Orientacja otoczaków na plaży nadmorskiej

A N N A L E S D E L A S O C I E T E G E O L O G I Q U E D E P O L O G N E Tom (Volume) XXX V II — 1967 Z eszyt (Fascicule) 2 K raków 1967

K A ZIM IER Z DZ IEDZIC

ORIENTACJA OTOCZAKÓW NA PLAŻY NADMORSKIEJ

(6 fig.)

O rientation oj p eb b les on a m arinę beach

(6 Figs.)

S t r e s z c z e n i e . W p racy o m a w ia się u ło ż en ie sk ła d n ik ó w ż w ir ó w na p la ży n ad m orsk iej. W sk azu je się na obecność d w ó ch k ie ru n k ó w u p r z y w ile jo w a n e j o r ie n ­ tacji, z k tó ry ch jed en , w y z n a c z o n y p rzez o s ie A oto czak ó w od p o w iad a w p r zy b liżen iu lin ii w y b rzeża (b), drugi n a to m ia st zazn a czający się w u ło żen iu p ła szczy zn A B in fo r ­ m u je o k ie ru n k u p rzem ieszczan ia (a) i p o ło żen iu zbiorn ika w od n eg o. Z w raca się u w a g ę na zależność s y m e tr ii u p o rząd k ow an ia od w a r u n k ó w d epózycji.

W ST Ę P

Analiza orientacji ziarna w osadach m akroklastycznych jest jedną z metod stosowanych przy badaniach skał osadowych. Zebrane m ateriały mogą być pomocne przy rekonstrukcjach dawnych rzecznych arterii, a nie­

kiedy rzucają też św iatło na warunki środowiskowe danej akumulacji.

Na ten tem at istnieje dzisiaj bogata literatura. Większość publikacji odnosi się jednakże do utworów fluwialnych, mniej natom iast są dostępne roz­

praw y traktujące o uporządkowaniu składników w osadach formujących się w warunkach przybrzeżnych. Wprawdzie liczni autorzy ( B e c k e r , 1893; F r a s e r , 1935; T w e n h o f e l , 1939; C a i l l e u x , 1945; R u ­ c h i n, 1953 i inni), wypowiadają się na ten temat, jednakże brak m ate­

riału graficznego w ielce utrudnia możliwość porównań, zwłaszcza jeśli chodzi o osady kopalne. W celu zapoznania się bliżej ze wspomnianym zagadnieniem przeprowadziłem w yryw kow e obserwacje nad ułożeniem otoczaków na plaży Morza Bałtyckiego. W ogólnej klasyfikacji odpowiada ona plaży piaszczysto-żwirowej bezprzypływowych mórz z podwodnym i w ałam i ( K i n g , 1959). M ateriały obserwacyjne zebrano w części plaży obmywanej przez fale morskie (por. fig. 1).

Z A K R E S I M ET O D A P R A C Y

Głównym celem pracy było określenie prawidłowości w ułożeniu otoczaków wyrzucanych na plażę przez fale morskie. W miarę m ożliwości wybierano rozmaite miejsca, nieraz bardzo blisko położone, ale jakościo­

w o różne, na których przeprowadzano obserwację. W każdym miejscu dokonywano pomiarów na niew ielkiej powierzchni i w sposób ciągły, aby ograniczyć w pływ zmienności falowania. Do pomiarów typowano, otoczaki w miarę płaskie i wydłużone, notując azym ut i kąt nachylenia

W a żn iejsze c h a r a k ter y sty k i w y n ik a ją c e z p o m ia r ó w oto czak ó w

N r o d k r y w ek (nu­

m e r y 2, 3, 4, 5 od­

p o w ia d a ją ty m s a - n y m nr fig u r w

tek ście) No of lo ca lity (nos 2, 3, 4, 5 cor­

resp on d to the nu m b ers of f ig u ­

res in th e text)

A z y m u t lin ii w y ­ b rzeża w sto p ­

n ia ch A zim u th of the sh o r e lin e (degrees)

A z y m u t lin ii ł ą ­ czącej m ak sim a osi A na diagra­

m ach konturo­

w y c h w stop niach A zim u th of the lin e join in g the m a x im a of the a x es A in con­

tour diagram s (degrees)

A zy m u t i kąt n a­

c h y len ia p o w ie ­ rzchni osadzania

w stop niach A zim u th and angle

of in c lin a tio n of th e accu m u lation surface (degrees)

2 70 65 /0

Xi 65 35 305/2

3 65 55 327/6

145/5

x 2 60 42 325/6

4 45 45 323/7

*3 95 92 7/9

x 4 65 76 323/7

X5 '6 0 70 330/6

5 55 40 330/8

X6 60 30 325/5

Fig. 1. S zk ic ilu str u ją c y ch arak ter w yb rzeża . L in ie k ro p k o w a n e, r ó w n o le g łe do w y b rz e ż a o k reśla ją w p r z y b liż e n iu p ow ierzch n ię, na której p rzep row ad zon o o b ser­

w a c je ; a — k ie ru n e k p rzem ieszcza n ia m a teriału , b — lin ia w y b rzeża

Fig. 1. G en er a l ch aracter o f t h e shore. D otted lin e s p a r a lle l to t h e co a st in d ica te a p p r o x im a te ly th e Surface w h e r e ob serv a tio n s w e r e m ade; a — d irection of m a te r ia l

transport, b — sh o re lin e

T a b e l a 1 M ore im p ortan t ch aracters o f th e d isp osition o f peb b les

A z y m u t i kąt n a c h y ­ le n ia p ła szc z y z n y A B

w g m a k sim ó w na diagram ach konturo­

w y c h w stopniach A zim u th and in c li­

n a tio n of the p lane A B as estab lish ed

accord ing to the m a x im a v isib le in th e contour diagram s

(degrees)

