DYNAMIKA BRZEGU KLIFOWEGO W REJONIE MIROSZEWA

DYNAMIKA BRZEGU KLIFOWEGO W REJONIE MIROSZEWA

Geologia i geomorfologian••n9n••nSłupsk 2012, s. 33-44
Stanisław Musielak
Sylwia Wochna-Bartnik
Marta Arent
Krzysztof Skrzypiński
DYNAMIKA BRZEGU KLIFOWEGO W REJONIE MIROSZEWA
(ZALEW SZCZECIŃSKI)
Słowa kluczowe: brzeg klifowy, Miroszewo, Zalew Szczeciński
Key words: cliff, Miroszewo, Szczecin Lagoon
WSTĘP
W strefie brzegowej polskiej części Zalewu Szczecińskiego abrazyjnie podcinane
odcinki brzegów zlokalizowano na czterech obszarach, położonych w różnych miejscach (rys. 1). Są to rejony: 1 – północny, gdzie podcinane są wysoczyznowe brzegi
wyspy Wolin (Lubin, Karnocice, Sułomino), 2 – wschodni (odcinek Kopice–Czarnocin), 3 – południowy (Trzebież–Brzózki), 4 – południowo-zachodni, obejmujący
brzegi Półwyspu Nowowarpieńskiego (Miroszewo). Każdy z tych rejonów ma odrębne cechy, wynikające z budowy geologicznej i paleogeograficznego rozwoju
wybrzeża (Borówka 2002), ekspozycji i kształtu profilu brzegu (jego nachylenia)
oraz obecności pokrywy roślinnej (Musielak, Wochna 2005). Łączna długość odcinków brzegów klifowych Zalewu Szczecińskiego wynosi 20,7 km, co stanowi 15,3%
długości linii brzegowej tego akwenu.
Zespół pracowników Zakładu Geomorfologii Morskiej Instytutu Nauk o Morzu
Uniwersytetu Szczecińskiego od wielu lat prowadzi badania na obszarze strefy brzegowej Zalewu Szczecińskiego. W 2008 roku szczegółowe badania terenowe i laboratoryjne przeprowadzono na kilku wybranych odcinkach brzegów klifowych, w tym
położonym na północny wschód od Nowego Warpna, w okolicach Miroszewa.
Celem niniejszego artykułu jest przedstawienie wyników tych badań, w tym procesów dynamicznych, jakie zaobserwowano na tym odcinku brzegu. Poza aspektem
naukowym badania te mogą mieć również wymiar praktyczny, gdyż w bezpośrednim sąsiedztwie ich rejonu znajdują się tereny użytkowane przez człowieka. Niedaleko krawędzi klifu znajdują się droga i zabudowania stanicy harcerskiej oraz inne
obiekty prywatne o charakterze letniskowym. Rozpoznanie tendencji rozwoju brzegu, a przede wszystkim tempa jego cofania się umożliwia prognozowanie zagrożeń
istniejącej na zapleczu klifu infrastruktury.
33
Rys. 1. Lokalizacja odcinków aktywnej abrazji brzegów polskiej części Zalewu Szczecińskiego (wg Musielak, Wochna 2005, zmienione)
Fig. 1. Location segments of active abrasion of the shores Polish Szczecin Lagoon (by
Musielak, Wochna 2005, as amended)
Strzałki pokazują miejsca opisu litologicznego i/lub wizji lokalnej z wykonaniem dokumentacji
fotograficznej w ramach zadania badawczego.
