g³ównego kierunku z pó³nocy na po³udnie, ponadto wystêpuj¹ obszary, w których dominuje przep³yw pionowy w dó³ od stopy l¹dolodu, jak równie¿ obszary o przeciwnym kie-runku przep³ywu wód podziemnych (ryc. 4 i 5). W strefie marginalnej charakterystyczny jest przep³yw w górê bez-Tab. 1. Mi¹¿szoœæ i parametry hydrogeologiczne poszczególnych warstw modelu
Table 1. Thickness and hydrogeological parameters of the model layers Numer warstwy Layer no. Œrednia mi¹¿szoœæ Average thickness [m]
Wspó³czynnik filtracji poziomej
Horizontal hydraulic conductivity
[m/s]
Wspó³czynnik filtracji pionowej
Vertical hydraulic conductivity
[m/s]
PorowatoϾ efektywna
Effective porosity
[–]
I warstwa imituj¹ca lodowiec layer representing the ice sheet
II 2,0 2,48 × 10–7 2,48 × 10–8 0,03 III 8,5 2 × 10–4–1 × 10–3 2 × 10–5–1 × 10–4 0,24–0,33 IV 25,9 2,48 × 10–7 2,48 × 10–8 0,03 V 27,6 2 × 10–4–1 × 10–3 2 × 10–5–1 × 10–4 0,24–0,33 VI 33,0 8 × 10–8 8 × 10–9 0,02 VII 39,9 3 × 10–8 3 × 10–9 0,01 VIII 25,2 5 × 10–4 5 × 10–5 0,18 IX 47,7 2,5 × 10–10 2,5 × 10–11 0,08 X 1187,4 3 × 10–5 3 × 10–6 0,12
50 100 100 200 150 100 100 250 300 350 350 250 10 0 20 20 70 40 10 -10
Morze Ba³tyckie
Baltic Sea
5,2 × 10 m/s-5 P r a d o li n a T o a r u ñ s k o - E b a er s w l d z k Toruñ w -l E l b i ers s wal l de a n i gi cema r p ayA
B
150 000 120 000 90 000 60 000 30 000 0 0 30 000 60 000 90 000 (metry) 120 000 150 000 180 000 (meters) (metr y) (meters) 0 50 120 180 230 285 350 400wysokoœæ zwierciad³a wody (m n.p.m.)
water table (m a.s.l.)
izolinie powierzchni piezometrycznej wody (m n.p.m.)
isolines of piezometric water level (m a.s.l.)
wektory prêdkoœci przep³ywu wód (do wnêtrza warstwy)
groundwater velocity vectors (inward)
wektory prêdkoœci przep³ywu wód (na zewn¹trz warstwy)
groundwater velocity vectors (outward)
Ryc. 3. Symulacja wektorów prêdkoœci przep³ywu wód podziemnych oraz wysokoœci zwierciad³a piezometrycznego w warstwie III modelu numerycznego. W tle umieszczono mapê pod³o¿a l¹dolodu z g³ównymi dolinami subglacjalnymi (przekrój A–B zob. ryc. 4) Fig. 3. Simulated subglacial groundwater velocity vectors and potentiometric surface in layer III of the model. The background presents ice substratum and the location of major subglacial tunnel valleys (location of cross-section A-B from Fig. 4 is shown)
-300 250 250 275 300 325 350 375 225 200 175 150 125 75 50 50 -200 -100 0 -400 0 20 000 40 000 60 000 80 000 100 000 120 000 140 000 rzêdna terenu (m n.p.m.) altitude (m a.s.l.) 1,4 × 10 m/s-5
A
B
(metry) (meters) linie ekwipotencjalne (m n.p.m.)equipotential lines (m a.s.l.)
wektory prêdkoœci przep³ywu wód podziemnych
groundwater velocity vectors
numery warstw modelu
number of the model layer
czo³o ladoloduice margin A-B 4
A-B 3 A-B 2 A-B 1 VIII IX VII VI V IV III II I VI
poœrednio przed czo³em l¹dolodu, powodowany przejœciem z obszaru o podwy¿szonym ciœnie-niu piezometrycznym pod l¹dolodem do
obsza-ru o ciœnieniu atmosferycznym na jego
przedpolu.