M ed ian a k ąta n a c h y le n ia p łaszczyzn y A B w sto p ­

n iach M edian a n gle of in c lin a tio n of th e p la n e A B (degrees)

M ed ian a k ą ta n a c h y le n ia osi A w sto p -

p niach M edian a n g le of in c lin a tio n of th e a x is A

(degrees)

Ś red n i sto p ień obtoczenia

M ean roundn ess of p eb b les

^—- \

W artość u p a k o w a n ia

V a lu e of p ack in g

/0 9,50 3,27 2,49 0,19

/0 10,71 3,13 2,68 0,20

10 12,50 4,00 2,32 0,34

330/10 10,23 3,45 2,76 0,19

319/16 15,22 5,00 2,42 0,45

352/14 15,84 3,45 2,70 0,40

330/10 15,00 5,55 2,38 0,87

321/6 15,27 5,26 2,22 0,89

310/10 13,46 6,25 2,63 1,04

/0 18,56 5,60 2,69 1,04

płaszczyzny A B i osi A. W niektórych przypadkach m ierzono jeden tylko elem ent, tzn. płaszczyznę A B lub oś A. Na każdym stanowisku ograniczono się przeciętnie do 50 pomiarów każdej kategorii, określając równocześnie obtoczenie składników i upakowanie. W ielkość otoczaków, podobnie jak i obtoczenie, oceniano wizualnie. Przy określaniu stopnia obtoczenia po­

sługiw ano się skalą pięciostopniową ( R u c h i n , 1953). Technika m ierze­

nia i bliższe sform ułowanie niektórych pojęć znajdują się w pracy w cześ­

niejszej ( D z i e d z i c , 1964).

W miejscach przeprowadzanych obserwacji nad ułożeniem otoczaków notowano również azym ut i kąt nachylenia powierzchni osadzania oraz jej charakter, kierunek zasięgu zwierciadła wody, azym ut grzbietu fal w strefie przybrzeżnej i kierunek przemieszczania się fali na plaży. Prócz tego na pew nej przestrzeni rejestrowano także ułożenie w ydłużonych fragm entów drzewnych w yrzucanych na plażę przez fale.

Pom iary ułożenia otoczaków przeprowadzono w dziesięciu odkrywkach, zestawiając w tabeli 1 w ażniejsze w yn ik i obserwacji. Niektóre bardziej typow e obserwacje ilościowe przedstawiono w postaci diagramów i w y ­ kresów. Przestrzenne uporządkowanie otoczaków podano w postaci dia­

gramów konturowych (fig. 2,1— 5,1), posługując się siatką S c h m i d t a w projekcji równikowej (górna półkula). Na diagramy konturowe nanie­

siono łącznie bieguny osi A i C otoczaków, jak również powierzchnie osadzania i jej normalną. Diagramy te odniesiono do azymutu zasięgu zwierciadła wody, tzn. linii zetknięcia się morza z lądem 1— 1 . W ten

sposób łatw o można z nich odczytać zależność istniejącą m iędzy uporząd­

kowaniem otoczaków, nachyleniem podłoża i linią wybrzeża. Ze stano­

wisk, z których załączono diagramy konturowe, podano też w ykresy kątów nachylenia płaszczyzn A B i osi A otoczaków, sporządzone dla prze­

działów co 5°. Inne dane dla wszystkich odkrywek uwzględniono w ta­

beli 1.

UW AGI O P R Z E M IE SZ C Z A N IU M A T E R IA Ł U N A P L A Ż Y

Sposób przemieszczania m ateriału na plaży obmywanej przez fale zależny jest od kilku czynników ściśle z sobą powiązanych. W ażniejszymi z nich zdają się być siła falowania oraz konfiguracja i charakter podłoża.

Zmiany w natężeniu i kierunku falowania w pływ ają na ukształtowania powierzchni akumulacyjnej.

Na piaszczystej otwartej plaży, przy miernym falowaniu, w ystępuje skłon pochylony ku morzu. W opisywanych przykładach szerokość skłonu nie przekraczała \z reguły kilku metrów, a nachylenie bardzo jednostajne, w większości przypadków w ynosiło średnio 6°. W miarę jak falowanie się potęguje, m ateriał piaszczysty przenoszony jest w w yższe partie skłonu, gdzie odkładany wraz z grubszym ziarnem m oże dać początek nowemu nasypowi o nachyleniu dochodzącym do 9°. W tym stadium część kipieli wdziera tslę okresowo na wierzchowinę suchej plaży. Jeśli falow anie dalej przybiera na sile, w ówczas górna część uprzednio zbudowanego nasypu ulega zniszczeniu, a szerokość strefy zalewowej pow iększy się do kilku­

nastu metrów. Zarysowują się w tedy dwa elem enty m orfologiczne idąc od morza; skłon nachylony w stronę morza i praw ie płaska powierzchnia.

Grubszy m ateriał skalny przem ieszczany jest przez fale w sposób nieco odmienny, zależnie od okresu i m iejsca w przedstawionym schemacie.

W okresie początkowym, w dolnych partiach skłonu, kipiel powoduje, że część m ateriału odbywa ruch postępow y drogą unoszenia i saltacji. Ze strefy kipieli w ybiega cienka warstwa w ody obmywająca górną partię skłonu. W arstwa ta porywa otoczaki przesuwając składniki płaskie prze­

ważnie ruchem ślizgowym , a część fragm entów w ydłużonych obraca się przy tym wokół osi A.