Typy i rodzaje brzegów Zalewu Szczecińskiego (polskiej części):
I.1. – brzegi klifowe właściwe [Kw],
I.2. – brzegi klifowe z tarasem torfowo-bagiennym u podnóża [Kt],
II.1. – brzegi niskie płaskie, łagodnie nachylone [Nn],
II.2. – brzegi niskie zabagnione [Nz], w tym:
a) z wałem przeciwpowodziowym [Nzw],
b) bez wału przeciwpowodziowego [Nzb],
III.1. – antropogeniczne brzegi nasypowe (refulaty) [Tr],
III.2. – brzegi technogeniczne (zabudowa portowa) [Tp],
3 – tereny podmokłe, 4 – wały przeciwpowodziowe, 5 – bramy torowe
34
– rejon badań
CHARAKTERYSTYKA OBSZARU BADAŃ
Klif w Miroszewie jest rejonem, w którym procesy niszczenia brzegu (abrazja)
przebiegają najintensywniej w skali całego Zalewu Szczecińskiego i są porównywalne z procesami zachodzącymi na brzegach otwartego morza. Tempo cofania się
tego klifu określone zostało na około 0,5-2 m/rok, przy jego średniej wartości wieloletniej około 1 m/rok (Dobracka 1980). Badania terenowe prowadzone w latach
2001-2002 w Instytucie Nauk o Morzu US wykazały, że wielkość tempa abrazji
osiąga w tym rejonie około 0,8 m/rok (Musielak, Wochna 2005).
Aktywny brzeg klifowy w Miroszewie, długości około 600 m, znajduje się po
obu stronach wysuniętego w Zalew Szczeciński cypla Półwyspu Nowowarpieńskiego. Podcinany jest tu poziom Równiny Odrzańsko-Zalewowej. Zgodnie z klasyfikacją S. Musielaka i S. Wochny (2005) jest to brzeg klifowy właściwy, który występuje nad Zalewem na siedmiu odcinkach łącznej długości około 11,6 km. Wysokość
klifu w Miroszewie wynosi od ok. 2 m n.p.m. w części wschodniej (rys. 2) do
ok. 6,5 m n.p.m. w części środkowej, po czym znowu maleje do ok. 1,5 m n.p.m.
w części zachodniej (rys. 3). Na przedpolu klifu znajduje się dość rozległa terasa
abrazyjna z leżącymi na jej powierzchni głazami narzutowymi, stanowiącymi pozostałość po erodowanym klifie. Na całym omawianym odcinku brzegu u podnóża
klifu występuje wąska plaża (5-11 m szerokości), złożona z drobnoziarnistego pia-
Rys. 2. Wschodni odcinek klifu w Miroszewie (fot. Sylwia Wochna-Bartnik)
Fig. 2. Eastern section of the cliff in Miroszewo (photo by Sylwia Wochna-Bartnik)
35
Rys. 3. Zachodni odcinek klifu w Miroszewie (fot. Sylwia Wochna-Bartnik)
Fig. 3. Western section of the cliff in Miroszewo (photo by Sylwia Wochna-Bartnik)
sku, z charakterystycznymi przewarstwieniami minerałów ciężkich (Musielak,
Wochna 2005). Są to głównie granaty, cyrkon i rutyl oraz podrzędnie magnetyt,
epidot, andaluzyt i staurolit, jak też amfibole i pirokseny (Dobracka 1980). Plaża
pod klifem na znacznej powierzchni porośnięta jest roślinnością.
W zachodniej części omawianego obszaru, w ścianie klifu widoczne są pozostałości dawnej cegielni. Pochodzące z jej niszczenia fragmenty cegieł, przemieszczane
wzdłuż brzegu w potoku rumowiska, posłużyły za wskaźnik umożliwiający określenie kierunku transportu materiału osadowego oraz jego przestrzennego zasięgu.
Analizowany brzeg klifowy w rejonie Miroszewa przechodzi w kierunku południowo-wschodnim w brzeg płaski zabagniony z wałem przeciwpowodziowym, zaś
w kierunku północno-zachodnim w brzeg płaski zabagniony bez wału przeciwpowodziowego. Zdeponowany tam materiał osadowy porasta trzcina, chroniąca brzeg
przed abrazją.
W rozpatrywaniu współczesnej dynamiki brzegów istotne jest uwzględnienie fizycznogeograficznych uwarunkowań ich rozwoju. Spośród uwarunkowań paleogeograficznych ważnym zdarzeniem w rozwoju brzegów Zalewu Szczecińskiego było
wtargnięcie na omawiany obszar wody morskiej około 6000 lat temu (Borówka,
Musielak 1997). W dalszej historii geologicznej tego zbiornika, w efekcie cofania
się lądolodu skandynawskiego, następowało obniżanie się poziomu wody i formo36
wanie coraz niższych poziomów terasowych, widocznych na jego brzegach oraz
w morfologii dna. Na terasach kemowo-pradolinno-zastoiskowych tworzyły się ciągi
wydm, a nieco później nastąpił rozwój niskich torfowisk typu atlantyckiego, przy
jednoczesnej akumulacji osadów rzeczno-morskich (Karczewski 1968). W badaniach przeprowadzonych w bezpośredniej okolicy analizowanego klifu rozpoznane
zostały zarówno osady eoliczne, jak i rzeczne.