Rozk³ad prêdkoœci drena¿u wód podziem-nych œwiadczy o roli warstw dobrze prze-puszczalnych (warstwy III, V i VIII). W tych warstwach maksymalne wartoœci prêdkoœæ przep³ywu przewy¿szaj¹ o rz¹d wielkoœci wartoœci notowane w warstwach s³abo przepusz-czalnych. Najwy¿sza prêdkoœæ przep³ywu wystê-puje w warstwie III i wynosi 5,2 × 10–5 m/s, podczas gdy wartoœæ najni¿sza wystêpuje w war-stwie IX i wynosi 2,3 × 10–7m/s. Wysokie war-toœci maksymalne prêdkoœci przep³ywu charak-teryzuj¹ tak¿e warstwy V i VIII, w których
wynosz¹ odpowiednio 3,2 × 10–5 m/s oraz
4,8 × 10–5m/s. Istotny wzrost prêdkoœci w obrê-bie poszczególnych warstw zaznacza siê w stre-fie marginalnej l¹dolodu, o szerokoœci oko³o 10 km, podczas gdy wartoœci najni¿sze wystê-puj¹ w centralnej czêœci lobu, co jest wynikiem
niskiej wartoœci spadku hydraulicznego,
nawi¹zuj¹cego do odwzorowanej mi¹¿szoœci l¹dolodu w tej czêœci modelowanego obszaru. Lokalnie obserwowane wzrosty prêdkoœci prze-p³ywu w warstwach III oraz V s¹ w du¿ej mierze wynikiem zmian wartoœci wspó³czynnika filtra-cji w obrêbie tych warstw.
Bilans przep³ywu wód
Bilans przep³ywu subglacjalnych wód pod-ziemnych na modelowanym obszarze wykazu-je, ¿e na przedpole l¹dolodu jest drenowane oko³o 19 m3/s ze wszystkich warstw modelu (ryc. 6). Dominuj¹c¹ rolê odgrywa tu warstwa V dziêki wysokim parametrom hydraulicznym oraz mi¹¿szoœci znacznie wiêkszej od warstwy III, co pozwala na odprowadzanie na przedpole
l¹dolodu oko³o 10 m3/s wody. Dop³yw wód
125 150 75 175 100 150 125 100 75 50 VIII VI V IV III II I VII IX X -200 0 30 000 rzêdna terenu (m n.p.m.) altitude (m a.s.l.) 1,4 × 10 m/s-5 (metry) (meters) (metry) (meters) (metry) (meters) (metry) (meters) A-B 4 -40 -80 -120 -160 10 000 20 000 40 40 000 czo³o l¹dolodu ice margin 225 150 175 175 200 200 VIII VI V IV III II I VII IX X -200 0 70 000 rzêdna terenu (m n.p.m.) altitude (m a.s.l.) 1,4 × 10 m/s-5 A-B 3 -40 -80 -120 -160 50 000 60 000 40 225 250 275 VIII VI V IV III II I VII IX X -200 0 110 000 rzêdna terenu (m n.p.m.) altitude (m a.s.l.) rzêdna terenu (m n.p.m.) altitude (m a.s.l.) 1,4 × 10 m/s-5 A-B 2 -40 -80 -120 -160 90 000 100 000 40 300 325 350 375 VIII VI V IV III II I VII IX X -200 0 120 000 150 000 1,4 × 10 m/s-5 A-B 1 -40 -80 -120 -160 130 000 140 000
®
Ryc. 5. Szczegó³owy obraz subglacjalnych warunków hydrogeologicznych z ryc. 4
Fig. 5. Close-ups of subglacial hydrogeological conditions from Fig. 4
¬
Ryc. 4. Symulacja wektorów prêdkoœci przep³ywu subglacjalnych wód podziemnych oraz rozk³ad linii ekwipotencjalnych na przekroju zorientowanym pó³noc-po³udnie wed³ug modelu numerycznego (lokalizacja na ryc. 3)
Fig. 4. Simulated subglacial groundwater flow velocity vectors and equipotential lines along a N-S transect through the numerical model area (location in Fig. 3)
podziemnych od strony pó³nocnej, a wiêc dop³yw spowo-dowany wprowadzeniem na tej granicy warunku brzego-wego okreœlaj¹cego sta³¹ wartoœæ ciœnienia, wynosi oko³o 13 m3/s, przy czym najwiêksza iloœæ wód podziemnych zasila warstwê X (oko³o 10 m3/s). Zbilansowanie iloœci wód wp³ywaj¹cych do modelowanego obszaru z iloœci¹ wód wyp³ywaj¹cych uwzglêdnia wartoœæ oko³o 6 m3/s, która zasila obszar jako woda przedostaj¹ca siê spod stopy l¹dolodu w g³¹b oœrodka skalnego.
