CZWARTORZĘDOWA EWOLUCJA
RZEŹBY TATR
Wstęp
Obszary górskie, które były zlodowacone w plejstocenie, są przedmiotem szczególnego zainteresowania światowej geomorfologii. Stanowią one swoiste archiwum informacji paleogeograficznych, dokumentujących z dużą wiarygodnością zróżnicowanie czasowo-przestrzenne środowiska abiotycznego i biotycznego. Formy i osady w górach wysokich, w odróżnieniu od obszarów nizinnych, gdzie przeszłe zmiany klimatu powodowały głównie długofalowe zmiany bilansu wodnego oraz wahania poziomu jezior i tempa akumulacji torfów, stanowią zapis zarówno procesów sekularnych, jak i ekstremalnych. Wynika to z dużej podatności i czułości systemu morfogenetycznego gór wysokich na długo- i krótkofalowe zmiany klimatu oraz na antropopresję. Okresem najbardziej intensywnych przemian środowiskowych w Europie podczas ostatnich dwudziestu tysięcy lat był późny glacjał który wiązał się z ostatnią w czwartorzędzie transformacją klimatu i środowiska przyrodniczego, od warunków skrajnie chłodnego glacjału do warunków klimatu umiarkowanego, charakteryzującego interglacjał holoceński. Tatry położone są w centralnej części kontynentu europejskiego w zasięgu oddziaływania klimatu oceanicznego i kontynentalnego, przez co stanowią źródło ważnych informacji paleogeograficznych w skali lokalnej i regionalnej, związanych z czwartorzędowymi etapami przemian środowiska wywołanych zmianami warunków klimatycznych i migracją pięter morfogenetycznych. Sekwencje form geomorfologicznych oraz facji osadów stanowią zapis rytmu wahań klimatu i dynamiki procesów morfogenetycznych, który umożliwia odtworzenie ewolucji środowiska Tatr podczas późnego czwartorzędu. Głównym celem badań było poznanie prawidłowości rozmieszczenia i budowy form oraz wykształcenia osadów w obrębie dolin i cyrków glacjalnych północnego i południowego skłonu Tatr Zachodnich, umożliwiających rekonstrukcję uwarunkowań i przebiegu deglacjacji.
Badania
Realizacja celów pracy wymagała zarówno badań terenowych, jak i prac kameralnych. Badania terenowe (kartowanie geomorfologiczne, analizy struktury materiału gruzowego, test młotkiem Schmidta) prowadzono w latach 2006-2009. Kartowanie geomorfologiczne w skali 1:10 000 przeprowadzono w centralnej, najwyżej części Tatr Zachodnich na powierzchni 116 km2.
Szczególną uwagę zwrócono na określenie geomorfologicznego zapisu deglacjacji, począwszy od form morenowych maksymalnego zasięgu lodowców, po dotychczas mało poznane, najmłodsze stadia deglacjacji, zachowane w cyrkach polodowcowych, które kartowano na podkładzie powiększonym do skali 1:5000.
Podstawową jednostką morfostratygraficzną zastosowaną w pracy do klasyfikacji wyróżnionych stadiów jest system moren (morfosystem), definiowany jako ogół form i osadów utworzonych w wyniku tego samego zdarzenia klimatycznego. Systemy te wyróżniono na podstawie zależności morfostratygraficznych (wzajemny stosunek przestrzenny form, świeżość, masywność, liczba wałów morenowych) i litostratygraficznych (wykształcenie osadów morenowych, dominująca litologia i frakcja oraz stopień zwietrzenia). Do jednego systemu mogą należeć formy o różnej genezie, zarówno glacjalne (wały i pokrywy morenowe), jak i krioniwalne (nabrzmienia i loby podstokowe oraz lodowce gruzowe). W obrębie poszczególnych systemów morenowych wydzielono w pewnych przypadkach sekwencję moren, rozumianą jako zespół form o zbliżonych relacjach przestrzennych, wykształceniu rzeźby i podobnym stopniu zwietrzenia oraz stopnia zwietrzenia danej powierzchni. Stopień zwietrzenia zależy od długości wystawienia , który powstał w wyniku mniejszej rangi oscylacji lodowców.
