Skiriu M a m a i 2 VILNIAUS UNIVERSITETAS GAMTOS TYRIM Ų CENTRAS GEOLOGIJOS IR GEOGRAFIJOS INSTITUTAS Violeta Pukelyt ė Baltr ūnien ė GEOLOGIN ĖS STRUKT ŪROS ĮTAKA GEOMORFOLOGINI Ų RAJON Ų RAIDAI (PIET Ų LIETUVOS PAVYZDŽIU) Daktaro disertacija Fiziniai mokslai, fizin ė geografija (06 P) Vilnius, 2014 3 Disertacija rengta 2009–2012 metais Gamtos tyrimo centro Geologijos ir geografijos institute Mokslinis vadovas prof. habil. dr. Algimantas Česnulevi čius (Vilniaus universitetas, fiziniai mokslai, fizin ė geografija – 06 P). 4 TURINYS ĮVADAS..............................................................................................................7 1. ANKSTESNI Ų TYRIM Ų APŽVALGA......................................................13 1.1. Strukt ūriniai geomorfologiniai tyrimai...........................................13 1.2. Ikikvarterini ų uolien ų paviršiaus tyrimai ir rajonavimas................14 1.3. Pleistoceno storym ės paleopavirši ų tyrimai....................................20 1.4. Paleogeografin ės raidos poledynmetyje tyrimai ir geomorfologinis rajonavimas........................................................21 2. DARBO METODIKA...................................................................................33 2.1. Ikikvarterini ų uolien ų paviršiaus rajonavimas................................33 2.2. Paleo įrėži ų užpildo strukt ūros įvertinimas......................................36 2.3. Pleistoceno storym ės paleopaviršių tyrimas...................................37 2.4. Geomorfologini ų rajon ų litomorfogenetin ės strukt ūros tyrimai.....43 3. TYRIM Ų REZULTATAI.............................................................................48 3.1. IKIKVARTERINI Ų UOLIENŲ PAVIRŠIUS IR JO PALEOGEOMORFOLOGINIS RAJONAVIMAS........................48 3.1.1. Bendrieji ikikvarterini ų uolien ų paviršiaus bruožai..........48 3.1.2. Paleo įrėži ų paplitimas, kilm ė ir j ų užpildas......................50 3.1.3. Ikikvarterini ų uolien ų paviršiaus paleogeomorfologinis rajonavimas.........................................................................51 5 3.2. KVARTERO NUOGUL Ų STORYM ĖS YPATUMAI..................57 3.2.1. Bendrieji kvartero nuogul ų storio ir paplitimo bruožai.....57 3.2.2. Pagrindiniai pleistoceno storym ės paleopaviršiai.............59 3.3. PIET Ų LIETUVOS PAVIRŠIAUS YPATUMAI..........................65 3.3.1. Paleogeografin ė raida poledynmetyje...............................65 3.3.2. Žemyniniai eoliniai dariniai ir j ų paplitimas.....................72 3.3.3. Geomorfologini ų rajon ų litomorfogenetin ė strukt ūra.......75 3.4. GEOLOGIN ĖS STRUKT ŪROS IR GEOMORFOLOGINI Ų RAJON Ų S ĄSAJOS......................................................................98 3.4.1. Geologin ės strukt ūros koreliacija su geomorfologini ų rajon ų erdvine sklaida.........................................................98 3.4.2. Geologin ės strukt ūros įtaka eolini ų darini ų paplitimui...105 3.4.3. Ikikvarterini ų uolien ų paviršiaus ir kvartero storym ės įtaka geomorfologini ų rajon ų raidai.................................109 IŠVADOS........................................................................................................119 