Spośród uwarunkowań hydrometeorologicznych i hydrodynamicznych na rozwój
brzegu w Miroszewie wpływ ma płytkość akwenu. Zalew szybko reaguje na warunki wiatrowe, wahania poziomu wody i falowanie. Nie bez znaczenia jest też wpływ
zjawisk lodowych. Według badań J. Girjatowicza (1980) omawiany obszar podlega
tzw. zwałowaniom lodu, które w istotny sposób mogą wpływać na procesy morfodynamiczne, w tym na wzmożenie tempa abrazji i przemieszczanie materiału osadowego w strefie brzegowej. Ważnym czynnikiem jest również wpływ zmian położenia zwierciadła wody oraz obserwowany w ostatnim stuleciu wzrost wahań poziomu morza.
Z innych czynników mających wpływ na dynamikę klifu w Miroszewie uwzględniono oddziaływanie roślinności, która stabilizuje brzeg dzięki spajaniu osadów
systemami korzeniowymi oraz rozprasza energię falowania, osłabiając tym samym
proces abrazji.
Stwierdzono też, że określony wpływ na analizowane procesy ma także działanie
człowieka, które w omawianym rejonie uwidacznia się m.in. w budowie wałów
przeciwpowodziowych, usytuowanych w bezpośrednim sąsiedztwie linii brzegowej.
METODYKA BADAŃ
Badania terenowe zmierzające do ustalenia morfodynamiki klifu miroszewskiego, po przeprowadzeniu obserwacji naukowej i dokładnych oględzinach terenu,
obejmowały wykonanie czterech profili geodezyjnych, usytuowanych prostopadle
do linii wody, oraz pięciu odkrywek geologicznych i pobraniu prób do analiz laboratoryjnych. Przeanalizowano ponadto dotychczasowy stan wiedzy w tym zakresie,
opisany w dostępnej literaturze. Rozpoznano rodzaje czynników wpływających na
rozwój strefy brzegowej i możliwe ich oddziaływanie w badanym rejonie okolic
Miroszewa.
Rozpoznanie budowy geologicznej przeprowadzono w odsłonięciach na pięciu
stanowiskach badawczych (tab. 1, rys. 4, 5). Na pierwszym z nich (Mk) wykonano
odkrywkę o wysokości ok. 1,2 m i tej samej szerokości, co dało możliwość przeanalizowania 1,44 m2 ściany klifu. Ze względu na brak zróżnicowania litologicznego
i strukturalnego z odsłoniętej warstwy pobrano tylko 2 próby do dalszych analiz
laboratoryjnych. Kolejne cztery stanowiska badawcze (od Mg1 do Mg4) zlokalizowano na zachód od odsłonięcia Mk, w odległości 50 i 100 m. Wysokości odkrywek
wahały się od 1,2 m do 4,45 m i były uzależnione od wysokości klifu. Łącznie przeanalizowano blisko 19 m2 odsłonięć oraz pobrano 34 próby, z których 16 poddano
laboratoryjnej analizie składu granulometrycznego.