Istotnym czynnikiem zasilaj¹cym w wodê œrodowisko subglacjalne jest topnienie bazalne, które jest powodowane g³ównie dop³ywem ciep³a geotermalnego i ciep³em powsta³ym w wyniku tarcia l¹dolodu o pod³o¿e (Paterson, 1994; Hooke, 2005). W symulacjach przeprowadzonych dla Ni¿u Europejskiego Boulton i in. (1995) sugerowali, ¿e topnienie bazalne lodu mo¿e maksymalnie przyjmowaæ wartoœæ 30 mm/rok, podczas gdy Piotrowski (1997b) zak³ada³ wartoœæ 36 mm/rok. W obliczeniach bilansu przy-jêto wartoœæ topnienia bazalnego za Piotrowskim (1997b), która nawet jeœli jest wartoœci¹ zbyt wysok¹, to w pewnym stopniu rekompensuje pominiêty tutaj dop³yw wód pochodz¹cych z ablacji powierzchniowej, a który mo¿e wystêpowaæ nawet na obszarach, gdzie mi¹¿szoœæ lodu znacznie przewy¿sza oszacowan¹ mi¹¿szoœæ lodu w lobie Odry (Zwally i in., 2002).
Opieraj¹c siê na przyjêtej wartoœci topnienia bazalnego 36 mm/rok, mo¿emy przyj¹æ, ¿e jego ca³kowita wartoœæ na obszarze badañ wynosi oko³o 26 m3/s, a wiêc ponad cztero-krotnie wiêcej ni¿ wielkoœæ zasilania pod³o¿a w wodê okre-œlonego przez modelowanie. Nadwy¿ka w wysokoœci oko³o 20 m3/s by³a zapewne odprowadzana na przedpole l¹do-lodu na kontakcie lodowiec/pod³o¿e poprzez system kana³ów subglacjalnych, licznie wystêpuj¹cych na terenie lobu Odry, lub czêœciowo podczas wyj¹tkowych zdarzeñ glacjalnych zasila³a system kr¹¿enia inglacjalnego lub supraglacjalnego (Meier, 1989).
Mechanizmy ruchu l¹dolodu
Analizuj¹c kierunki przep³ywu subglacjalnych wód podziemnych, mo¿na zauwa¿yæ, ¿e na przewa¿aj¹cej czê-œci obszaru dominuje zasilanie pod³o¿a l¹dolodu. Niemniej jednak, jak wynika z bilansu przep³ywu wód podziemnych, jedynie oko³o 24% wód pochodz¹cych z topnienia
bazalne-go mog³o byæ drenowane na przedpole l¹do-lodu jako woda podziemna, a zatem pomimo odprowadzania wody w pod³o¿e, w stopie lodowca tworzy³a siê najprawdopodobniej cienka warstwa wody. Pojawienie siê takiej warstwy jest równoznaczne z wystêpowaniem w stopie l¹dolodu ciœnienia równowa¿¹cego ciœnienie lodu (Walder, 1982) i odspojeniem stopy od pod³o¿a (Arnold & Sharp, 2002; Woodward i in., 2003), co powoduje znaczny wzrost poœlizgu bazalnego, a tym samym tempa transgresji (Alley, 1989; Iverson i in., 1995). Jeœli natomiast lokalnie dochodzi³o do zwiêkszenia infiltracji wody spod stopy l¹dolodu w pod³o¿e, to w takich warunkach lód przylega³ silniej do pod³o¿a. Powodowa³o to jednoczeœnie wzrost naprê¿eñ œcinaj¹cych, co mog³o prowadziæ do dysjunktywnych deformacji glacitekto-nicznych (Boulton, 2006). Osady subglacjalne mog³y rów-nie¿ ulegaæ deformacji ci¹g³ej w wyniku podwy¿szonego ciœnienia wody porowej, a wiec obni¿enia wytrzyma³oœci osadu na œcinanie (Clarke, 1987; Tulaczyk i in., 2000; Wysota, 2007) tam, gdzie wody podziemne dop³ywa³y do stopy l¹dolodu z pod³o¿a. Przyk³ady takich deformacji by³y opisywane na obszarze stargardzkiego pola drumlino-wego, na którym ich g³êbokoœæ siêga 6,5 m p.p.t. (Rachle-wicz, 2001).
