ZASTOSOWANIE METOD GEOFIZYCZNYCH DO BADAŃ OSADÓW KENOZOICZNYCH I ZABURZEŃ GLACITEKTONICZNYCH NA PRZYKŁADZIE POŁUDNIOWEJ WARMII

Redaktor naukowy: Wojciech MORAWSKI



ZASTOSOWANIE METOD GEOFIZYCZNYCH DO BADAŃ OSADÓW KENOZOICZNYCH I ZABURZEŃ GLACITEKTONICZNYCH NA PRZYKŁADZIE POŁUDNIOWEJ WARMII

Piotr KRZYWIEC¹, Wojciech MORAWSKI¹, Jerzy TWAROGOWSKI<sup>1   

1</sup> Państwowy Instytut Geologiczny, ul. Rakowiecka 4, 00-975 Warszawa

str. 5–12

Abstrakt. W artykule dokonano przeglądu metod geofizycznych stosowanych do płytkich badań geologicznych obejmujących osady kenozoiczne, ze szczególnym uwzględnieniem zagadnień wchodzących w zakres szeroko rozumianej kartografii geologicznej. Do zilustrowania zastosowań danych geofizycznych uzyskanych różnymi metodami wykorzystano materiały pozyskane w trakcie realizacji prac badawczych prowadzonych w Państwowym Instytucie Geologicznym. Omówiono analizę półszczegółowego zdjęcia grawimetrycznego, metody elektrooporowe, płytką sejsmikę refleksyjną wysokiej rozdzielczości oraz inne, rzadziej stosowane metody geofizyczne. W pracy przeprowadzono krytyczną dyskusję zalet i ograniczeń poszczególnych metod, co ma służyć promocji pełniejszego niż dotychczas wykorzystania badań geofizycznych w różnorodnych pracach geologicznych, również dla potrzeb praktycznych, np. ochrony środowiska.

Słowa kluczowe: grawimetria, geoelektryka, obrazowanie elektrooporowe, sejsmika refleksyjna, kartografia geologiczna, ochrona środowiska.      



BADANIA GEOELEKTRYCZNE OSADÓW KENOZOICZNYCH W REJONIE ORŁOWA (POŁUDNIOWA WARMIA)

Jerzy TWAROGOWSKI 
 
Państwowy Instytut Geologiczny, ul. Rakowiecka 4, 00-975 Warszawa

str. 13–36

Abstrakt. Badania geoelektryczne w wersji obrazowania elektrooporowego wykonano na obszarze testowym w rejonie Orłowa (S Warmia) jako uzupełniające do profilowań sejsmicznych, wzdłuż tych samych profili. W latach ubiegłych na tym samym obszarze wykonywano liczne badania elektrooporowe w wersji sondowań elektrooporowych dla celów hydrogeologicznych, surowcowych i kartograficznych. Aktualnie dokonano szczegółowej analizy geoelektrycznych materiałów archiwalnych w celu porównania ich z wynikami badań przeprowadzonych przy użyciu nowej metody. Omówiono parametry i procedurę pomiarów w metodzie obrazowania elektrooporowego i sposób interpretacji uzyskanych wyników. Przy interpretacji wyników wykorzystano dane archiwalnych prac geoelektrycznych, profilowań sejsmicznych oraz profile otworów archiwalnych i ostatnio wykonanych sond mechanicznych. Uzyskane wyniki wskazują, że metoda geoelektryczna w wersji obrazowania elektrooporowego daje większą rozdzielczość niż dotychczas stosowana powszechnie metoda sondowań elektrooporowych, w szczególności w strefie przypowierzchniowej. W strefie tej testowana metoda jest dobrym uzupełnieniem dla badań sejsmicznych (metodą płytkiej sejsmiki refleksyjnej wysokiej rozdzielczości), która na małych głębokościach nie pokazuje rejestracji, lub rejestracje te są prawie nieczytelne. Badania metodą obrazowania elektrooporowego okazały się również bardzo przydatne do badania stref deformacji glacitektonicznych, szczególnie w przypadku struktur o stromych kształtach, słabo czytelnych na profilach sejsmicznych. Testowana metoda daje możliwość śledzenia zmian oporności wzdłuż przekroju niemal w sposób ciągły, co otwiera nowe możliwości badawcze właśnie w przypadku bardo dużej zmienności poziomej będącej np. wynikiem stromo stojących a wąskich zaburzeniowych struktur glacitektonicznych np. fałdów, nasunięć, czy wypiętrzeń o diapirowych kształtach, które są praktycznie niewykrywalne innymi metodami. W pracy omówiono kolejno 6 profili o bardzo skomplikowanej i zaburzonej glacitektonicznie sekwencji osadów kenozoicznych. Testowana metoda pozwala na natychmiastową analizę badanych profili jeszcze na etapie prac terenowych, co pozwoliło na punktowe potwierdzanie uzyskiwanych danych głębokimi sondami, wykonywanymi wiertnicą mechaniczną. Omówione badania geoelektryczne pozwoliły również na precyzyjne prześledzenie stref odwodnionych związanych z deniwelacjami lokalnymi (wysokie zbocza), jak również drenażem podziemnym — sufozją, a także wywołanych antropogenicznym zasoleniem.