37
Tabela 1
Zestawienie powierzchni wykonanych odsłonięć geologicznych oraz liczby pobranych prób
podczas prac badawczych przeprowadzonych w sierpniu 2008 roku na odcinku aktywnego
brzegu klifowego Zalewu Szczecińskiego w Miroszewie
Table 1
Statement of area made geological outcrops and the number of samples collected during
the research work carried out in August 2008 on the section of active cliff shore
in Miroszewo Lagoon
Stanowisko
geologiczne
Wysokość
odsłonięcia
[m]
Szerokość
odsłonięcia
[m]
Powierzchnia
odsłonięcia
[m2]
Liczba prób
pobranych
do analiz
laboratoryjnych
Mk
1,20
1,20
1,44
2
Mg1
1,65
1,20
1,98
7
Mg2
2,45
1,60
3,92
9
Mg3
4,40
1,50
6,60
8
Mg4
4,45
1,00
4,45
8
Rys. 4. Brzeg klifowy w Miroszewie, odcinek wschodni. Lokalizacja trzech z pięciu wykonanych odkrywek (fot. Piotr Domaradzki)
Fig. 4. The cliff shore in Miroszewo, eastern section. Location performed of three of the five
outcrops (photo by Piotr Domaradzki)
38
Rys. 5. Brzeg klifowy w Miroszewie, odcinek zachodni. Lokalizacja dwóch z pięciu wykonanych odkrywek (fot. Piotr Domaradzki)
Fig. 5. The cliffs shore in Miroszewo, the western section. Location performed of two of the
five outcrops (photo by Piotr Domaradzki)
WYNIKI BADAŃ
Największą powierzchnię badawczą odsłonięto w odkrywce Mg3 (rys. 6). Pod
warstwą gleby, od stropu do głębokości 185 cm, stwierdzono występowanie piasków
drobnoziarnistych i bardzo drobnoziarnistych. Poniżej zarejestrowano obecność
gliny, która do głębokości ok. 220 cm była pofałdowana i spękana, aż do poziomu
położonego 390 cm od stropu. W analizowanym odsłonięciu, w obrębie osadów
gliniastych zaobserwowano obecność wkładek mułków z warstwowaniem zmarszkowym (283-286 cm) oraz laminami. W spągu tego odsłonięcia występuje nielaminowana glina ciemnoszara.
Wyniki uzyskane z analiz laboratoryjnych prób osadów piaszczystych pobranych
z klifu w Miroszewie ze wszystkich odsłonięć wykazały, że w jego budowie geologicznej dominuje piasek drobnoziarnisty, sporadycznie średnioziarnisty, najczęściej
umiarkowanie wysortowany, rzadziej dobrze wysortowany. Analiza wskaźnika skośności (asymetrii), który wskazuje, jaki jest rozkład uziarnienia względem wartości
modalnej, pozwala stwierdzić, że w omawianych odsłonięciach dominuje piasek
symetryczny, rzadziej dodatnioskośny. Analiza wskaźnika spłaszczenia (kurtozy)
objaśniającego, w jakim stopniu centralna część rozkładu uziarnienia odbiega od
rozkładu normalnego, wykazywała najczęściej stan mezokurtyczny uziarnienia i jedynie incydentalnie jego stan leptokurtyczny.
39
40
Piasek drobnoziarnisty, szary,
przechodzący ku dołowi w żółty,
w spągu przewarstwienie piasku
szarego (ok. 10 cm)
Piasek bardzo drobnoziarnisty,
bladożółty, do jasnożółtego
Glina piaszczysta laminowana,
jasnobrunatna, w górnej części
(do głęb. ok. 220 cm) sfałdowana
i spękana
Poziom gliny ilastej (ciężkiej)
Warstwowanie zmarszczkowe:
piaszczyste (ok. 2 cm),
ilaste (ok. 0,5 cm)
Glina brunatna z laminami gliny
ilastej
Glina szarobrunatna laminowana
(warstwowanie 0,5-1 cm)
Glina ciemnoszara, nielaminowana
15-135
135-185
185-280
280-283
283-286
286-320
320-390
390
Rys. 6. Odkrywka (Mg3) wykonana w ścianie klifu w Miroszewie (Zalew Szczeciński)
Fig. 6. The outcrop (Mg3) is made in the wall of a cliff in Miroszewo (Szczecin Lagoon)
Darń, warstwa glebowa
Opis litologiczny
0-15
Głębokość
[cm]
Litologia utworów powierzchniowych (Dobracka 1980 – uproszczone
Rys. 7. Szkic morfodynamiczny brzegu klifowego w rejonie Miroszewa (Półwysep Nowowarpieński)
Fig. 7. Morphodynamic sketch of cliff shore in the area of Miroszewo (Nowowarpieński
Peninsula)
41