Przeciwne nachylenie powierzchni pod³o¿a l¹dolodu w stosunku do kierunku jego transgresji, szczególnie zaznaczaj¹ce siê w czêœci marginalnej, znacznie utrudnia³o drena¿ wód na przedpole l¹dolodu, co mog³o prowadziæ do akumulacji wody w zbiornikach subglacjalnych (Clar-ke, 2005), potencjalnie tworz¹cych siê w niedalekiej odleg³oœci od czo³a l¹dolodu, oraz w przestrzeni porowej gliny subglacjalnej ulegaj¹cej dylatancji (Hooke & Jen-nings, 2006). Jak sugerowa³ Piotrowski (1994) dla obszaru pó³nocno-zachodnich Niemiec, retencja wody pod stop¹ l¹dolodu mog³a dokonywaæ siê tak¿e w niecce Ba³tyku, z uwagi na korzystne warunki rzeŸby pod³o¿a. Brak zapisu geologicznego i geomorfologicznego wskazuj¹cego na retencjê wody subglacjalnej uniemo¿liwia jednoznaczne wskazanie tych obszarów. Dodatkowym czynnikiem wp³y-waj¹cym na bazaln¹ retencjê wody mog³a byæ obecnoœæ wieloletniej zmarzliny (permafrostu), która powoduj¹c przymarzanie strefy marginalnej l¹dolodu do pod³o¿a utrudnia³a tym samym drena¿ z obszarów po³o¿onych dalej pod lodem (Piotrowski, 1994).
Odprowadzanie wody zgromadzonej na kontakcie lodowiec/pod³o¿e mog³o nastêpowaæ w wyniku nag³ych wyp³ywów, podobnie jak to sugerowano na innych obsza-rach zlodowaceñ plejstoceñskich (Beaney & Shaw, 2000; Cutler i in., 2002), a tak¿e opisywano w rejonach obecnie objêtych zlodowaceniem (Rushmer, 2006). Gromadzenie wody na kontakcie lodowca z pod³o¿em, a nastêpnie jej odprowadzanie ma du¿e znaczenie dla stabilnoœci l¹dolodu (Peters i in., 2007), jednoczeœnie jest dowodem niewydol-noœci hydraulicznej osadów pod³o¿a do ods¹czania ca³oœci wody ze stopy l¹dolodu. Uwalnianie retencjonowanej pod stop¹ l¹dolodu wody prowadzi³o do utworzenia skanalizo-wanego systemu drena¿u subglacjalnego wyraŸnie
zazna-~ 6 m /s3
~ 13 m /s3
~ 19 m /s3 pod³o¿e l¹dolodu
ice sheet substratum
ice surface
powierzchnia lod u dop³yw inflow odp³yw outflow zasilanie efektywne effective recharge
Ryc. 6. Bilans przep³ywu wód podziemnych w pod³o¿u l¹dolodu na podstawie modelu numerycznego
czonego we wspó³czesnej rzeŸbie terenu lobu Odry (Karczewski, 1967; 1968), podobnie jak to sugerowano dla rozleg³ego lobu Des Moines w po³udniowej czêœci l¹do-lodu laurentyñskiego (Patterson, 1997). Powstanie rynien subglacjalnych powodowa³o obni¿enie ciœnienia wody w pod³o¿u i zwiêkszenie kontaktu bazalnego, a wiêc stabi-lizacjê l¹dolodu. Dodatkowym elementem œwiadcz¹cym o wykszta³ceniu siê kana³ów subglacjalnych w koñcowym okresie transgresji lobu Odry jest fakt, ¿e przecinaj¹ one wszystkie formy subglacjalne, w tym drumliny.
Wnioski
Wyniki symulacji sugeruj¹, ¿e w rezultacie transgresji lobu Odry dokona³a siê ca³kowita reorganizacja systemu hydrogeologicznego, z uwzglêdnieniem zarówno kierun-ków, jak i prêdkoœci przep³ywu wód podziemnych, które kilkakrotnie przewy¿sza³y wartoœci obecnie notowane na tym obszarze. Dominuj¹cy sta³ siê po³udniowy kierunek drena¿u, a drena¿ znacznej iloœci wód podziemnych znaj-duj¹cych siê pod wysokim ciœnieniem hydrostatycznym odbywa³ siê na przedpolu l¹dolodu, w niewielkiej odleg³oœci od jego czo³a. Z uwagi na niezdolnoœæ osadów pod³o¿a l¹dolodu do odprowadzania wody z topnienia bazalnego nale¿y uznaæ, ¿e dominuj¹cym mechanizmem ruchu l¹dolodu by³ jego poœlizg po pod³o¿u dziêki obecno-œci cienkiej warstwy wody. Lokalnie, na obszarach gdzie woda podziemna dop³ywa³a do stopy l¹dolodu z pod³o¿a (jak np. na terenie stargardzkiego pola drumlinowego), istotn¹ sk³adow¹ ruchu l¹dolodu by³y deformacje ci¹g³e pod³o¿a. Rozwój kana³owego systemu drena¿owego u schy³ku transgresji, w efekcie prowadz¹cy do stabilizacji l¹dolodu, móg³ byæ poprzedzony retencj¹ wody pod stop¹, podobnie jak to ma miejsce pod l¹dolodem Antarktydy (Peters i in., 2007).
