Litologia i stratygrafia późnovistuliańskich i holoceńskich osadów jeziornych rynny kórnicko-zaniemyskiej

Wprowadzenie Badania osadów jeziornych dostarczają szeregu nowych danych umożliwiających prześledzenie zmienności czasowej różnych komponentów środowiska przyrodniczego oraz dokonywanie rekonstrukcji paleoklimatycznych i paleohydrologicznych. Poprawność takiej interpretacji zależy nie tylko od różnorodności stosowanych metod badawczych, ale również od kompletności zapisu litologicznego, co powinno skłaniać do poszukiwania stanowisk osadów jeziornych zawierających pełną sekwencję litostratygraficzną. W ramach projektu badawczego KBN nr 6 P04E 045 08 Przyrodnicze i antropogeniczne uwarunkowania i skutki zmian paleohydrologicznych w środkowej Wielkopolsce w ciągu ostatnich 12,000 lat w świetle badań osadów jeziornych, realizowanego w latach 1996-98, podjęto badania paleolimnologiczne zmierzające do rekonstrukcji zmian środowiska naturalnego w środkowej Wielkopolsce. Punktem wyjścia było szczegółowe rozpoznanie geologiczne i morfologiczne rynny kórnicko-zaniemyskiej oraz kompleksowa analiza litostratygraficzna osadów wypełniających. Badania prowadzone były na obszarze rynny kórnicko-zaniemyskiej, położonej na Równinie Średzkiej, ok. 20 km na południe od Poznania, obejmującej 8 jezior (Raczyńskie, Łękno, Jeziory Małe, Jeziory Wielkie, Bnińskie, Kórnickie, Skrzyneckie Wielkie i Skrzyneckie Małe), a także szereg torfowisk, wypełniających nieczynne już zbiorniki sedymentacji biogenicznej. Litologię i stratygrafię osadów wypełniających misy jeziorne rynny kórnicko-zaniemyskiej rozpoznano na podstawie 353 punktów dokumentacyjnych, w tym 59 wierceń i 294 sond badawczych oraz szczegółowej analizie laboratoryjnej 44 rdzeni osadów. Ponadto, datowaniu radiowęglowemu poddano 32 próby osadów biogenicznych, głównie torfów i gytii drobnodetrytusowych, co pozwoliło na wyznaczenie przedziałów czasowych akumulacji głównych serii osadowych. Morfologia podłoża rynny kórnicko-zaniemyskiej Konfiguracja podłoża rynny kórnicko-zaniemyskiej wykazuje wyraźną dwudzielność. Wzdłuż brzegów wschodnich i zachodnich, w podwodnej strefie wszystkich analizowanych jezior, zaznacza się mało urozmaicony morfologicznie, lecz wyraźnie zaznaczający się poziom, leżący na rzędnej około 5-8 m poniżej współczesnego poziomu wody. Osiąga on przeciętnie szerokość kilkudziesięciu metrów, a maksymalnie - przy zachodnim brzegu Jeziora Raczyńskiego - dochodzi do 200 m. Poziom ten zbudowany jest z jasnoszarych piasków średnioziarnistych z domieszką drobnego żwiru i stanowi prawdopodobnie dawny szlak odpływu wód pradolinnych. Dno właściwej rynny kórnicko-zaniemyskiej, wypełnione piaskami drobnoziarnistymi oraz mułkami, wcięte jest o około 10 m w powierzchnię terasową i oddzielone od niej ostrym załomem. Zalega ono na głębokości od 13-17 m p.p.w. w Jeziorze Raczyńskim, Jeziory Wielkie, Kórnickim, Skrzyneckim Wielkim, Skrzyneckim Małym i na obszarze torfowiska Głuszyna do ponad 20-25 m w Jeziorze Bnińskim, Łękno i Jeziory Małe. Rynna ta charakteryzuje się wyraźnie krętym przebiegiem oraz występowaniem w jej obrębie przewężeń i rozszerzeń, tworzących odrębne baseny sedymentacji limnicznej. W kilku misach jeziornych, m.in. w Jeziorze Raczyńskim, Jeziory Wielkie oraz Skrzyneckim Wielkim obserwuje się występowanie dwóch szlaków odpływu, oddzielonych od siebie podłużnym ryglem, przebiegającym pośrodku dzisiejszych jezior, o wysokości względnej od 2 do 5 m. Litologia i stratygrafia osadów Późny vistulian. Osady późnego vistulianu zostały rozpoznane niemal we wszystkich badanych rdzeniach, a ich występowanie stwierdzono zarówno w obrębie wyższego poziomu morfologicznego, jak i w osi rynny. Spąg wypełnienia mis jeziornych tworzą laminowane, brunatno-czarne gytie detrytusowe oraz czarne gytie wapienne z domieszką hydrotroillitu. Po wysuszeniu osady te