Syntezą prac kameralnych, terenowych i laboratoryjnych jest szkic morfodynamiczny (rys. 7), wykonany na bazie mapy topograficznej w skali 1:10 000. Sporządzony szkic uwzględnia zarówno budowę geologiczną (utwory czwartorzędowe),
jak i aktualny stan morfodynamiki badanego odcinka brzegu Zalewu Szczecińskiego. Osady lądowe otaczające klif w Miroszewie to głównie: piaski eoliczne (w części zachodniej), piaski i żwiry wodno-lodowcowe oraz namuły piaszczyste (w części
wschodniej), a także piaski i mułki dolin oraz zagłębień wytopiskowych. W centralnej części badanego obszaru do klifu podchodzą piaski równin rzeczno-rozlewiskowych. Pod względem morfodynamicznym na analizowanym odcinku brzegu wydzielono klif aktywny, położony w jego centralnej części, i klif nieaktywny, okalający go po wschodniej i zachodniej stronie. Na szkicu morfodynamicznym (rys. 4)
strzałkami przedstawiono kierunki transportu materiału osadowego, zasilającego
strefę brzegową z abrazji klifów, oraz ustalony na podstawie wskaźników litologicznych kierunek potoku rumowiska brzegowego. Stwierdzono, że znaczna część osadów piaszczystych wymywanych z klifu zasila dno zbiornika, w tym powierzchnię
abrazyjną (bencz), zaznaczoną na szkicu (rys. 7) szrafurą ukośną. O abrazyjnym
charakterze tej powierzchni świadczą występujące na niej liczne głazy, które stanowią residuum abrazyjne po zniszczeniu osadów lądowych w efekcie cofania się
klifu. Materiał ilasty wcześniej budujący nadbrzeże klifowe został przetransportowany w postaci zawiesiny i osadzony na większych głębokościach w Zalewie. Pozostała część materiału skalnego pochodzącego z niszczenia nadbrzeża klifowego jest
wynoszona w transporcie wzdłużbrzegowym w kierunku południowo-wschodnim,
o czym świadczy znajdowany w znacznych odległościach od miejsca zasilania materiał pochodzący z niszczonych pozostałości starej cegielni, odsłaniających się
w zachodniej części ściany klifu. Materiał transportowany w tym kierunku, tworząc
pas piaszczystej plaży, nadbudowuje płaskie zabagnione brzegi umocnione wałem
przeciwpowodziowym. Przy wiatrach z sektora północnego i północno-wschodniego
materiał z niszczonego klifu mieroszewskiego przemieszcza się w kierunku północno-zachodnim. Na mało aktywnym odcinku tego klifu następuje odkładanie transportowanego materiału i tworzenie się akumulacyjnej formy plaży, która jest lokalnie wykorzystywana do celów rekreacyjnych.
W dalszych zadaniach badawczych Zakładu Geomorfologii Morskiej INoM US
przewiduje się wykonanie analizy morfodynamicznej pozostałych odcinków brzegów Zalewu Szczecińskiego oraz przygotowanie syntezy współczesnej morfodynamiki brzegów całego tego akwenu. Obserwacje i pomiary terenowe są systematycznie kontynuowane i opracowywane.
Badania prowadzono ze środków przyznanych na działalność statutową i badania
własne pracowników Zakładu Geomorfologii Morskiej INoZ WNoZ US. Część
badań terenowych, analiz laboratoryjnych oraz interpretacji morfodynamicznej wykonano w trakcie realizacji zadania „Profilowanie odsłonięć i opracowanie mapy
geodynamicznej strefy brzegowej Zalewu Szczecińskiego”, w ramach projektu „Litogeneza i geochemia osadów dna i strefy brzegowej Zalewu Szczecińskiego”, zamawianego przez Ministerstwo Środowiska i dofinansowanego przez Narodowy
Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej.
42
L I T E R AT U R A
Borówka R.K., 2002: Środowisko geograficzne. W: Przyroda Pomorza Zachodniego, Szczecin
Borówka R.K., Musielak S., 1997: Budowa geologiczna i rozwój krajobrazu okolic Zalewu
Szczecińskiego. W: Ostoje ptaków w polskiej części Zalewu Szczecińskiego, red. J. Kaliciuk, A. Staszewski, Szczecin
Dobracka E., 1980: Objaśnienia do szczegółowej mapy geologicznej Polski w skali 1:50 000.