W miarę przesuwania się fali w górę skłonu ruch w ody słabnie, skut­

kiem czego zatrzym uje się pewna ilość składników. Część z nich zabiera fala powrotna, pozostałe natom iast rozproszone, zwłaszcza w w yższej części skłonu, stanowią dla fali powrotnej lokalne bariery, skutkiem czego po stronie odprądowej powstające w iry w ym yw ają luźny piasek, powodując przechylenie i uw ięzienie otoczaka. Opisane przyczyny powo­

dują, że składniki doznają reorientacji w porównaniu z pozycją, jaką uzyskały w czasie progresywnego ruchu fal. W w yniku reorientacji oto­

czaki zostają ułożone bardziej stromo i ulegają nieznacznem u skręceniu.

Stopień reorientacji zależny jest od kąta nachylenia skłonu oraz siły fali powrotnej. N ieznaczny wzrost jednego lub obydwu czynników na ogół potęguje efekt reorientacji. Inaczej natomiast przedstawia się reorientacja, jeśli fala wybiegająca przechodzi poza skłon na płaską równinę, gdzie rozpościera się szerokim frontem i powraca do morza różnymi drogami.

W ostatnio wzm iankowanym przypadku oraz wówczas, gdy fala w yb ie­

gająca obmywa skłon ruchem okrężnym przy znaczniejszym promieniu krzywizny, ruch ślizgow y połączony z rotacją w ydłużonych składników zdaje się być przeważającym sposobem przemieszczania otoczaków.

U ł o ż e n i e o t o c z a k ó w

Położenie otoczaków określano za pomocą pomiarów azym utu i kąta nachylenia ich m aksym alnego przekroju (AB) i osi (A). Oś A mierzonych otoczaków przeciętnie wahała się w granicach 5— 10 cm. Składniki roz­

rzucone b yły bądź to na podłożu piaszczystym , bądź też żwirowym , w związku z czym wartość upakowania zmienia się w dość dużych grani­

cach od 0,19— 1,04 (por. tabela 1).

K ą t y n a c h y l e n i a o t o c z a k ó w

Kąt nachylenia w iększego składnika sedym entu poddanego działal­

ności płynącej w ody zależy od podłoża, czynnika hydrodynamicznego oraz kształtu otoczaka. Podczas gdy niektóre dane odnoszące się do podłoża i kształtu otoczaka łatw iej można określić za pomocą wartości liczbowych,

0=0-1-3-7-12-10-25-35-45-49,4 °/o

A=0-1-3-5-9-13-15>15 %

o e

, Fig. 2. O rien tacja o tocza k ów na p ia szczy stej p ła sk ie j plaży.

I — sprzężony diagram k o n tu r o w y o rien ta cji otoczaków , górna p ółk u la; d — p o ­ w ie r z c h n ia osadzania; e — n orm aln a p ow ie r z ch n i osadzania; f x — diagram b ie g u n ó w

osi C; f 2 — diagram b ie g u n ó w osi A; M — stro n a m orska; L — strona lą d o w a . S trzałk a oznacza k ie ru n e k p o d ejścia fa li n a plażę.

II — w y k r e s k ą tó w n a c h y le n ia p ła szczy zn A B otoczaków . III — w y k r e s k ą tó w n a c h y le n ia osi A o to cza k ów Fig. 2. O rien tation of p eb b les on a horizon'tal sa n d y b each .

I — o r ie n ta tio n of p eb b les in a co m p o site coun'tour diagram , upper h e m isfe r e ; d — surfa(ce o f dep osition ; e —• lin e n o rm a l to t h e su r fa c e o f d ep ositio n ; f a — dia gra m o f t h e poles: t h e a x e s C; f 2 — diagram o f th e p o le s o f th e a x e s A;

M — sea; L — shore. T h e arrow in d ica te s th e d irection of w a v e s a d v a n c in g on th e beach. . . .. ...

II — d iagram o f th e a n g le s o f inclina'tion of th e p la n e s A B of peb b les.

I l l — diagram of th e a n g les of in c lin a tio n of th e a x e s A of p eb b les

to czynnik hydrodynam iczny związany z falowaniem na plaży w ym yka się bezpośredniej kontroli statystycznej.

Uwzględniając powyższe uwagi omówi się wpierw kąt nachylenia oto­

czaków płaskich w zależności od podłoża, na którym występują, następnie przedstawi się wartości kąta nachylenia otoczaków wydłużonych lub ta­

kich, w których najdłuższa oś jest w yraźnie zaznaczona.

Składniki wyraźnie spłaszczone mają tendencję do układania się swym m aksym alnym przekrojem (płaszczyzna AB) mniej w ięcej rów nolegle do powierzchni akumulacyjnej. W związku z tym na płaskim i wyrównanym piaszczystym podłożu znaczna część składników ma stosunkowo niskie kąty nachylenia. W skazuje na to w ykres przedstawiony na fig. 2.II, spo­

rządzony na podstawie pom iarów zebranych na płaskim piaszczystym podłożu. Z wykresu w ynika, że około 28% otoczaków spłaszczonych nie przekracza kąta nachylenia 4°, z czego 18% ułożonych jest poziomo. War­

tość średnia (mediana) wskazuje, że 50% składników nie osiąga nachylenia większego od 9,50°. Wartość ta jest nieco wyższa przy nieznacznym w zro­

ście kąta nachylenia powierzchni osadzania (por. tabela 1, nr odkrywki x x).

Figura 3 ilustruje m ateriał zebrany na podłożu piaszczystym lekko falistym . Powierzchnia akumulacyjna tworzyła płytkie depresje opada-

Fig. 3. O rie n ta cja o toczak ów na p iaszczy stej n ieró w n ej p o w ie r z ch n i plaży. Inne o b ja śn ien ia przy fig. 2

Fig. 3. O rien tation of p eb b les on th e su rface o f an u n e v e n sa n d y beach. S y m b o ls as in Fig. 2

jące ku morzu oraz bocznie przytykające nasypy o powierzchni nachylonej pod zbliżonym kątem, lecz w kierunku przeciwnym . W om awianym m iej­

scu 16% otoczaków płaskich wykazuje kąt nie przekraczający 4° (fig. 3, II), z czego 10% spoczywa poziomo. Kąt nachylenia większości składników (24%) przypada w klasie od 9— 14°. Mediana w ynosi 12,50°, a upakowanie wyraża się wartością 0,34.