stają się rdzawo-brązowe oraz ujawnia się w nich mniej lub bardziej czytelna laminacja. W licznych rdzeniach, zlokalizowanych w osi rynny, osady limniczne podścielone są cienką warstewką torfu mszystego. Analiza makroszczątków roślinnych wykazała obecność w nich szczątków mchów Drepanocladus aduncus, Calliergon giganteum i C. trifoliatum, rozwijających się w warunkach płytkiego zbiornika wodnego lub stale i silnie podtopionego bagna (Szubert, inf. ustna). Jak wykazały datowania radiowęglowe, początek sedymentacji biogenicznej w jeziorach kórnicko-zaniemyskich przypadał na najstarszy dryas, bölling i alleröd. W Jeziorze Raczyńskim wyznaczają go daty C^14: 12,270+/-50 (rdzeń Ra-02) i 11,320+/-100 (rdzeń Ra-13) w profilach pobranych w osi rynny oraz 11,870+/-190 (rdzeń Ra-101) dla osadów pobranych z wyższego poziomu morfologicznego. W Jeziorze Kórnickim (rdzeń Ko-66) początek sedymentacji gytii ilastej datowany jest paleobotanicznie na przełom böllingu i najstarszego dryasu (Milecka, Wojciechowski), zaś radiowęglowo na 12,320+/-130 lat B.P. W Jeziorze Bnińskim sedymentacja biogeniczna rozpoczęła się w najstarszym dryasie i datowana jest metodą C^14 na 12,600+/-420 lat B.P. (rdzeń Bn-46) i 13,070+/-320 lat B.P. (rdzeń Bn-01), natomiast w jeziorze Jeziory Wielkie początek akumulacji torfów przypadał na alleröd - 11,640+/-90 lat B.P. (rdzeń JW-04). Osady późnego glacjału cechują się swoistym chemizmem, pozwalającym na oddzielenie ich od osadów holoceńskich. Obok wysokiej zawartości krzemionki terygenicznej, biogenicznej i magnezu oraz niskiej z reguły zawartości materii organicznej, charakterystyczna dla osadów późnego vistulianu jest kilkakrotnie wyższa niż w osadach holoceńskich koncentracja żelaza i manganu, wynosząca przeciętnie 25-50 mg g^-1. Obok chemizmu, ważnym stratygraficznie wskaźnikiem późnoglacjalnego wieku osadów rynny kórnicko-zaniemyskiej jest ich zawartość faunistyczna. W analizowanych rdzeniach osadów w całym przedziale omawianego okresu, obok gatunków szeroko rozprzestrzenionych, występują gatunki mięczaków typowe dla późnego glacjału, m.in. Gyraulus laevis, G. acronicus oraz Pisidium obtusale lapponicum. Holocen. Początek sedymentacji holoceńskiej wyznaczają gytie, najpierw jasnoszare, bądź kremowe gytie wapienne, przechodzące ku górze większości profilów w gytie detrytusowe i detrytusowo-wapienne. W strefie litoralu Jeziora Raczyńskiego, Kórnickiego i Skrzyneckiego Wielkiego, a ponadto na obszarach równin pojeziernych, przy północnych i południowych brzegach dzisiejszych jezior, w stropie miąższych serii limnicznych zalegają subborealne torfy, wskazując na obniżenie się poziomu lustra wody w tym okresie. Miąższość holoceńskich osadów limnicznych jest dość zróżnicowana i wynosi od 1-2 metrów w przybrzeżnych strefach badanych jezior, do ponad 10 m w osi rynny, a maksymalnie - 12,5 m w Jeziorze Kórnickim (rdzeń Ko-66), ponad 15 m w Jeziorze Bnińskim (rdzeń Bn-05) i około 16 m na torfowisku "Głuszyna" (rdzeń Gl-05). Stratygrafia holoceńskich osadów jeziornych rynny kórnicko-zaniemyskiej oparta jest na zmienności litologicznej, chemicznej i faunistycznej, a ponadto na 25 datowaniach radiowęglowych gytii detrytusowych i torfiastych, występujących pomiędzy miąższymi seriami osadów węglanowych. Litologia i cechy geochemiczne osadów wskazują na zróżnicowaną w czasie sedymentację węglanową i organogeniczną, związaną ze zmianami warunków paleohydrologicznych. Na podstawie datowań C14 oraz korelacji osadów wyznaczono przewodnie poziomy sedymentacji organogenicznej, odpowiadające relatywnie niskiemu poziomowi wody. Przypadają one na początek i schyłek preboreału (daty radiowęglowe w zakresie 9,880-9,730 i 9,350-9,220 lat B.P.), początek okresu atlantyckiego (7,500-8,000 lat B.P.), okres atlantycki (6,150-6,250 lat B.P.), okres subborealny (4,400-4,100 lat B.P. oraz 3,200-3,500 lat B.P.), okres