Arkusz Nowe Warpno, Warszawa
Girjatowicz J.P., 1980: Geneza spiętrzeń lodowych na Zalewie Szczecińskim, Poznań
Karczewski A., 1968: Wpływ recesji lobu Odry na powstanie i rozwój sieci dolinnej Pojezierza Myśliborskiego i Niziny Szczecińskiej, Prace Komisji Geogr.-Geol. PTPN 8(3), Poznań
Musielak S., Wochna S., 2005: Typy i rodzaje brzegów Zalewu Szczecińskiego. W: Środowisko
przyrodnicze wybrzeży Zatoki Pomorskiej i Zalewu Szczecińskiego, red. R.K. Borówka,
S. Musielak, Szczecin, s. 79-92
The dynamics of the cliff in Miroszewo (Szczecin Lagoon)
SUMMARY
Cliffs at the coastal zone of the Szczecin Lagoon are located in four areas: north-west,
where are eroded the southern shores of the Wolin Island (Lubin, Karnocice, Sułomino),
eastern part (Kopice–Czarnocin), south (Trzebież–Brzózki) and south-west, covering the
edges of the Nowowarpieński Peninsula (Miroszewo). Each of these regions has distinct
characteristics resulting from the geological structure, paleogeographics coastal development,
exposure and profile shape of the shore, the presence of vegetation cover, fluctuations in
water level and the impact of coastal waves and currents. The differentiation of the profile
shapes, illustrate the current stage of their morfodynamics and geodynamics development.
The total length of the cliff edges at the Szczecin Lagoon is 20.7 km which constitutes 15.3%
of the shoreline of the reservoir.
One of the cliffs with a length of 600 m is located on the North East of Nowe Warpno,
near Miroszewo. It is located on both sides of the Nowowarpieński Peninsula at the southern
most tip of the Szczecin Lagoon. Here is undercut Odra-level flood plains. According to the
classification of Musielak and Wochna (2005) are the right cliffs, which occur over the Lagoon of seven sections with a total length of 11.6 km. Height of a cliff in Miroszewo ranges
from about 2 m in the eastern part to about 5.5 m in the middle, then again decreases to about
1.5 m in the western part. On the outskirts of the cliff there is a fairly extensive terrace with
erratics localized there that come from the cliff. The rate of retreat has been set at about
0.5 m to 2 m/year. Throughout the present section of the coast, at the foot of the cliff is
a narrow beach (5-11 m wide), consisting of fine sand, with interbeds characteristic heavy
minerals. The precise identification of the geological structure of Miroszewo cliff outcrops
were made in the five research positions.
For the entire of 600 m section of the cliff edge, located near Miroszewo, there has been
prepared a map of geodynamic on a scale of 1:10 000, which indicate the presence of active
and dead cliff, as well as the approximate extent of the underwater abrasion terraces, directions of sedimentary material transport, and of the direction of the stream sediment determined on the basis of indicators.
43
Stanisław Musielak
Zakład Geomorfologii Morskiej,
Instytut Nauk o Morzu
Wydział Nauk o Ziemi
Uniwersytet Szczeciński
ul. Mickiewicza 18
70-383 Szczecin
[email protected]
Sylwia Wochna-Bartnik
Zakład Geomorfologii Morskiej,
Instytut Nauk o Morzu
Wydział Nauk o Ziemi
Uniwersytet Szczeciński
ul. Mickiewicza 18
70-383 Szczecin
[email protected]
Marta Arent
Zakład Geomorfologii Morskiej,
Instytut Nauk o Morzu
Wydział Nauk o Ziemi
Uniwersytet Szczeciński
ul. Mickiewicza 18
70-383 Szczecin
[email protected]
Krzysztof Skrzypiński
Zakład Geomorfologii Morskiej,
Instytut Nauk o Morzu
Wydział Nauk o Ziemi
Uniwersytet Szczeciński
ul. Mickiewicza 18
70-383 Szczecin
krzysztof.skrzypiń[email protected]
44