Słowa kluczowe: badania geofizyczne, geoelektryka, obrazowanie elektrooporowe, glacitektonika, osady kenozoiczne, południowa Warmia.      



BADANIA METODĄ PŁYTKIEJ SEJSMIKI REFLEKSYJNEJ WYSOKIEJ ROZDZIELCZOŚCI OSADÓW KENOZOICZNYCH W REJONIE ORŁOWA (POŁUDNIOWA WARMIA)

Piotr KRZYWIEC¹, Wojciech MORAWSKI¹, Piotr ZIENTARA¹, Waldemar JÓŹWIAK<sup>1   

1</sup> Państwowy Instytut Geologiczny, ul. Rakowiecka 4, 00-975 Warszawa

str. 37–54

Abstrakt. W celu szerszego wdrożenia metody płytkiej sejsmiki refleksyjnej wysokiej rozdzielczości do rozpoznawania skomplikowanych profili osadów kenozoicznych i struktur glacitektonicznych zastosowano m.in. tę metodę do badań na obszarze testowym, w rejonie Orłowa. Siatkę profili sejsmicznych (łącznie ponad 22 km) wykonano w dwóch etapach stosując różne parametry pomiarów. Profilami sejsmicznymi stwierdzono system kompresyjnych deformacji glacitektonicznych zdefiniowany jako piętrowo występujące nasunięcia glacitektoniczne zakorzenione do głębokości 300 m. W nasunięciach tych zaangażowane są osady od oligocenu do plejstocenu włącznie. Zlokalizowano również diapirowe wyciśnięcia osadów miocenu. W opracowaniu przedstawiono metodykę prac polowych, przetwarzania danych geofizycznych oraz metodykę kompleksowej interpretacji geologicznej z wykorzystaniem tych danych w nawiązaniu do informacji z otworów wiertniczych. Interpretacja geologiczna objęła wyznaczenie poziomów litostratygraficznych i powierzchni strukturalnych. Szczegółowo omówiono 9 krzyżujących się profili sejsmicznych, które pozwoliły na przestrzenną interpretację struktur glacitektonicznych. Profile sejsmiczne są dobrze czytelne poniżej głębokości 50 m i doskonale odwzorowują nieciągłe struktury połogie.

Słowa kluczowe: płytka sejsmika refleksyjna wysokiej rozdzielczości, glacitektonika, osady kenozoiczne, południowa Warmia.      



PALEOGEN I NEOGEN POŁUDNIOWEJ WARMII

Marcin PIWOCKI   

Państwowy Instytut Geologiczny, ul. Rakowiecka 4, 00-975 Warszawa

str. 55–72

Abstrakt. W okolicach Orłowa na N od Nidzicy poznane zostały osady paleogenu (paleocen, eocen, oligocen) oraz neogenu (miocen, niższy pliocen). Ich podłoże stanowi górny mastrycht a grubość waha się w szerokich granicach (140–400 m). Paleocen reprezentuje formacja puławska (piaskowce kwarcowo-glaukonitowe z wkładkami wapieni i margli) z fauną danu. Eocen środkowy i górny tworzy formacja pomorska (piaski kwarcowo-glaukonitowe, wyżej iłowce i mułowce). Do oligocenu należy formacja mosińska dolna (piaski kwarcowo-glaukonitowe ze żwirem i fosforytami), formacja czempińska (mułowce piaszczyste z cienkimi pokładami węgla brunatnego) oraz formacja mosińska górna (piaski kwarcowo-glaukonitowe). Formacje te tworzyły się w rupelu. Do środkowego i górnego miocenu należy formacja adamowska (piaski kwarcowe z przeławiceniami węglistych iłów) oraz formacja poznańska (iły i mułki z wkładkami piasku, w dolnej części profilu zwykle pokłady węgla brunatnego). Najwyższe partie formacji poznańskiej należą zapewne do pliocenu. Paleogen i neogen okolic Nidzicy jest mocno zaburzony glacitektonicznie.