II

li

Na podłożu piaszczystym pochylonym w jednym kierunku niewielka ilość otoczaków spłaszczonych zajmuje położenie horyzontalne. Większość z nich nachylona jest mniej więcej w tym samym kierunku co i pow ierz­

chnia akumulacyjna z tym, że w porównaniu z nią wykazują w iększy spadek. Zaznacza się to w yraźnie na diagramach konturowych, na któ­

rych maksima biegunów osi C wykazując stromszy kąt odsunięte są od normalnej powierzchni osadzania. Jeden z takich diagramów załączono na fig. 4 , 1. P rzy spadku powierzchni osadzania 6°, 7° i 9° odpowiednie w artości m ediany nachylenia otoczaków płaskich wynoszą 10,23°, 15,22°

i 15,84° (por. tabela I, nr odkrywek x 2l 4, x 3). Bardziej strome ułożenie- płaszczyzn AB otoczaków jest efektem wspominanej już reorientacji w y ­ w ołanej falą powrotną.

C = 0-1-3-5-10-15-20-25-28-30 A® 0-1-3-5-9-15-20-22-24 %

Fig. 4. O rien tacja o toczak ów na p iaszczystej n ach y lo n ej plaży. In n e o b ja śn ien ia przy fig. 2

Fig. 4. O rien tation of p eb b les on an in c lin e d sa n d y beach. S y m b o ls as in Fig. 2

Przebadano też ułożenie otoczaków na pochylonej powierzchni plaży zasobniejszej w m ateriał żwirowy. Zagęszczenie otoczaków odbija się w wyższej wartości upakowania wynoszącej od 0,87— 1,04 (tabela 1, nr odkrywek x 4— x 6). W artości średnie kąta nachylenia wahają się od 13,46— 18,56 (fig. 5,11 i tabela 1, nr odkrywek x 4— x 6). Z przytoczonych przykładów nie w ynika, aby upakowanie wpływ ało w jakiś sposób na wartość m ediany kąta nachylenia płaszczyzn AB otoczaków. Brak też widocznych zależności cyfrow ych m iędzy wartością średnią kąta nachy­

lenia otoczaków, upakowaniem a nachyleniem podłoża. Zaznaczyć jednak należy, że powierzchnia utworzona przez żw iry nie jest idealnie w yrów na­

na, w związku z czym jej nachylenie może się lokalnie nieznacznie zm ie­

niać. Z reguły mierzono gładką powierzchnię piaszczystą w bezpośrednim sąsiedztw ie przeprowadzanych obserwacji nad ułożeniem otoczaków.

W przykładach odnoszących się do żwirowego podłoża obserwuje się, iż otoczaki płaskie układają się z w iększą tolerancją niż na podłożu piasz­

czystym . N iew ątpliw ie odgrywa tu rolę w pływ stykania się otoczaków.

Reorientacja wywołana falą powrotną schodzi w tym wypadku na plan dalszy, tak że na diagramach konturowych maksima biegunów osi C po­

krywają się lub znajdują się w bliskim sąsiedztwie z norm alnym i pow ierz­

chni osadzania, jak to widać na jednym z załączonych diagramów (por.

fig. 5,1).

C= 0 - 1 - 3 - 5 - 9 - 1 5 - 2 0 - 3 0 - 4 0 - 4 4 % A = 0 - 1 - 3 - 5 - 7 - 1 1 - 1 4 ° /o

Fig. 5. O rien tacja o to cz a k ó w na żw ir o w e j n a c h y lo n e j p o w ie r z ch n i p la ży. In n e o b ja śn ie n ia przy fig . 2

Fig. 5. O rien tation of p e b b le s on an in c lin e d g r a v e l beach. S y m b o ls as in F ig. ?.

Przystępując do omówienia kąta nachylenia osi A otoczaków należy na w stępie zaznaczyć, że w e w szystkich opisywanych przykładach średnie wartości kąta nachylenia zamykają się w granicach m iędzy 3,13° a 6,25°.

Na podłożu piaszczystym , niezależnie od spadku, w artości te nie przekra­

czają 5°, z tym że niższe kąty (3,27° i 3,13°) zaznaczały się z reguły na płaskich powierzchniach akumulacyjnych, natom iast na podłożu pochy­

lonym przew ażały w artości w yższe (fig. 2,111 — 4,111 i na tabeli 1 nr odkrywek Xi—x 3). Zdecydowany w zrost wartości kąta nachylenia osi A stwierdza się jednak u składników zalegających na nachylonej pow ierz­

chni plaży bogatszej w żwiry. Zaznacza się to tak w rozkładzie częstości, jak i w wartościach m ediany, która w analizowanych przykładach waha się od 5,26°— 6,25° (fig. 5,111 i tabela 1 nr odkrywek x 4—x 6). Zależności m iędzy upakowaniem, nachyleniem podłoża i średnią wartością kąta na­

chylenia osi A n ie można wykazać, podobnie jak i w przypadku otoczaków płaskich. N ie jest wykluczone, że zależności takie istnieją, tylko są za­

burzane zróżnicowanym, lecz liczbowo nieuchw ytnym falowaniem.