LITERAT ŪROS S ĄRAŠAS...........................................................................121 PRIEDAI.........................................................................................................141 I. Autor ės mokslo darb ų disertacijos tema s ąrašas............................141 II. Lietuvo paviršiaus rajonavimo darb ų (1920–1940 m.) suvestin ė..146 III. Darbe naudot ų gr ęžini ų sąrašas......................................................149 6 ĮVADAS ,,Mokslas nebuvo ir niekuomet nebus užbaigta knyga. Kiekvienas svarbus laim ėjimas iškelia nauj ų klausim ų, o visokia raida ilgainiui susiduria su naujais, kaskart vis didesniais sunkumais“ Albertas Einšteinas Problemos formulavimas Pastaraisiais dešimtme čiais paskelbta daug duomen ų apie geologin ės strukt ūros (geofizini ų anomalij ų, tektonin ės sandaros ir jos neotektoninio akty- vumo, nuogul ų sud ėties, paleopavirši ų morfologijos ir pan.) įtak ą paviršini ų reljefo kompleks ų (morenini ų aukštum ų ir lygum ų, terasini ų lygi ų ir upi ų sl ė- ni ų, eolini ų masyv ų ir kt.) paplitimui, susidarymo s ąlygoms bei paleogeografi- nei raidai. Ta čiau specialiai tuo poži ūriu tirt ų objekt ų Lietuvoje ir tam skirt ų darb ų nėra daug. Tod ėl iki pastarojo meto išlieka problema: kiek gi ši įtaka dėsninga ir b ūdinga žemynini ų apled ėjim ų teritorijoms, kaip ir kokiais meto- dais ji gali b ūti įvertinama, koks geomorfologinio paveldimumo pob ūdis ir mastas. Darbo aktualumas Nagrin ėjama problema susijusi su aktuali ų klausim ų sprendimu kasdieni- nėje praktikoje. Informacija apie konkre čių geomorfologini ų kompleks ų sąsa- jas su geologine strukt ūra padeda aiškiau suprasti ši ų kompleks ų atsiradimo priežastis, specifini ų (sm ėling ų, žvyring ų, morenini ų, kai čios sud ėties) nuogul ų storymi ų susidarym ą, geoekologines s ąlygas. Tokie duomenys labai svarb ūs teritorij ų planavimui, vietovi ų geoekologini ų s ąlyg ų vertinimui, kai kuri ų nau- ding ųjų iškasen ų, ypa č požeminio vandens, ištekli ų prognozavimui. Pavirši ų paleogeografin ės raidos tyrimai svarb ūs paleoekosistem ų bei paleoaplink ų rai- dos atk ūrimui. 7 Tyrimo objektas Tai Piet ų Lietuvos geomorfologiniai rajonai ir j ų gelmi ų geologin ė strukt ūra, kuri suprantama kaip Žem ės plutos strukt ūrini ų komponent ų (geofi- zini ų lauk ų ir j ų anomalij ų, tektonini ų zon ų, uolien ų sl ūgsojimo form ų, paleo- pavirši ų ir kt.) visuma. Tyrimui pasirinkta Lietuvos dalis pasižymi didele geo- morfologini ų rajon ų įvairove ir, ko gero, didžiausiu geologiniu-geomorfo- loginiu ištirtumu (1 pav.). 1 pav. Tyrim ų teritorijos situacin ė schema Darbo tikslas Šio darbo tikslas – Piet ų Lietuvos pavyzdžiu įvertinti geologin ės strukt ū- ros įtak ą paviršiaus geomorfologini ų kompleks ų (rajon ų) raidai. 8 Darbo uždaviniai Tikslui pasiekti reik ėjo spr ęsti šiuos uždavinius: 1. Atlikti ankstesni ų geomorfologini ų tyrim ų bei geomorfologinio ir pa- leogeomorfologinio rajonavimo darb ų analiz ę. 2. Atlikti nauj ą ikikvarterini ų uolien ų paviršiaus paleogeomorfologin į ra- jonavim ą bei pleistoceno storym ės pagrindini ų paleopavirši ų analiz ę. 3. Įvertinti dabartinio paviršiaus geomorfologini ų rajon ų litomorfogeneti- nę strukt ūrą ir paleogeografin ę raid ą poledynmetyje. 