Wyniki
Morfostratygraficzny zapis stadiów deglacjacji Tatr zachodnich
Opierając się na cechach morfostratygraficznych oraz wynikach testu młotkiem Schmidta, w centralnej części Tatr Zachodnich wyróżniono cztery systemy morfochronologiczne . Najstarszy z nich reprezentują formy morenowe wyznaczające maksymalny zasięg lodowców, który miał miejsce najprawdopodobniej podczas globalnego maksimum ostatniego zlodowacenia . Na skłonie północnym Tatr Zachodnich morfosystem LGM wykształcony jest w postaci dwóch generacji (serii) moren: zewnętrznych (maksymalnych, LGM-1) i wewnętrznych (LGM-2). Zbudowane są one z glin morenowych i pojedynczych bloków skał krystalicznych tworzących miejscami blokowiska morenowe . Dla zespołu moren maksymalnych uzyskano na obu skłonach Tatr Zachodnich zbliżone wartości współczynnika odbicia R (R = 38-40), świadczące o największym zwietrzeniu materiału morenowego. Wskazuje to na podobny czas formowania moren maksymalnych w przeobrażonych glacjalnie systemach dolin na północnym i południowym skłonie Tatr Zachodnich. Nieistotne statystycznie różnice w stopniu zwietrzenia pomiędzy serią moren LGM-1 i LGM-2 wskazują, że te oscylacje glacjalne oddzielał krótki interwał czasowy.
W badanej części Tatr Zachodnich wyróżniono trzy systemy form morenowych, które reprezentują późny glacjał. Pełna sekwencja form późnoglacjalnych zachowała sięgłównie na skłonie N. Na skłonie południowym najmłodszy system LG-3 uformował się jedynie w najwyżej położonych partiach dolin Żarskiej i Bystrej (Kłapyta 2009). W pozostałych dolinach łowackiej części badanego obszaru ostatnią fazę deglacjacji stanowi system moren i lodowców gruzowych LG-2.
Najstarszy system form późnoglacjalnych (LG-1), na obu skłonach Tatr, złożony jest z pojedynczych wałów czołowo-bocznych znaczących postój (ang. stillstand) bądź nasunięcie (ang. readvance) lodowców dolinnych. Lodowce na skłonie północnym miały od ok. 1,5 do 2,65 km długości, były więc krótsze o ok. 40-60% w stosunku do długości maksymalnej. Dla zespołu moren LG-1 na północnym skłonie Tatr Zachodnich uzyskano wartości współczynnika odbicia R rzędu 41. Na południowym skłonie lodowce dolinne miały od 1,8 do 3,2 km długości, co stanowiło 30-67% ich maksymalnej długości (Kłapyta 2009). W strukturze materiału morenowego większy tam udział niż na skłonie północnym mają bloki skalne, które w teście młotkiem Schmidta wykazały stopień zwietrzenia o 6 jednostek niższy niż moreny maksymalne (R = 45-47). Kolejny późnoglacjalny system LG-2 stanowi na obu skłonach Tatr najlepiej wykształcony zespół form glacjalnych i peryglacjalnych o cechach reliktowych kompleksów ablacyjnych. Zespół ten najlepiej wykształcony jest we wszystkich cyrkach na północnym skłonie Tatr Zachodnich, a po słowackiej stronie pełna sekwencja morfologiczna została stwierdzona jedynie w cyrkach Doliny Bystrej. Formy te znaczą epizod wyraźnego nasunięcia i późniejszych mniejszej rangi suboscylacji lodowców pokrytych gruzem, a lokalnie w strefach znacznej dostawy gruzu także aktywności lodowców gruzowych. Na skłonie S doszło do uformowania zespołu lobów podstokowych i piargowych .