O r i e n t a c j a o t o c z a k ó w

Na podstawie literatury wiadomo, że na plaży nadmorskiej otoczaki dyskoidalne mają tendencję do nachylania się płaszczyznam i AB w stro­

nę morza, natom iast osie A układają się mniej w ięcej zgodnie z linią w y ­ brzeża ( F r a s e r , 1935; T w e n h o f e l , 1939; C a i l l e u x , 1945; R u ­ c h in , 1953; K s i ą ż k i e w i c z , 1959; D ż u ł y ń s k i , 1963). Zebrane obserwacje potwierdzają pow yższy pogląd, na co wskazują załączone dia­

gramy konturow e (fig. 2,1— 5,1). Jak już zaznaczono, przy sporządzaniu diagram ów uporządkowania otoczaków jako kierunek odniesienia przy- K to >inię zetk n ięci. się morza z l ąd e m ( f ) , k t6rą w dalszym eiągu nazy- w ać się będzie linią wybrzeża. Prostopadle do niej w płaszczyźnie osa­

dzania (i rysunku) wyznaczona prosta odpowiada w przybliżeniu linii spadku powierzchni akum ulacyjnej przy nachylonym podłożu. Dwa te kierunki, z których pierw szy nazw ie się podłużnym ( = b), a drugi po­

przecznym ( = a), są głów nym i kierunkami uporządkowania składników.

W pobliżu pierw szego grupują się bieguny osi A, natom iast drugiego bieguny osi C otoczaków (fig. 2,1— 5,1). Częstość, z jaką koncentrują się odpowiednie elem enty szeregu na przeciw ległych krańcach kierunków głów nych, zależy od azym utów nachylenia otoczaków. B ieguny osi A zajmują obydwie pozycje w jednakowej mierze, aczkolwiek w szczegółach w idnieją odstępstwa. B ieguny osi C grupują się po stronie zwróconej do morza, co wskazuje, że większość płaszczyzn A B nachyla się w tym kierunku.

Z zebranych m ateriałów można wnioskować o rozkładzie odpowiednich elem entów mierzonych otoczaków (A B lub A) względem kierunków głów ­ nych w płaszczyźnie horyzontalnej. Jeśli zsum ujem y pomiary dotyczące płaszczyzn A B otoczaków nachylonych w stronę morza, a ograniczonych azym utam i tworzącymi w płaszczyźnie rysunku kąt a, dla którego kie­

runek poprzeczny będzie dwusieczną, w ówczas otrzymam y ilość obser­

w acji odchylonych od dwusiecznej o kąt y . Ilość ta wyrażona w procen­

tach, w odniesieniu do składników nachylonych wskazuje, jaki procent tych składników reprezentuje kierunek poprzeczny. Przy obliczaniu roz­

kładu osi A względem kierunku podłużnego uwzględniam y dla kąta « w szystkie składniki, tzn. zarówno poziomo leżące, jak i nachylone w prze­

ciw ne strony, gdyż w tym wypadku chodzi raczej o kierunek, a nie o azy­

m ut nachylenia.

Dla przykładu obliczono procentową ilość otoczaków odchylających się od kierunków głównych o kąt 30° i 45°. Z obliczeń wynika, że z ogólnej liczby nachylonych płaszczyzn AB, średnio 41,7% zwróconych w stronę morza, nie odchyla się od kierunku poprzecznego o kąt w ięk szy niż 30°, a 52,4% nie przekracza odchylenia 45°. W jednym tylko wypadku (fig. 3,1) notow ano więikszą ilość płaszczyzn AB ułożonych w pobliżu kierunku poprzecznego, a zwróconych w stronę lądu. Odpowiednie wartości od­

chyleń w ynoszą tu 25,3% dla kąta 30° i 28,6% dla kąta 45°, z czego w y ­ nika, że płaszczyzny A B układają się sym etrycznie wokół kierunku po­

przecznego.

Odnośnie do ułożenia osi A zauważa się, że z całkowitej liczby po­

m iarów średnio 55,4% nie odchyla się bardziej od kierunku podłużnego

niż o kąt 30°, a 71,9% nie przekracza kąta 45°. Nieco wyższą wartość średnią (83,5%) dla kąta odchylenia 45° otrzymał H. J. F r a s e r (1935), analizując ułożenie dłuższych osi wydłużonych składników na plaży nad­

morskiej.

Z rozpatrzonych przykładów wynika, że kierunki głów ne są uprzy­

w ilejow anym i dla orientacji składników. Zależność ta zaznacza się w y ­ raźnie na sprzężonych diagramach konturowych (fig. 2,1— 5,1). Na dia­

gramach powyższych płaszczyzny AB przedstawione jako bieguny osi C zajmują pola bądź to centralnie ułożone, bądź też nieco przesunięte względem środka projekcji. Pozycja pierwsza przeważa wówczas, gdy piaszczysta powierzchnia akumulacyjna zbliżona jest do horyzontalnej (fig. 2,1) lub w ykazuje lekką falistość opadając bądź ku morzu, bądź w stronę lądu (fig. 3,1). W w ym ienionych przypadkach maksima biegunów osi C zajmują środek projekcji, z tym że na pierw szym izolinie niższych procentowości w ydłużają się w tę stronę, skąd wybiega fala, a w drugim deseń diagramu w ydłuża się w kierunku równoległym do podejścia fali i linii spadku powierzchni osadzania. W uporządkowaniu przeważa za­

sadniczo sym etria rombowa. Wipływy sym etrii jednoskośnej pojawiają się w tedy, gdy brak jest wyraźnej zgodności m iędzy kierunkami głów ­ nymi, spadkiem powierzchni akum ulacyjnej i kierunkiem podejścia fali.

Pozycja druga, tzn. z ekscentrycznie ułożonym i polam i biegunów osi C względem środka projekcji dochodzi do głosu przy nachylonym podłożu i to zarówno piaszczystym , jak i obfitszym w składniki żwirowe. Przy podłożu piaszczystym deseń diagramu jest bardziej 'zwarty, a maksima odsunięte są dość naw et znacznie od środka projekcji (fig. 4,1), co w n ie­

których przypadkach przypomina diagramy biegunów osi C z osadów rzecznych, lecz w połączeniu z diagramem biegunów osi A mogą być od diagramów z tej ostatniej depozycji stosunkowo łatw o odróżniane.