subatlantycki (2,000-1,800 lat B.P.) oraz wczesne średniowiecze (1,070 lat B.P.). Pomiędzy tymi okresami dominowała sedymentacja osadów węglanowych, odzwierciedlająca okresy wyższego poziomu wody. Osady młodszego holocenu korelowane są również z dostępną periodyzacją archeologiczną Niziny Wielkopolskiej. Podsumowanie Przeprowadzone badania wykazały, że rynna kórnicko-zaniemyska zawiera pełną sekwencję osadów późnoglacjalnych i holoceńskich, obrazującą zapis zmian środowiska i klimatu ostatnich 12,000 lat. Późny vistulian reprezentowany jest przez piaski i mułki najstarszego dryasu, na których zalegają miąższe serie osadów biogenicznych böllingu, allerödu i młodszego dryasu. Osady te akumulowane były zarówno na powierzchniach wyższego poziomu morfologicznego jak i w osi rynny, co może wskazywać, że w początkowym okresie rozwoju jezior kórnicko-zaniemyskich dna mis jeziornych znajdowały się na podobnej głębokości. Holoceński cykl sedymentacyjny w jeziorach kórnicko-zaniemyskich wykazuje silne powiązania ze zmianami poziomu wody, będącymi wymownym świadectwem przemian paleohydrologicznych i paleoklimatycznych. Manifestuje się w osadach naprzemianległym występowaniem masywnych, jasnoszarych gytii węglanowych i brunatno-czarnych gytii detrytusowych, a także - w strefach litoralu wybranych jezior - również i torfów. Wykryta zmienność osadów odzwierciedla cykliczność sedymentacji oraz jest ważnym elementem konstrukcji schematu stratygraficznego. Osady jeziorne uważane są za jedne z najważniejszych naturalnych archiwów zmian klimatycznych i środowiskowych na kontynentach. Osady z zachowaną laminacją roczną odgrywają szczególną rolę z uwagi na możliwość precyzyjnego konstruowania chronologii tych osadów z rozdzielczością dochodzącą do jednego roku. Rekonstrukcje zmian klimatycznych i środowiskowych prowadzone w oparciu o osady jeziorne mają z reguły charakter badań interdyscyplinarnych, angażując zarówno metody fizyko-chemiczne (skład chemiczny i izotopowy osadów, badania magnetyzmu szczątkowego, mineralogia) jak i biologiczne (palynologia, szczątki mikroorganizmów). Osady jeziora Gościąż w pobliżu Włocławka uważane są za jeden z najważniejszych materiałów dla rekonstrukcji klimatu i zmian środowiskowych w późnym glacjale i holocenie na kontynencie europejskim. Badania osadów jeziora Gościąż zrealizowane do tej pory zaowocowały szeregiem publikacji w renomowanych czasopismach międzynarodowych. Powstała również obszerna monografia dokumentująca dotychczasowy stan badań tego obiektu. Proponowany projekt ma na celu rozszerzenie badań izotopowych osadów jeziora Gościąż o badania składu izotopowego tlenu i wodoru w całkowitej materii organicznej, składu izotopów azotu w materii organicznej, a przede wszystkim o badania składu izotopów tlenu w skorupkach okrzemek obecnych w osadach. Kompleksowe badania izotopowe osadów jeziora Gościąż planowane w ramach proponowanego projektu pozwoliłyby na rozszerzenie i uściślenie naszej wiedzy o zmianach klimatu w późnym glacjale i w holocenie na terenie Polski i Europy. Stanowiłyby one również swego rodzaju test dla metod izotopowych szeroko stosowanych w badaniach paleoklimatycznych. W szczególności, byłaby to pierwsza w skali światowej próba systematycznego porównania termometru węglanowego i krzemianowego dla środowiska osadów jeziornych. Również nikt nie przeprowadził dotychczas tak rozbudowanych badań izotopowych na materiale pochodzącym z tego samego systemu jeziornego. Dostępność materiału do badań (rdzenie), opracowana szczegółowa chronologia osadów jeziora Gościąż oraz zapewnienie o współpracy ze strony dwóch czołowych grup badawczych wyspecjalizowanych w pomiarach składu izotopowego okrzemek oraz składu izotopowego tlenu w materii organicznej, stwarzają dogodną możliwość przeprowadzenia tego typu badań przy znacznie ograniczonych nakładach finansowych.