Słowa kluczowe: litostratygrafia, paleogen, neogen, południowa Warmia.      



STRATYGRAFIA I PALEOGEOGRAFIA CZWARTORZĘDU POŁUDNIOWEJ WARMII

Wojciech MORAWSKI
   
Państwowy Instytut Geologiczny, ul. Rakowiecka 4, 00-975 Warszawa

str. 73–80

Abstrakt. Obszar badań obejmuje: fragment zdenudowanej wysoczyzny nidzickiej z okresu stadiału mławy zlodowacenia warty pozbawionej form akumulacyjnych (część południowa), pozbawioną form akumulacyjnych strefę maksymalnego zasięgu stadiału głównego zlodowacenia wisły (część środkowa) oraz obszar sandrowy z fragmentami wysoczyzny tego stadiału w rejonie Olsztynka i Jedwabna (część północna). Głównymi elementami rzeźby obszaru w obrębie zasięgu ostatniego zlodowacenia są rynny polodowcowe i tarasy sandrowe. Podłoże osadów plejstoceńskich stanowi seria osadów górnego miocenu, których powierzchnia stropowa wykazuje deniwelacje do 300 m, spowodowane głównie glacitektonicznymi wypiętrzeniami (spiętrzone nasunięcia i wyciśnięcia diapirowe) miejscami do powierzchni terenu. Na badanym obszarze rozpoznano otworami wiertniczymi i badaniami geofizycznymi 8 poziomów morenowych wraz z osadami dzielącymi, które zostały szczegółowo omówione. Szczegółowe badania, w tym kartowanie geologiczne w skali 1:5000 z dokumentacją otworową, przeprowadzono w rejonie Łyna–Orłowo (ok. 30 km2) stanowiącym obszar kompleksowego testowania metod geofizycznych. Na podstawie wykonanych badań sejsmicznych i elektrooporowych przedstawiono szczegółową interpretację stratygraficzną i strukturalną sięgającą do stropu kredy. Została ona zilustrowana 9 krzyżującymi się przekrojami geologicznymi. Głównym elementem strukturalnym są zaburzenia glacitektoniczne rozpoznane do głębokości ok. 300 m, w które zaangażowane są osady od oligocenu do zlodowacenia odry. Są to piętrowo ułożone nasunięcia (łuski) glacitektoniczne i wypiętrzenia diapirowe. Obszar badań stanowi południowo-zachodni fragment warmińskiej prowincji sedymentacyjnej plejstocenu, która cechuje się przewagą procesów erozyjnych nad sedymentacją glacjalną w całym plejstocenie, występowaniem licznych luk sedymentacyjnych obejmujących w szczególności interglacjały. Charakterystyczna jest tu nieciągłość poziomów glacjalnych i ich zróżnicowanie w położeniu pionowym, występowanie miąższych serii osadów wodnolodowcowych oraz lokalnych zastoisk usytuowanych na różnych poziomach.

Słowa kluczowe: geomorfologia, glacitektonika, paleogeografia, badania geofizyczne, stratygrafia plejstocenu, południowa Warmia.      



