REKLAMA


 

REKLAMA


 

Mróz pod Suwałkami BE&W

Występowanie wieloletniej zmarzliny stwierdzono w rejonie wsi Udryń w 2010 roku. Jest ona pozostałością warunków klimatycznych, jakie panowały na kuli ziemskiej w przeszłości geologicznej, towarzysząc kolejnym lądolodom, które w plejstocenie tj. 1-0,001 mln lat temu obejmowały znaczną część lądów półkuli północnej. Jej miąższość była najprawdopodobniej duża, dlatego dzisiaj rejestrujemy jej ślady głęboko, bo 357 m poniżej poziomu gruntu. Jak to się stało, że przetrwała do dziś?


Rychel_Joanna

Autorami tekstu są

Joanna Rychel
Państwowy Instytut Geologiczny – Państwowy Instytut Badawczy, Warszawa
e-mail: Ten adres pocztowy jest chroniony przed spamowaniem. Aby go zobaczyć, konieczne jest włączenie w przeglądarce obsługi JavaScript.  

 

Mgr Joanna Rychel pracuje w Programie Kartografii Geologicznej PIG-PIB. Prowadzi badania geologii i stratygrafii osadów czwartorzędowych w północno-wschodniej Polsce. Zajmuje się geoedukacją, jest autorką opracowań geologicznych, kartograficznych i geoturystycznych.  

 

 

Honczaruk_Marcin

Marcin Honczaruk
Państwowy Instytut Geologiczny – Państwowy Instytut Badawczy, Warszawa

 

Mgr Marcin Honczaruk pracuje w Programie Zagrożenia i Ochrony Wód Podziemnych PIG-PIB. Zajmuje się interpretacją badań geofizycznych dla potrzeb Państwowej Służby Hydrogeologicznej.

 

 

Woronko_Barbara

Barbara Woronko
Wydział Geologii, Uniwersytet Warszawski

 

Dr hab. Barbara Woronko pracuje w Zakładzie Geologii Klimatycznej Instytutu Geologii Podstawowej. Prowadzi badania procesów eolicznych i fluwialnych, cech teksturalnych osadów, a w tym mikromorfologii powierzchni ziaren kwarcowych. Zajmuje się geomorfologią eoliczną, glacjalną i peryglacjalną oraz geoarcheologią.

 

 


Wieloletnia zmarzlina (permafrost) to zjawisko utrzymującego się nie krócej niż kolejne dwa lata, niezależnie od pór roku, zamarznięcia osadów i zgromadzonej w nich wody. Zamarzanie skorupy ziemskiej możliwe jest tylko wtedy, gdy jej temperatura spadnie poniżej 0 stopni Celsjusza. A utrzymanie tych warunków doprowadza do coraz głębszego jej przemarzania. Nie dziwi zatem fakt występowania wieloletniej zmarzliny na obszarach sąsiadujących z kołem podbiegunowym, np. na Alasce, w Kanadzie, na wschodniej Syberii, w północnej Mongolii, w Górach Skandynawskich czy na Grenlandii. Ale u nas? Tajemnica tkwi w sposobie jej konserwacji.

 

Dyskretna obserwacja

 

Zaburzenia termiczno-hydrogeochemiczne, które mogą mieć związek z okresem plejstoceńskich zlodowaceń, monitorowane są przez Państwową Służbę Hydrogeologiczną. Na terenie części Suwalszczyzny, gdzie w głębokim podłożu ok. 800 m od powierzchni terenu występuje magmowa intruzja anortozytowa (struktura powstała 1550 mln lat temu na skutek wdarcia się plastycznej magmy z głębszych części Ziemi między twarde, mniej plastyczne skały), zaobserwowano w wykonywanych profilach termicznych spadek temperatury. I to każdorazowo w obrębie tych samych piaszczystych utworów kredy dolnej, mających ok. 100 mln lat. Niezależnie od tego, badania hydrogeologiczne potwierdziły istnienie wód wgłębnych z wyraźnymi śladami przeobrażeń kriogenicznych, typowych dla głębokiej wieloletniej zmarzliny. Te przesłanki doprowadziły do wykonania w gminie Szypliszki wiercenia mającego na celu potwierdzenie występowania i określenie stopnia zachowania wieloletniej zmarzliny.