Autorzy dziêkuj¹ Ministerstwu Nauki i Szkolnictwa Wy¿sze-go (projekt badawczy nr 2 P04E 045 28), FNU (grant nr 272-06-0450) i Unii Europejskiej (grant MELA, kontrakt MTKD-CT-2004-003108) za pomoc w finansowaniu badañ oraz prof. Jackowi Jani, prof. Wojciechowi Wysocie, prof. Lesz-kowi Marksowi, prof. Andrzejowi KowalczyLesz-kowi, prof. Leszko-wi KasprzakoLeszko-wi i dr. AndrzejoLeszko-wi Piotrowskiemu za konsultacje i dyskusje. Dziêkujemy tak¿e Niemieckim S³u¿bom Geologicz-nym Meklemburgii-Pomorza Przedniego (LUNG M-V) i Bran-denburgii (LBGR), a w szczególnoœci prof. Ralfowi-Otto Niedermeyerowi i dr. Wernerowi Stackebrantowi, za przekazanie obszernej bazy danych otworów geologicznych i arkuszy map litofacjalnych.
Literatura
ALLEY R.B. 1989 — Water-pressure coupling of sliding and bed deformation: II. Velocity-depth profiles. J. Glaciol., 35: 119–129. ALLRED B.J. 2000 — Survey of fractured glacial till geotechnical characteristics: Hydraulic conductivity, consolidation, and shear strength. Ohio J. Sci., 100: 63–72.
ARNOLD N. & SHARP M. 2002 — Flow variability in the Scandi-navian ice sheet: modeling the coupling between ice sheet flow and hydrology. Quat. Sci. Rev., 21: 485–502.
BEANEY C.L. & SHAW J. 2000 — The subglacial geomorphology of southeast Alberta: evidence for subglacial meltwater erosion. Can. J. Earth Sci., 37: 51–61.
BOULTON G.S. 2006 — Glaciers and their coupling with hydraulic and sedimentary processes. [In:] Knight P.G. (ed.) Glacier science and environmental change. Blackwell Publishing, Oxford: 2–33. BOULTON G.S., CABAN P.E. & VAN GIJSSEL K. 1995 — Ground-water flow beneath ice sheet: Part 1 — large scale patterns. Quat. Sci. Rev., 14: 545–563.
BOULTON G.S., CABAN P.E., VAN GIJSSEL K., LEIJNSE A., PUNKARI M. & VAN WEERT F.H.A. 1996 — The impact of glacia-tion on the groundwater regime of Northwest Europe. Glob. Planet. Change, 12: 397–413.
BOULTON G.S. & DOBBIE K.E. 1993 — Consolidation of sediments by glaciers: relations between sediment geotechnics, soft-bed glacier dynamics and subglacial ground-water flow. J. Glaciol., 39: 26–44. BREEMER C.W., CLARK P.U. & HAGGERTY R. 2002 — Modeling the subglacial hydrology of the late Pleistocene Lake Michigan Lobe, Laurentide Ice Sheet. Geol. Soc. Amer. Bull., 114: 665–674. BROWN N.E., HALLET B. & BOOTH D.B. 1987 — Rapid soft bed sliding of the Pudget Glacial Lobe. J. Geophys. Res., 92 (B9): 8985–8997.
CLARK P.U. 1992 — Surface form of the southern Laurentide Ice Sheet and its implications to ice-sheet dynamics. Geol. Soc. Amer. Bull., 106: 304–314.
CLARKE G.K.C. 1987 — Subglacial till: A physical framework for its properties and processes. J. Geophys. Res., 92 (B9): 9023–9036. CLARKE G.K.C. 2005 — Subglacial processes. Ann. Rev. Earth Pla-net. Sci., 33: 247–276.
COLGAN P.M. & MICKELSON D.M. 1997 — Genesis of streamlined landforms and flow history of the Green Bay Lobe, Wisconsin, USA. Sediment. Geol., 111: 7–25.