• w środowisku jeziornym, gdzie sedymentacja jest najczęściej spokojna, gromadzą się niezbyt grube osady w postaci mułów i iłów jeziornych z produktami rozkładu substancji organicznych. Strącony w obecności świata roślinnego węglan wapnia, często daje początek pokładom tzw. kredy jeziornej. W jeziorach tworzą się także pokłady rudy darniowej, zbudowanej z węglanów i wodorotlenków żelaza.

• w środowisku bagiennym, w wyniku akumulacji materii roślinnej, w zależności od rodzaju procesu rozkładu, tworzą się obecnie różnego rodzaju torfy, które stanowić mogą materiał wyjściowy dla pokładów węgli brunatnych i kamiennych.

• Osady jeziorne. Badania osadów wodnych jezior wykonywane są w jeziorach wyznaczanych corocznie przez Inspekcję Ochrony Środowiska, spośród jezior należących do sieci regionalnej monitoringu (co roku około 100 różnych jezior) oraz w 10 jeziorach reperowych sieci krajowej monitoringu jezior.
  
  Badania w jeziorach należących do sieci regionalnej wykonywane są co roku, natomiast badania w jeziorach reperowych należących do sieci krajowej monitoringu jezior wykonywane są co 2 lata.
  
  Opróbowanie jest wykonywane jeden raz w roku w okresie lipiec-sierpień. Próbki osadów rzecznych pobierane są pracowników Zakładu Geologii Środowiskowej PIG, a próbki osadów jeziornych pobierane są przez firmę SCI-ART.

1. Kreda jeziorna, podobnie jak martwica wapienna, jest skałą wapienną pochodzenia chemicznego. Zbudowana jest ze szlamu wapiennego, wytrąconego z wody jeziornej. Często zawiera w swym składzie pewną ilość minerałów ilastych.

2. RUDY DARNIOWE I BAGIENNE

3. Osady te tworzą się zwykle w glebach pod podmokłymi łąkami i na bagnach w strefie

4. klimatu umiarkowanego. Są to utwory wykształcone w postaci konkrecji lub warstw o barwie brunatnej i ziemistym wyglądzie.

Kreda jeziorna jest osadem wieku czwartorzędowego, związanym głównie z osadami pojeziornymi ostatniego zlodowacenia. Inną nazwą tej kopaliny jest wapień łąkowy lub wapień jeziorny. Znajduje ona zastosowanie w rolnictwie jako nawóz wapniowy. Nagromadzenia kredy jeziornej znajdują się w większości w północnej i północno-zachodniej części kraju, często występując w spągu złóż torfu i gytii wapiennej. Ryszard Wyrwicki

Holoceńska kreda jeziorna występująca w Polsce jest zaliczana do osadów słodkowodnych. W jej tworzeniu mają jednak decydujący udział trzy rodzaje wód. Pierwsze to wody descenzyjne, które podziemnie zasilały basen sedymentacyjny w Ca(HCO3)2. Ich mineralizacja przekraczała 1g/dm3 — górną granicę wód słodkich. Strącanie, głównie przy udziale roślin i depozycja CaCO3 powodowały, że wody jeziora stale były słodkie. Innym rodzajem są wody, które dziś wchodzą w skład wapiennego osadu w przeciętnej ilości 50–60% wag. Wody te są polijonowym roztworem, w którym ilościowo dominują SO42- i Ca2+. Wykonana metodą ekstrakcji analiza wody kredy jeziornej 2 złóż wykazała duże zróżnicowanie mineralizacji w obrębie warstw, profili i złóż. Potwierdziła to analiza przypuszczalnej mineralizacji oparta na zawartości SO3 w kredzie. Woda części złóż zmineralizowana jest dodatkowo NaCl. Wysoka mineralizacja wód, zdaniem autora, jest rezultatem zasilania jezior wodami ascenzyjnymi.

Słowa kluczowe: holocen, kreda jeziorna, mineralizacja wody, geneza mineralizacji.

Torfowisko (ang. peatland, mire, peat bog, niem. Moor, Moos, Ried, Filz) – jeden z typów mokradeł, siedlisk na tyle uwodnionych, że występuje tam specyficzna roślinność i zachodzą procesy akumulacji osadów organicznych. Jest to teren stale podmokły, o podłożu trudno przepuszczalnym, pokryty zbiorowiskami roślin bagiennych i bagienno-łąkowych. Torfowiska występują głównie w strefie klimatu umiarkowanego wilgotnego i chłodnego (północna część Eurazji i Ameryki Północnej, a także obszary górskie). Obszary te są cenne pod względem przyrodniczym, można je także wykorzystać gospodarczo – poprzez wydobywanie torfu. Torfowisko przyrasta średnio o 1 mm w ciągu roku.