 

Fragment ziarna kwarcu w SEM z widoczną mikrostrukturą typu breakage blocks świadczącą o zamarzaniu osadu (wg Woronko, 2011)Osady, w których zarejestrowano obecność reliktowej wieloletniej zmarzliny – (paleopermafrostu) – pochodzą z przełomu kredy dolnej i górnej. Utwory te wykształcone są w formie piasków średnioziarnistych glaukonitowych, oraz mułków i mułowców (alb – 112 mln lat), piaskowców kwarcowych o spoiwie węglanowo-glaukonitowym (cenoman – 99 mln lat) i kredy piszącej z krzemieniami (turon – ok. 93 mln lat).

 

Dowody

 

Aby jednoznacznie stwierdzić, czy osady, w których zarejestrowano temperaturę poniżej 0°C, podlegały przeobrażeniom pod wpływem mrozu, wykonano analizę powierzchni ziaren kwarcu w skaningowym mikroskopie elektronowym (SEM). Ziarna kwarcu są mniej odporne na działanie mrozu niż na przykład skalenie. Wynika to między innymi z obecności w nich ciekło-gazowych inkluzji. Najintensywniejsze efekty wietrzenia mrozowego, czyli rozsadzania lub rozkruszania skały w wyniku wielokrotnego zamarzania i odmarzania wody zawartej w jej szczelinach, obserwowano w utworach występujących w interwale głębokości 396,75–401,75 m. Badane ziarna podlegały niszczeniu w warunkach peryglacjalnych na skutek działania dwóch typów wietrzenia mrozowego: P i F. Pierwszy jest związany z obecnością soczewek lodu segregacyjnego (śródskalnego) w gruncie, które powstają w wyniku migracji niezamarzniętej wody do centrum zamarzania.

Rozmieszczenie wieloletniej zmarzliny na obszarach arktycznych, północnego koła podbiegunowego (wg Rekacewicz, 2005;  UNEP/GRID-Arendal Maps and Graphics Library)Ponadto, zamarzając, woda zwiększa swoją objętość o 9%, powodując wzrost soczewki lodu. Następstwem tego procesu jest wzrost nacisku jednego ziarna na drugie, czemu towarzyszy dyskretne przemieszczanie są ziaren piasku względem siebie i ich niszczenie. Wietrzenie mrozowe typu F jest efektem rozsadzania mikrostruktur wklęsłych istniejących na powierzchni ziarna przez zamarzającą np. w rowkach czy mikropęknięciach wodę. Obecność mikrostruktur związanych z wietrzeniem mrozowym świadczy o tym, że badane osady podlegały wielokrotnemu zamarzaniu i odmarzaniu, co najintensywniej zachodziło w najbardziej zewnętrznych warstwach obecnej reliktowej wieloletniej zmarzliny. To oznacza, że odnaleziony na Suwalszczyźnie paleopermafrost jest pozostałością kilku kolejnych plejstoceńskich zlodowaceń, a nie tylko ostatniego z nich, tj. zlodowacenia Wisły.

 

Inwersja termiczna

 

Ciepło z wnętrza Ziemi (geotermalne) uniemożliwia zamarzanie głęboko położonych warstw skalnych. Zachowanie się wieloletniej zmarzliny w rejonie Udrynia jest związane z niską wartością strumienia cieplnego odpowiedzialnego za ograniczenie, a może nawet uniemożliwienie przedostawania się ciepła geotermalnego w wyższe warstwy skorupy ziemskiej. Za tę wartość odpowiada magmowa intruzja masywu anortozytowego, która pełni funkcję izolatora cieplnego. Dlatego w wykonanym otworze i we wcześniej przeprowadzonych profilowaniach termicznych stwierdzono spadek temperatury wraz z głębokością – czyli inwersję termiczną. W otworze Udryń PIG-1 wykonanym w centrum masywu suwalskiego na głębokości ok. 357 m zanotowano rekordowo niską (jak na taką głębokość) wartość temperatury: -0,3950C. Pomiary temperatury w otworze były wykonywane kilkakrotnie, zarówno w czasie wiercenia, jak i po jego zakończeniu, przez osiem kolejnych miesięcy. Rejestrowane w okresie stabilności temperatury (wartości od -0,34 do -0,39°C) odpowiadają temperaturze przemiany fazowej lód-woda w warunkach występującego tu ciśnienia hydrostatycznego. Całkowita miąższość (grubość) zamarzniętych skał w badanym otworze jest nie mniejsza niż 93 metry.