Przy podłożu nachylonym obfitszym w żw iry deseń diagramu jest bardziej urozmaicony, maksima są na ogół owalniejsze i przysunięte bliżej środka projekcji.

Ogólnie można wskazać, że przy nachylonym podłożu w stronę morza pole zajęte przez bieguny osi C przesuwa się również w tym, kierunku, przy czym przeważa jednoskośna sym etria uporządkowania. Warto za­

znaczyć, że płaszczyzna sym etrii w diagramach jednoskośnych lub jedna z płaszczyzn w rombowych pokrywają się z kierunkiem poprzecznym lub są od niego nieznacznie tylko odchylone. Z diagramów wynika, że od­

chylenie to w yw ołane jest w głównej mierze przez wybiegającą falę, po­

nieważ zaznacza się duża zgodność m iędzy położeniem płaszczyzny sy ­ m etrii a kierunkiem podejścia fali. Zgodność ta jest tym wyraźniejsza, a diagram bardziej zwarty, im bliżej siebie leżą kierunek wybiegającej fali, linia spadku powierzchni osadzania i kierunek poprzeczny. Przed­

stawiona na kwadracie korelacyjnym (fig. 6 a) zależność m iędzy uprzy­

wilejow anym azym utem nachylenia płaszczyzn AB otoczaków a azym u­

tem wybiegającej fali wskazuje, że odchylenie od linii korelacyjnej nie przekracza 18°.

Bieguny osi A, ze względu na niew ielki kąt nachylenia, układają się przy obwodzie projekcji z w yraźniejszą koncentracją na przeciwległych krańcach w pobliżu kierunku podłużnego. Przy płaskim piaszczystym podłożu anizotropia uporządkowania jest najwyraźniejsza, a diagram y wykazują sym etrię rombową, z płaszczyznami sym etrii przebiegającymi w pobliżu kierunków głównych. Zbliżony układ powstanie też przy na­

chylonym podłożu, jeśli falowanie jest słabe, a wahadłow y ruch fali za­

chodzi mniej więcej równolegle do linii spadku powierzchni.

Jeśli powierzchnia plaży jest nachylona w stronę morza, a fala do­

datkowo ruchem okrężnym obmywa skłon, w tedy pewna część otocza­

ków układa się osią A równolegle i Skośnie do spadku, co na diagramie daje pierścień, którego submaksima dość wyraźnie grupują się wzdłuż łuku wyznaczającego nachyloną powierzchnię osadzania (fig. 4,1— 5,1).

W uporządkowaniu zaznaczają się w ted y w p ływ y sym etrii jednoskośnej z płaszczyzną sym etrii w pobliżu kierunku poprzecznego, a maksimami

a b

1 0

/ /

3 5 0 -

1 1 о00

/ •

' •

/ / •

3 3 0 - 6 0 -

/

•

/ •

3 1 0 - / .

•

»

/ •

2 9 0 - г 1 I --- 1— I--- 1---1---1--- 2 0 -

1 i 1 1 I ■ r

--

2 9 0 3 1 0 3 3 0 3 5 0 1 0 2 0 4 0 6 0 8 0 1 0 0

Fig. 6. K w a d r a ty k o r e la c y jn e zależn ości m iędzy:

a — a zy m u tem n a c h y le n ia p łaszczy zn A B otocza k ów (oś odciętych) i azym u tem p rzem ieszcza n ia f a l n a p la ż y (oś rzędnych),

b — a zy m u tem u ło żen ia osi A otoczak ów (oś odciętych) i a zy m u tem grzbietu f a l (oś rzędnych),

c — a z y m u te m u ło żen ia fr a g m e n tó w d r z e w n y c h w y r z u c a n y c h n a plażę przez f a le (oś od ciętych ) i azymu'tem za sięgu fa l (oś rzędnych).

D a n e w a i b d oty czące oto cza k ó w pochodzą z d ia gram ó w k o n tu ro w ych . K ażda k ro p k a na w y k r e s a c h od p ow iad a w a rto ścio m dla p oszczegó ln ych m ie jsc pom iarów .

Fig. 6. C orrelation q u a d ra n g le s sh o w in g th e r e la tio n b e tw e e n the:

a — a zim u th of th e in c lin a tio n of th e p la n e s A B of th e p eb b les (ab scissa l scale) and th e azimu'th of th e direction of w a v e s on th e beach (ord inate scale),

b — azim u th of th e a x e s A of the p eb b les (ab scissal scale) and th e azim u th of th e w a v e crests (ordinate scale),

c — azim u th of th e w o o d fra g m e n ts dep osited by w a v e s on th e b each (ab scissal scale) and th e a zim u th of 'the e x te n s io n of th e waves' on th e b ea ch (ordinate scale).

T h e data p e r ta in in g to 'the p eb b les in a and b are ta k e n from th e contour diagram s. E ach dot in th e diagram s corresponds to th e v a lu e s for th e particu lar p o in ts w h e r e m ea su r e m en ts w e r e tak en

w pobliżu kierunku podłużnego. Odchylenia od kierunków głównych, podobnie jak i w przypadku płaszczyzn AB, spowodowane są w ybiega­

jącą falą.