STRUKTURY GLACITEKTONICZNE POŁUDNIOWEJ WARMII

Wojciech MORAWSKI
 
Państwowy Instytut Geologiczny, ul. Rakowiecka 4, 00-975 Warszawa

str. 81–108

Abstrakt. Praca przedstawia struktury glacitektoniczne różnych generacji genetycznych i różnego wieku stwierdzone w rejonie Nidzica–Orłowo–Olsztynek (płd. Warmia). Z odsłonięć opi- sano spiętrzenia proglacjalne — struktury kompresyjne spowodowane tangencjalnym naciskiem czoła lądolodów środkowopolskich oraz lądolodu stadiału głównego zlodowacenia wisły w jego maksymalnym zasięgu. Wergencja tych struktur pozwoliła na wyznaczenie lokalnych kierunków zaburzającego ruchu lądolodu. Do badania głęboko zakorzenionych struktur glacitektonicznych zastosowano kompleksowo badania geofizyczne, a w szczególności płytką sejsmikę refleksyjną wysokiej rozdzielczości, uzupełnioną w strefie przypowierzchniowej obrazowaniem elektrooporowym. W rejonie Orłowa stwierdzono seryjne (forma dupleksu) nasunięcia glacitektoniczne (łuski) sięgające do głębokości ok. 300 m. W zaburzenia te zaangażowane są osady od oligocenu do plejstocenu włącznie. Nasunięcia mają wergencję ku NE czyli przeciwną do generalnego kierunku nasuwania się lądolodów na Niżu Polskim. Wydają się one powtarzać skłon strukturalny stwierdzony w ułożeniu warstw osadów od stropu kredy do miocenu włącznie. Nasunięcia powstały prawdopodobnie w wyniku nacisku lądolodu na podłoże przed lub w trakcie zlodowacenia odry. Z rejonu Orłowa opisano również wypiętrzenia diapirowe ilastych osadów mioceńskich wyciśniętych subglacjalnie w wyniku nacisku na podłoże lądolodu stadiału głównego zlodowacenia wisły. Wyciśnięcia te zostały prawdopodobnie zainicjowane przez głębokie rozcięcie podłoża subglacjalną rynną Łyny. W pracy przedstawiono poszcze- gólne typy struktur oraz przedyskutowano ich genezę. Prezentowane w niniejszym opracowaniu wyniki otwierają nowy etap badań nad głęboko zakorzenionymi zaburzeniami glacitektonicznymi.

Słowa kluczowe: glacitektonika, badania geofizyczne, osady kenozoiczne, południowa Warmia.      


KOMPLEKSOWE ZASTOSOWANIE METOD GEOFIZYCZNYCH DO BADAŃ OSADÓW KENOZOICZNYCH NA PRZYKŁADZIE POŁUDNIOWEJ WARMII

Wojciech MORAWSKI¹, Waldemar JÓŹWIAK¹, Piotr KRZYWIEC¹, Leszek MARKS¹, Zdzisław PETECKI¹, Jerzy TWAROGOWSKI¹, Piotr ZIENTARA<sup>1   

1</sup> Państwowy Instytut Geologiczny, ul. Rakowiecka 4, 00-975 Warszawa

str. 109–142

Abstrakt. W pracy przedstawiono przegląd możliwości kompleksowego stosowania różnych metod geofizycznych w badaniach geologicznych, szczególnie kartograficznych, obejmujących osady kenozoiczne w strefach przypowierzchniowych. Omówiono wyniki badań nad kompleksowym zastosowaniem tych metod do rozpoznawania skomplikowanych profili osadów kenozoicznych oraz zaburzających je struktur glacitektonicznych w rejonie Orłowo–Nidzica (płd. Warmia). Analiza półszczegółowego zdjęcia grawimetrycznego dała szereg informacji dotyczących przestrzennego zasięgu struktur kopalnych rozpoznanych punktowo innymi metodami (np. otworami wiertniczymi). Geoelektryczna metoda obrazowania elektrooporowego dzięki dużemu zagęszczeniu punktów pomiarowych umożliwiła rozpoznanie wąskich i stromo stojących struktur, co jest nieosiągalne innymi metodami. Metoda ta doskonale uzupełniła w strefie przypowierzchniowej dane uzyskane metodą płytkiej sejsmiki refleksyjnej wysokiej rozdzielczości, która pozwoliła na precyzyjne rozpoznanie nasunięć glacitektonicznych zakorzenionych na głębokości do 300 metrów. W pracy przedstawiono metodykę kompleksowej interpretacji geologicznej danych geofizycznych uzyskanych kilkoma metodami, dla tych samych przekrojów. Ponadto przytoczono przykłady wzajemnego uzupełniania się danych uzyskanych poszczególnymi metodami geofizycznymi.

Słowa kluczowe: płytkie badania geofizyczne, półszczegółowe zdjęcie grawimetryczne, geoelektryka, obrazowanie elektrooporowe, sejsmika refleksyjna, kartografia geologiczna, osady kenozoiczne, południowa Warmia.