CUTLER P.M., COLGAN P.M. & MICKELSON D.M. 2002 — Sedi-mentological evidence for outburst flood from the Laurentide Ice Sheet margin in Wisconsin, USA: implications for tunnel-channel formation. Quat. Int., 90: 23–40.
CUTLER P.M., MACAYEAL D.R., MICKELSON D.M., PARIZEK B.R. & COLGAN P.M. 2000 — A numerical investigation of ice-lobe-perma-frost interaction around the southern Laurentide ice sheet. J. Glaciol., 46: 311–325.
DAVIS J.C. 1986 — Statistic and data analysis in geology. Wiley, New York.
DAVIS S.N. 1969 — Porosity and permeability of natural materials. [In:] De Wiest R.J.M. (ed.) Flow through porous media. Academic Press, New York: 54–89.
DOMENICO P.A. & SCHWARTZ F.W. 1998 — Physical and chemical
hydrogeology. 2nded. Wiley, New York.
DREIMANIS A. 1989 — Tills: their genetic terminology and classifi-cation. [In:] Goldthwait R.P. & Matsch C.L. (eds.) Genetic classifica-tion of glaciogenic deposits. Balkema, Rotterdam: 1117–1184. ENGELHARDT H., HUMPHREY N., KAMB B. & FAHNESTOCK M. 1990 — Physical conditions at the base of a fast moving Antarctic ice stream. Science, 248: 57–59.
EVERTS C.J. & KANWAR R.S. 1993 — Effect of purging on hydraulic conductivity measured in piezometers installed in an aquitard. J. Sci. Hydrol., 38: 89–101.
FREEZE R.A. & CHERRY J.A. 1979 — Groundwater. Prentice Hall, London.
FREEZE R.A. & WITHERSPOON P.A. 1967 — Theoretical analysis of groundwater flow. II: Effect of water table configuration and subsur-face permeability variation. Water Resour. Res., 3: 623–634.
GLASSER S., ETIENNE J.L., HAMBREY M.J., DAVIS J.R., WATERS R.A. & WILBY P.R. 2004 — Glacial meltwater erosion and sedimentation as evidence for multiple glaciation in west Wales. Boreas, 33: 224–237.
GOLDSZTEJN P. & SKRZYPEK G. 2004 — Wykorzystanie metod interpolacji do numerycznego kreœlenia map powierzchni geologicz-nych na podstawie nieregulargeologicz-nych dageologicz-nych. Prz. Geol., 52: 233–236. GÓRSKA M. 1995 — W³aœciwoœci i cechy diagnostyczne bazalnych glin morenowych vistulianu, jako wyraz dynamiki œrodowiska depozy-cyjnego ostatniego l¹dolodu na Nizinie Wielkopolskiej. Bad. Fizjogr. nad Pol. Zach. Ser. A, 46: 29–62.
HERMANOWSKI P. 2007 — Morfologia osadów pod³o¿a zlodowacenia Wis³y na obszarze polskiej czêœci lobu Odry. Prz. Geol., 55: 133–139. HOOKE R.LEB. 1989 — Englacial and subglacial hydrology — a quali-tative review. Arct. Alp. Res., 21: 221–233.
HOOKE R.LEB. 2005 — Principles of glacier mechanics. Cambridge University Press, Cambridge.
HOOKE R.LEB. & JENNINGS C.E. 2006 — On the formation of the tunnel valleys of the southern Laurentide ice sheet. Quat. Sci. Rev., 25: 1364–1372.
IVERSON N.R., HANSON B., HOOKE R.L. & JANSSON P. 1995 — Flow mechanism of glaciers on soft beds. Science, 267: 80–81. JONES L. 1993 — A comparison of pumping and slug tests for estima-ting the hydraulic conductivity of unweathered Wisconsin age till in Iowa. Ground Water, 31: 896–904.
KARCZEWSKI A. 1967 — Terasa kemowa w rynnie jezior bañskich. Bad. Fizjogr. nad Pol. Zach., 19: 1631–1669.
KARCZEWSKI A. 1968 — Wp³yw recesji lobu Odry na powstanie i rozwój sieci dolinnej Pojezierza Myœliborskiego i Niziny Szczeciñ-skiej. Pr. Komis. Geogr. Geol. PTPN, 8: 1–106.
KEILHACK K. 1898 — Die Stillstandslagen des letzten Inlandeises und die hydrographische Entwicklung des pommerschen Küsten-gebietes. J. Preuss. Geol. Land. Bergakad., 19: 90–152.