Kolejny późnoglacjalny system LG-2 stanowi na obu skłonach Tatr najlepiej wykształcony zespół form glacjalnych i peryglacjalnych o cechach reliktowych kompleksów ablacyjnych. Zespół ten najlepiej wykształcony jest we wszystkich cyrkach na północnym skłonie Tatr Zachodnich, a po słowackiej stronie pełna sekwencja morfologiczna została stwierdzona jedynie w cyrkach Doliny Bystrej . Formy te znaczą epizod wyraźnego nasunięcia i późniejszych mniejszej rangi suboscylacji lodowców pokrytych gruzem, a lokalnie w strefach znacznej dostawy gruzu także aktywności lodowców gruzowych. Na skłonie S doszło do uformowania zespołu lobów podstokowych i piargowych lodowców gruzowych poniżej stoków usypiskowych (Kłapyta 2009). Wykształcenie rzeźby systemu LG-2 dokumentuje etap deglacjacji zdominowany znaczną dostawą gruzu ze stoków, co mogło wiązać się z surowymi warunkami klimatycznymi powodującymi intensywne wietrzenie fizyczne ścian skalnych (Kłapyta 2008). W zespole kontinuum gruzowych form glacjogenicznych i peryglacjalnych można wyróżnić maksymalnie 4 epizody. System LG-2 w całym badanym obszarze zamykają masywne, gruzowe wały czołowo-boczne o wysokościach maksymalnych 20-45 m, złożone w zamknięciach cyrków glacjalnych, lokalnie przechodzące w morenowe lodowce gruzowe. W cyrkach: Chochołowskim, Jarząbczym, Bystrych Stawów i Suchego Zadku zewnętrzne wały morenowe systemu LG-2 są podwójne i częściowo nałożone na siebie, co świadczy, że podczas tego zdarzenia glacjalnego mogły mieć miejsce dwie oscylacje o podobnej amplitudzie. Kolejne indukowane klimatycznie nasunięcia (oscylacje) B i C charakteryzowała coraz większa „gruzowość” form, co, przy przeciążeniu kompleksu ablacyjnego gruzem ablacyjnym i stokowym, sprzyjało transformacji w morenowe lodowce gruzowe. Zapis geomorfologiczny młodszych oscylacji zachował się na skłonie północnym w najbardziej zacienionej części cyrków, a na skłonie południowym najpełniej wykształcony jest w najwyżej położonych cyrkach Doliny Bystrej (Kłapyta 2009, 2013). Świadczy to, że istotny wpływ na przebieg deglacjacji miały lokalne warunki topograficzne cyrków. Na podstawie wysokości najwyżej położonych wałów bocznych (ang. maximal elevation of lateral moraines) można przypuszczać, że granica wieloletniego śniegu na północnym skłonie Tatr Zachodnich sięgała w tej fazie co najmniej do wysokości 1640-1710 m n.p.m. Na południowym zaś sięgała ona ok. 200 m wyżej (1865-1870 m n.p.m.) i znajdowała się (z wyjątkiem najwyżej położonych pięter dolin Żarskiej i Bystrej) powyżej wysokości den cyrków glacjalnych, gdzie panowały warunki zlodowacenia marginalnego. Dna tych cyrków położone poniżej wysokości ELA podlegały morfogenezie peryglacjalnej w obecności wieloletniej zmarzliny. System LG-2 na północnym skłonie Tatr charakteryzują wartości współczynnika odbicia R rzędu 46-47. Na skłonie południowym średnie wartości odbicia wynoszą od 52 (wały zewnętrzne) do 55 (najmłodsza oscylacja LG-2C) i są o 6-8 jednostek wyższe w porównaniu z systemem moren LG-1. Niewielkie różnice w wartościach odbicia zespołu moren LG-2 sugerują, że w tym okresie nie zachodziły znaczące zmiany warunków klimatycznych (ocieplenie, zwilgotnienie), które mogły wpłynąć na zmianę tempa i warunków wietrzenia. Najmłodszy morfosystem (LG-3) tworzy kontinuum form o genezie peryglacjalnej, od inicjalnych nabrzmień podstokowych po piargowe lodowce gruzowe (ang. talus rockglaciers) . Wykształcenie rzeźby tego zespołu form świadczy, że w tym okresie nie było dogodnych warunków topograficznych ani klimatycznych na pełny powrót procesów glacjalnych, a surowy klimat sprzyjał dużej intensywności procesów peryglacjalnych i tworzeniu form krioniwalnych (Kłapyta 2009, 2011). Lodowce gruzowe awansowały od strony stoków usypiskowych i częściowo wypełniły zagłębienia wytopiskowe leżące na zapleczu starszych form morenowych (LG-2). Dowodem na powtórne nasunięcie są wysokie, spiętrzone czoła oraz dyskordantne położenie w stosunku do starszych form morenowych. Po stronie północnej masywne czoła form gruzowych sięgają do wysokości 1620-1680 m n.p.m. Na skłonie południowym system form LG-3 rozpoznano jedynie w najwyższych częściach cyrków doliny Żarskiej i Bystrej, na wysokości 1850-1880 m n.p.m. (Kłapyta 2009). W tej części Tatr warunki topograficzne (mała dostępność gruzu) lub klimatyczne (zbyt krótki okres ochłodzenia) uniemożliwiły pełną transformację lobów podstokowych w typowe jęzory piargowych lodowców gruzowych. Na obu skłonach Tatr zespół moren i lodowców gruzowych LG-3 charakteryzuje się świeżą rzeźbą i najwyższymi wartościami współczynnika odbicia (R = 50-53 na skłonie północnym i R = 60-61 na skłonie południowym).