Rozkład płaszczyzn A B wokół kierunku, skąd podchodzi fala, a osi A wokół prostopadłej do tego kierunku nieznacznie przewyższa wartości otrzymane dla kierunków głównych. P rzy płaszczyznach AB odchylenie dla kąta 30° w ynosi średnio 43,8%, a dla kąta 45° średnio 56,5%. Odpo­

w iednie w artości dla osi A wynoszą średnio 57,5% i 73,1%. Porównując przytoczone wartości z uzyskanym i dla kierunków głów nych zauważa się bardzo niew ielkie różnice zwłaszcza przy osiach A dla kąta 45°. W kon­

kluzji dochodzi się do wniosku, że kierunek podłużny reprezentujący linię wybrzeża może być dość dokładnie określony na podstawie rozkładu maksimów biegunów osi A na diagramie konturowym. W przykładach przebadanych przez autora minimalne i maksymalne odchylenie linii łą­

czącej przeciw ległe maksima biegunów osi A od linii wybrzeża w ynosi 0° i 30°, średnio 12,2°. Biorąc pod uWagę ilość odkrywek stwierdzam y, że w 60% kąt odchylenia nie przekraczał 10°, a w 80% nie był w yższy od 20°. Zbliżone w artości otrzymuje się, rozpatrując w planie zależność kątową m iędzy azym utem grzbietu fal, nim osiągną strefę kipieli, a azy­

mutem w ynikającym z maksimów biegunów osi A (fig. 6,b). M aksym alne odchylenie od linii korelacyjnej nie przekracza w tym wypadku 22°.

Dużą prawidłowość uporządkowania w zależności od lin ii wybrzeża wykazują też w ydłużone fragm enty drzewne wyrzucane na brzeg przez falę. Fragm enty te dłuższą osią układają się w przybliżeniu równolegle do linii brzegowej, a większe odchylenia spowodowane są zasadniczo nie­

równym zasięgiem wybiegającej fali na plażę. Z rysunku zamieszczonego na fig. 6c wynika, że znaczna większość (68,9%) fragm entów drzewnych nie odchyla się od linii brzegowej o kąt w iększy niż 15°, natom iast no­

towane maksym alne odchylenie nie przekraczało kąta 35°. W odniesieniu do fig. 6,c należy wyjaśnić, że rozkład punktów n ie jest w ynikiem braku korelacji, lecz określonego kierunku linii wybrzeża.

Na zakończenie trzeba zwrócić uwagę na charakterystyczny deseń tworzący się na słabo nachylonym piaszczystym podłożu obm ywanym przez wybiegającą falę. Chodzi o delikatne krzyżujące się struktury linij—

ne widoczne na powierzchni piasku po ustąpieniu pokrycia wodnego.

Struktury omawiane powstają zwłaszcza w takich miejscach, w których nakładają się z dwóch kierunków cienkie w arstw y w od y fali powrotnej, co ma m iejsce najczęściej przy bardzo płaskich depresjach. W arstwy w o­

dy ulegają „przetasowaniu” i skośnie do linii spadku opuszczają w ilgotny skłon. Unoszone przez obydwie w arstw y wodne ziarna piasku znaczą na powierzchni skłonu dwa system y przecinających się lin ii przypom inają­

cych w planie mocno ściśniętą kratę. Ostre kąty krzyżujących się struktur Unijnych przecięte są zazwyczaj linią spadku powierzchni, natom iast kąty rozwarte odpowiadają linii brzegowej. W górnej partii tworzących się struktur linijnych pojawiające się drobne otworki po pękających bańkach powietrznych mogą w razie zakonserwowania dodatkowo informować, po której stronie znajdował się zbiornik wodny.

W N IO SK I

Przedstawione w pracy obserwacje wskazują na dużą prawidłowość w uporządkowaniu w iększych składników sedym entu transportowego i d e ­ ponowanego na plaży za pośrednictwem falowania morskiego. W łaściwość

ta może być wykorzystana przy analizie gruboziarnistych osadów ko­

palnych.

Kąt nachylenia otoczaków na plaży zależy w dużej mierze od stopnia jej pochyłości i statystycznie biorąc wykazuje niższą wartość na podłożu płaskim. W przykładach rozpatrywanych w pracy, przy powierzchni aku­

m ulacyjnej nachylonej w granicach od 0°— 9°, w artości m ediany kąta nachylenia płaszczyzny A B otoczaków wynoszą od 9,50°— 18,56°, a odpo­

w iednie wartości kąta nachylenia osi A mieszczą się w granicach od 3,13°— 6,25°.

Przy nachylonej piaszczystej powierzchni akumulacyjnej stopień w y ­ chylenia zwłaszcza otoczaków spłaszczonych spotęgowany jest w pływ em fali powrotnej powodującej reorientację składników w porównaniu z po­

zycją, jaką uzyskały w czasie progresywnego ruchu fal. Kąt nachylenia osi A wzrasta przy wyraźnie wyższej wartości upakowania (por. tabela 1).

W ułożeniu przestrzennym składników wyróżnić można dwa kierunki głów ne uprzyw ilejowanej orientacji. Jeden, zwany podłużnym ( = b), a od­

powiadający linii wybrzeża, jest kierunkiem w pobliżu którego grupują się osie A, drugi — prostopadły, w płaszczyźnie osadzania — określony iako poprzeczny ( = a), jest kierunkiem przeważającej koncentracji bie­

gunów osi C otoczaków.

Osie A układają się w przybliżeniu równolegle do linii brzegowej.

Przy nachylonym podłożu i skośnym podejściu fali część składników osią A ułożyć się może też równolegle i skośnie w zględem linii spadku powierzchni osadzania, w związku z tym na diagramie submaksima bie­

gunów osi A wyznaczają pierścień naśladujący w dużym przybliżeniu powierzchnię osadzania, co pozwala sądzić o stopniu jej pochylenia.