KOZARSKI S. 1965 — Zagadnienia drogi odp³ywu wód pradolinnych z zachodniej czêœci Pradoliny Noteci–Warty. Pr. Komis. Geogr. Geol. PTPN, 5: 1–97.
KOZARSKI S. 1987 — Depositional models and ice-front dynamics in northwestern Poland: a methodological approach. Geogr. Pol., 53: 43–51.
LARSEN E., SANDVEN R., HEYERDAHL H. & HERNES S. 1995 — Glacial geological implications of preconsolidation value in sub-till sediments at Skorgens, western Norway. Boreas, 24: 37–46.
MARKS L. 2005 — Pleistocene river system in the southern peribaltic area as indication of interglacial sea level changes in the Baltic Basin. Quat. Int., 130: 43–48.
MARTIN P.J. & FRIND E.O. 1998 — Modeling a complex multi-aqu-ifer system: The Waterloo Moraine. Ground Water, 36: 679–690. MATHEWS W.H. 1974 — Surface profiles of the Laurentide ice sheet in its marginal areas. J. Glaciol., 13: 37–43.
McDONALD M.G. & HARBAUGH A.W. 1988 — A modular three--dimensional finite-difference ground-water model. U.S. Geol. Surv. Tech. Water-Res. Inv., 6 (A1): 1681–1700.
McWORTER D.B. & SUNADA D.K. 1977 — Ground-water hydro-logy and hydraulics. Water Resources Publications, Fort Collins, Colo. MEER J.J.M. VAN DER 1997 — Particles and aggregate mobility in till: microscopic evidence of subglacial processes. Quat. Sci. Rev., 16: 827–831.
MEIER M.F. 1989 — Relationship between water input, basal water pressure, and sliding of Columbia Glacier, Alaska, U.S.A. Ann. Glaciol., 12: 214–215.
MÈNOT G., BARD E., ROSTEK F., WEIJERS J.W.H., HOPMANS
E.C., SCHOUTEN S. & DAMSTÈ S. 2006 — Early reactivation of
European rivers during the last glaciation. Science, 313: 1623–1625. MICKELSON D.M. 1973 — Nature and rate of basal till deposition in a stagnating ice mass, Borroughs Glacier, Alaska. Arct. Alp. Res., 5: 17–27.
MOJSKI J.E. 2005 — Ziemie polskie w czwartorzêdzie. Zarys morfo-genezy. Pañstwowy Instytut Geologiczny, Warszawa.
MURRAY T. & CLARKE G.K.C. 1995 — Black-box modelling of the subglacial water system. J. Geophys. Res., 100 (B6): 10231–10245. MURRAY T. & DOWDESWELL J.A. 1992 — Water throughflow and physical effects of deformation on sedimentary glacier beds. J. Geo-phys. Res., 97 (B6): 8993–9002.
OLEA R.A. 1999 — Geostatistics for engineers and Earth Scientists. Kluwer Academic Publishers, Boston.
OROWAN E. 1949 — Remarks at joint meeting of the British Geologi-cal Society, the British Rheologists Club and the Institute of Metals. J. Glaciol., 1: 231–236.
PATERSON W.S.B. 1994 — The physics of glaciers. Elsevier, Oxford. PATTERSON C.J. 1997 — Southern Laurentide ice lobes were created by ice streams: Des Moines lobe in Minnesota, USA. Sediment. Geol., 111: 249–261.
PETERS L.E., ANANDAKRISHNAN S., ALLEY R.B. & SMITH A.M. 2007 — Extensive storage of basal meltwater in the onset region of major West Antarctic ice stream. Geology, 35: 251–254.
PIOTROWSKI J.A. 1994 — Tunnel-valley formation in northwest Germany — geology, mechanisms of formation and subglacial bed condition for the Bornhöved tunnel valley. Sediment. Geol., 89: 107–141.
PIOTROWSKI J.A. 1997a — Subglacial groundwater flow during the last glaciation in northwestern Germany. Sediment. Geol., 111: 217–224.
PIOTROWSKI J.A. 1997b — Subglacial hydrology in north-western Germany during the last glaciation: groundwater flow, tunnel valleys and hydrogeological cycle. Quat. Sci. Rev., 16: 169–185.
PIOTROWSKI J.A. 2006 — Groundwater under ice sheets and gla-ciers. [In:] Knight P.G. (ed.) Glacier science and environmental change. Blackwell Publishing, Oxford: 50–59.