Wnioski
Podobnie jak w Tatrach Wysokich, w zachodniej części Tatr zachował się czytelny układ form glacjalnych i peryglacjalnych z ostatniego zlodowacenia, odpowiadających kolejnym etapom deglacjacji. Lodowce Tatr Zachodnich osiągnęły swój maksymalny zasięg podczas maksimum ostatniego zlodowacenia (LGM, 30-19 tys. lat temu). W zespole moren wyznaczających maksymalny zasięg lodowców na północnym skłonie Tatr wyróżniono dwa systemy morfologiczne o podobnym zasięgu przestrzennym i wartościach stopnia zwietrzenia: moreny zewnętrzne (LGM-1) i wewnętrzne (LGM-2), które wskazują na dwie oscylacje czół lodowców. Wykształcenie rzeźby form późnoglacjalnych wskazuje na formowanie w surowych warunkach klimatycznych, powodujących znaczną dostawę gruzu ze stoków i ścian skalnych i dominujący pasywny transport gruzu na powierzchni lodowców. Zespół zewnętrznych wałów morenowych systemu LG-2 o wysokościach maksymalnych 20-45 m stanowi najlepiej wykształcony zespół form morenowych w Tatrach Zachodnich. Pod względem skali była to największa oscylacja lodowców w Tatrach Zachodnich, rozpoczynająca deglacjację zdominowaną znaczną dostawą gruzu ze stoków i charakteryzującą się obecnością w dnach cyrków lodowców pokrytych gruzem, a lokalnie także lodowców gruzowych i lobów podstokowych. Na podstawie kryteriów geomorfologicznych można najprawdopodobniej porównać je z zespołem wałów morenowych oscylacji Dwoistego Stawu w Tatrach Wysokich, reprezentującego ekwiwalent alpejskiego stadium Gschnitz (najstarszy dryas > 16 ka BP). Najmłodszy etap deglacjacji (LG-3) na obu skłonach Tatr Zachodnich wyznaczają formy peryglacjalne (nabrzmienia i loby podstokowe, lodowce gruzowe), świadczące, że w tym okresie nie było dogodnych warunków topograficznych ani też klimatycznych dla aktywności procesów glacjalnych, a surowy klimat sprzyjał dużej intensywności procesów peryglacjalnych i tworzeniu form krioniwalnych. Zespół tych form zbudowany jest z ostrokrawędzistych głazów i bloków skalnych z niewielką domieszką ziarnistej zwietrzeliny i charakteryzuje się świeżą morfologią oraz najmniejszym stopniem zwietrzenia powierzchni głazów. Ze względu na regionalne warunki klimatyczne formowanie tego zespołu mogło zajść najprawdopodobniej podczas ochłodzenia młodszego dryasu (12,7-11,7 ka BP). Podobne warunki morfogenezy cyrków glacjalnych stwierdzono także w tym okresie w innych wysokich górach Europy (Retezat, Paring, Góry Fogaraskie, Riła i Pirin).
Literatura
Kłapyta P. 2009. Glacial and periglacial relief on the southern slopes of the Western Tatra Mts. (Slovakia). Landform Analysis, 10: 50-57.
Kłapyta P. 2011. Relative surface dating of rock glaciers systems in the Žiarska Valley, The Western Tatra Mountains, Slovakia. Studia Geomorphologica Carpatho-Balcanica, 65: 7-19. Ewolucja rzeźby wysokogórskiej Tatr Zachodnich w późnym glacjale 82
Kłapyta P. 2013. Application of Schmidt hammer relative age dating to Late Pleistocene moraines and rock glaciers in the Western Tatra Mountains, Slovakia. Catena, 111: 104-121.