Płaszczyzny A B otoczaków mają upad w stronę morza. Zjawisko to wyraźniej się zaznacza przy podłożu opadającym ku morzu niż wtedy, gdy podłoże jest płaskie (por. C a i l l e u x , 1945). W ostatnio w ym ienio­

nym przypadku bieguny osi C grupują się w pobliżu środka projekcji kolistej, a odsunięte od środka izolinie niższej procentowości informują o kierunku podejścia fali, a tym samym o położeniu zbiornika wodnego.

Płaskie lub pochylone podłoże odbija się w sym etrii uporządkowania otoczaków. Na podłożu płaskim zaznacza się sym etria rombowa, jeśli zaś nachylone jest ono w stronę morza, w ów czas przeważają w p ły w y sy ­ m etrii jednoskosnej. W przypadku pierwszym płaszczyzny sym etrii znaj­

dują się w pobliżu kierunków głównych, w drugim natomiast płaszczyzna sym etrii leży blisko kierunku poprzecznego. Odchylenia od kierunków głów nych spowodowane są w głównej mierze przez wybiegającą falę, przy czym w pływ ten bardziej się zaznacza w uporządkowaniu płaszczyzn AB niż osi A.

Orientacja składników na plaży nadmorskiej w przewadze wykazuje typ strukturalny określony wcześniej ( D z i e d z i c , 1964) symbolem [mrh—m], a który zaznaczał się w uporządkowaniu otoczaków w zlepień­

cach dolnokarbońskich obszaru sudeckiego.

K a t e d r a G e olo gii O gó ln e j U n i w e r s y t e t u W r o c ł a w s k i e g o m a r z e c , 1965

W Y K A Z L IT E R A T U R Y REFER EN CES

B e c k e r G. F. (1893), F in ite h om og en eou s strain, f lo w and rupture o f rocks. Geol.

Soc. A m e r . 4.

C a i l l e u x A. (1945), D istin c tio n des g a lets m a rin s et flu v ia tile s . Bull. Soc. gi ol.

France. 15. Paris.

D z i e d z i c К . (1964), O rien tacja oto czak ó w i jej ge o lo g ic zn e zn aczen ie (The g e o ­ lo g ic a l s ig n ific a n c e of th e orieritation o f pebbles). Geol. S u d e t ic a , I. W arszaw a.

D ż u l y ń s k i S. (1963), W sk a źn ik i k ie r u n k o w e tran sp ortu w osadach flis z o w y c h (D irectional stru ctu res in Flysch). S t u d i a geol. pol. 12. W arszaw a.

F r a s e r H. J. (1935), E x p e r im e n ta l stu d y of th e porosity and p e r m e a b ility of c lastic sed im en ts. J. Geol . 43.

K i n g С. A. M. (1959), B e a c h e s and coasts. London.

K s i ą ż k i e w i c z M. (1959), G eologia d yn am iczn a. W yd. G eol. W arszaw a.

R u c h i n L. В. — Р у х и н JI. Б. (1953), Основы литологии. Л енинград, М осква Т w e n h o f e l W. H. (1939), P rin cip les of se d im e n ta tio n . M cG raw — H ill B ook со.

N e w York, London.

SUMMARY

Orientation of pebbles on a Baltic beach has been investigated. An analysis w as made of the orientation of pebbles in a horizontal and inclined sandy beach, and also in an inclined beach richer in gravel. Ten points w ere chosen and fifty pebbles measured in each; the measurem ents include those referring to the AB plane and the A axis. The azim uth and inclination of the substratum on which the pebbles w ere deposited, the direction of w aves flooding the beach, the azimuth of the crests of waves, and the arrangement of wood fragm ents deposited on the beach w ere also measured. The more important quantitative data thus obtained are presented in Table 1. Some characteristic observations are presented in contour (upper hemisphere) and other diagrams.

Generally speaking, the inclination of pebbles depends in a high degree on the inclination of the accumulation surface, and statistically is lower on a horizontal substratum. In the cases dealt w ith in the present paper, for the inclination of the accumulation surface ranging betw een 0° and 9°, the median values of the inclination of the AB plane of the pebbles range betw een 9,50° and 18,56°, and the corresponding values of the inclination of the A axis are comprised betw een 3,13° and 6,25°.

In an inclined sandy beach the inclination of pebbles, particularly those which are flattened, is augmented b y the influence of the undertow changing the position of pebbles determined by the advancing w aves. The inclination of the A axis is greater if the values of packing become higher (Table 1).

The orientation of pebbles is m ainly in tw o directions. The axes A of the pebbles tend to be parallel to the shoreline (longitudinal direction =

— b) The other direction (a) is normal in relation to the direction b and is transversal in relation to the coast; it is characterized b y a concentration of the poles of the axes G of the pebbles.

The axes A are roughly parallel to the shoreline. If the substratum, is inclined, some pebbles are disposed vertically and obliquely in relation to the shoreline; in the contour diagrams this appears as submaxima situated on a curve similar to that expressing the inclination of the sub­

stratum. The planes AB of the pebbles are inclined seawards. This incli­

nation is clearer if the beach itself is inclined.

The inclination of the substratum is reflected in the type of sym m etry of the disposition of pebbles. If the beach is horizontal, the sym m etry is orthorhombic. If the beach is inclined seawards, monoclinic sym m etry preponderates. If the sym m etry is orthorhombic, the planes of sym m etry lie near the main directions. If the sym m etry is monoclinic, the plane of sym m etry lies near the transversal direction. The deviations from the main direction are caused m ainly by advancing waves, whose influence is more marked in the disposition of the planes AB than in the disposition of the axes A.

The orientation of pebbles in a marine beach belongs m ainly to the structural type denoted by the author (D z i e d z ic , 1964) b y the symbol [mrh — m]. The same type occurred in the disposition of pebbles in the

Lower Carboniferous of the Sudety Mts. *

D e p a r t m e n t of G e o l o g y of th e W r o c l a w U n i v e r s i t y