PIOTROWSKI J.A., HERMANOWSKI P. & PIECHOTA A.M. 2009 — Meltwater discharge through the subglacial bed and its land-forming consequences from numerical experiments in the Polish lowland during the last glaciation. Earth Surf. Process. Landf., 34: 481–492.
PIOTROWSKI J.A. & KRAUS A.M. 1997 — Response of sediments to ice-sheet loading in northwestern Germany: effective stresses and glacier-bed stability. J. Glaciol., 43: 495–502.
PIOTROWSKI J.A., LARSEN N.K. & JUNGE F.W. 2004 — Reflec-tions on soft subglacial beds as a mosaic of deforming and stable spots. Quat. Sci. Rev., 23: 993–1000.
PIOTROWSKI J.A. & TULACZYK S. 1999 — Subglacial conditions under the last ice sheet in northwest Germany: ice-bed separation and enhanced basal sliding? Quat. Sci. Rev., 18: 737–751.
RACHLEWICZ G. 2001 — Deformations of deposits at the slope of a drumlinoid form. [In:] Piotrowski J.A. & Wysota W. (eds.)
Drum-lins: The unsolved problem. 6thInternational Drumlin Symposium,
June 17–23, 2001. Field Excursion Guidebook. Wyd. UMK, Toruñ: 81–82.
REHM B.W., GROENEWOLD G.H. & MORIN K.A. 1980 — Hydrau-lic properties of coal and related materials, Northern Great Plains. Gro-und Water, 18: 551–561.
RINTERKNECHT V.R., MARKS L., PIOTROWSKI J.A., RAISBECK G.M., YIOU F., BROOK E.J. & CLARK P.U. 2005 — Cosmogenic 10
Be ages on the Pomeranian Moraine, Poland. Boreas, 34: 186–191. ROBINSON Z.P., FAIRCHILD I.J. & RUSSELL A.J. 2008 — Hydro-geological implications of glacial landscape evolution at Skeiðarárs-andur, SE Iceland. Geomorphology, 97: 218–236.
RUSHMER E.L. 2006 — Sedimentological and geomorphological impacts of the jökulhlaup (glacial outburst flood) in January 2002 at Kverkfjöll, northern Iceland. Geograf. Ann., 88A: 43–53.
SAUER E.K., EGELAND A.K. & CHRISTIANSEN E.A. 1993 — Pre-consolidation of till and inter clays by glacial loading in southern Saskatchewan, Canada. Can. J. Earth Sci., 30: 420–433.
SHAW J. 1980 — Application of present-day glacial processes to the interpretation of ancient tills. [In:] Stankowski W. (ed.) Tills and glaci-gene deposits. Wyd. Nauk. UAM, Poznañ: 49–55.
SHREVE R.L. 1985 — Late Wisconsin ice-surface profile calculated from esker paths and types, Katahidin esker system, Maine. Quat. Res., 23: 27–37.
STANKOWSKI W. 1983 — Selected aspects of the dynamics of an ice sheet as exemplified by the Vistulian glaciation (a discussion). Quaestiones Geogr., 9: 137–144.
STARKEL L. 1997 — The evolution of fluvial system in the Upper Vistulian and Holocene in the territory of Poland. Landf. Anal., 1: 7–18.
TULACZYK S., KAMB W.B. & ENGELHARDT H.F. 2000 — Basal mechanics of Ice Stream B, West Antarctica. 1. Till mechanics. J. Geo-phys. Res., 105(B9): 463–481.
WALDER J.S. 1982 — Stability of sheet flow of water beneath tempe-rature glaciers and implications for glacier surging. J. Glaciol., 28: 273–293.
WOLDSTED P. 1931 — Über Randlagen der letzten Vereisung in Ost-deutchland und Polen und über die Herausbildung des Netz-Warte Urstromtales. J. Preuss. Geol. Land., 52: 59–67.
WOODWARD J., MURRAY T., CLARKE R.A. & STUART G.W. 2003 — Glacier surge mechanisms inferred from ground-penetrating radar: Kongsvegen, Svalbard. J. Glaciol., 49: 473–480.
WYSOTA W. 2007 — Successive subglacial depositional processes as interpreted from basal tills in the Lower Vistula valley (N Poland). Sediment. Geol., 193: 21–31.
ZWALLY H.J., ABDALATI W., HERRING T., LARSON K., SABA J. & STEFFEN K. 2002 — Surface melt-induced acceleration of Greenland ice-sheet flow. Science, 297: 218–222.
Praca wp³ynê³a do redakcji 12.11.2008 r. Po recenzji akceptowano do druku 5.03.2009 r.