 

Schemat powstawania reliktowej wieloletniej zmarzliny (paleopermafrostu) w rejonie Udrynia na Suwalszczyźnie (wg Rychel, 2014)

 

Tak głęboki permafrost mógł powstać i zachować się tylko dzięki niskiej wartości wgłębnego strumieniacieplnego występującego nad masywem anortozytowym, co jest związane z jego bardzo niską promieniotwórczością naturalną, czyli wysyłaniem energii pochodzącej z jonizacji – naelektryzowania, i obecnością pierwiastków radioaktywnych, Inną istotną przyczyną może też być bardzo wysoka porowatość osadów nadkładu.

 

Idąc tym tropem, można przypuszczać, że również na innych obszarach Polski, gdzie występuje podobny „izolator” cieplny w postaci masywnych intruzji magmowych, może do dziś być zachowany paleopermafrost. n

 

 

Chcesz wiedzieć więcej?

Pochocka-Szwarc K., Przasnyska J., Tekielska A., Rychel J. (2014). Mapa geologiczno-turystyczna Suwalski Park Krajobrazowy skala 1:35 000 ISBN.
Szewczyk J., Nawrocki J. (2011). Deep-seated relict permafrost in northeastern Poland. Boreas, 10.1111/j.1502-3885.2011.00218.x.
Woronko B., Hoch M. (2011). The Development of Frost-weathering Microstructures on Sand-sized Quartz Grains: Examples from Poland and Mongolia. Permafrost and Periglacial Processes 22, 3: 214-227, DOI: 10.1002, 725.


© Academia nr 2 (42) 2015

 

 

Oceń artykuł
(0 głosujących)

Tematy

agrofizyka antropologia kultury antropologia społeczna archeologia archeometalurgia architektura Arctowski arteterapia astrofizyka astronomia badania interdyscyplinarne behawioryzm biochemia biologia biologia antaktyki biologia płci biotechnologia roślin borelioza botanika chemia chemia bioorganiczna chemia fizyczna chemia spożywcza cywilizacja demografia edukacja ekologia ekologia morza ekonomia energia odnawialna etnolingwistyka etnomuzykologia etyka ewolucja fale grawitacyjne farmakologia filozofia finansowanie nauki fizyka fizyka jądrowa gender genetyka geochemia środowiska geoekologia geofizyka geografia geologia geologia planetarna geoturystyka grafen historia historia idei historia literatury historia nauki historia sztuki humanistyka hydrogeologia hydrologia informatyka informatyka teoretyczna internet inżynieria inżynieria materiałowa język językoznawstwo kardiochirurgia klimatologia kobieta w nauce komentarz komunikacja kosmologia kryptografia kryptologia kulinaria kultoznawstwo kultura lingwistyka literatura literaturoznawstwo matematyka medycyna migracje mikrobiologia mineralogia mniejszości etniczne mniejszości narodowe modelowanie procesów geologicznych muzykologia mykologia na czasie nauka obywatelska neurobiologia neuropsychologia nowe członkinie PAN 2017 oceanografia ochrona przyrody orientalistyka ornitologia paleobiologia paleontologia palinologia parazytologia PIASt politologia polityka społeczna polska na biegunach prawo protonoterapia psychologia psychologia zwierząt punktoza Puszcza Białowieska robotyka rozmowa „Academii” seksualność smog socjologia szczepienia sztuka technologia wieś w obiektywie wulkanologia zastosowania zdrowie zoologia zwierzęta źródła energii żywienie

Komentarze

O serwisie

Serwis naukowy prowadzony przez zespół magazynu Academia PAN.Academia Zapraszamy do przysyłania informacji o badaniach, aktualnie realizowanych projektach naukowych oraz imprezach popularyzujących naukę.

 

Dla użytkowników: Regulamin

Pliki cookies

Informujemy, że używamy ciasteczek (plików cookies) w celu gromadzenia danych statystycznych, emisji reklam oraz prawidłowego funkcjonowania niektórych elementów serwisu. Pliki te mogą być umieszczane na Państwa urządzeniach służących do odczytu stron, a korzystając z naszego serwisu wyrażacie Państwo zgodę na używanie cookies, zgodnie z aktualnymi ustawieniami przeglądarki.

Więcej informacji o celu używania i zmianie ustawień ciasteczek w przeglądarce: TUTAJ

Wydanie elektroniczne

Kontakt

  • pisz:

    Redakcja serwisu online
    Academia. Magazyn Polskiej Akademii Nauk
    PKiN, pl. Defilad 1, pok. 2110
    (XXI piętro)
    00-901 Warszawa

  • dzwoń:

    tel./fax (+48 22) 182 66 61 (62)

  • ślij:

    e-mail: academia@pan.pl