4. Įvertinti gilumin ės geologin ės strukt ūros sąsajas su dabartini ų geomor- fologini ų rajon ų sklaida. 5. Įvertinti ikikvarterini ų uolien ų paviršiaus ir pleistoceno paleopavirši ų sąsajas su dabartini ų geomorfologini ų rajon ų sklaida. Tyrim ų metodika Šiame darbe remiamasi kompleksini ų tyrim ų metodologija, kuri pagr įsta vienalaikiu nuogul ų kilm ės, morfologijos ir litologijos kriterij ų taikymu geo- morfologini ų rajon ų homogeniškumui – litomorfogenetinei strukt ūrai – įvertin- ti. Taip pat darbe taikytas etalonini ų objekt ų tyrimo principas, leid ęs detalizuoti kai kuriuos geomorfologinius ir geologinius procesus (paleo įrėži ų užpildym ą, eolini ų masyv ų susidarym ą). Darbe buvo taikyti ikikvarterini ų uolien ų paviršiaus paleogeomorfologi- nio rajonavimo, geomorfologini ų rajon ų litomorfogenetin ės strukt ūros tyrimo, paleo įrėži ų užpildo įvertinimo, morenini ų nuogul ų sud ėties santykin ės entropi- jos apskai čiavimo metodai, taip pat paleopavirši ų ir dabartinio paviršiaus sta- tistinio palyginimo koreliacin ės analiz ės metodas, panaudojant Surfer ir Excel programas. 9 Darbo mokslinis naujumas Darbe atliktas naujas ikikvarterini ų uolien ų paviršiaus rajonavimas ir įvertintas pleistoceno storym ės paleopavirši ų skyrimo patikimumas bei j ų pa- našumas, taikant koreliacin ės analiz ės metod ą. Sudarytas naujas 1:200 000 mastelio litomorfogenetinio rajonavimo žem ėlapis, o išskirtuose geomorfolo- giniuose rajonuose įvertinta paleogeografin ė raida poledynmetyje. Darbe pa- si ūlyta reljefo geomorfologinio paveldimumo koncepcija, teigianti, kad regio- no geomorfologini ų rajon ų raida yra susieta su geologine sandara, kuri ą sąly- gojo tektonin ė strukt ūra ir jos neotektoninis aktyvumas. Nustatyti koreliaciniai ryšiai tarp dabartinio paviršiaus ir ikikvarterini ų uolien ų bei pleistoceno story- mės paleopaviršių. Darbo rezultat ų praktin ė reikšm ė Ji siejama su geomorfologini ų rajon ų litomorfogenetin ės strukt ūros nusta- tymu, išskiriant mažesnius teritorinius vienetus – mikrorajonus, įvertinant j ų sklaid ą, morfologij ą ir geologin ę sandar ą. Litomorfogenetiniai mikrorajonai yra apibr ėžtos teritorijos ekosistemos mineralinis substratas, kartu su kitomis ekosistemos sudedamosiomis dalimis sudarantis unikal ų kraštovaizd į (landšaf- tą). Geomorfologinis paveldimumas padeda aiškiau suprasti nuogul ų susida- rym ą, o tai yra svarbu prognozuojant kai kuri ų nauding ųjų iškasen ų paplitim ą, vertinant vietovi ų geoekologines s ąlygas. Pavirši ų paleogeografin ės raidos ty- rimai svarb ūs paleoekosistem ų raidos rekonstrukcijoms bei paleoaplink ų raidos istorijos atk ūrimui. Įvertinus tiriam ą teritorij ą dar ir ekogeologiniu poži ūriu, nusta čius joje technogeninio poveikio mast ą, gautus rezultatus galima panau- doti teritorij ų planavimui – generalini ų plan ų, rajon ų kraštotvarkos projekt ų, specializuotos veiklos vystymo schem ų sudarymui. 10 Pagrindiniai ginami teiginiai 1. Piet ų Lietuvos geomorfologiniai rajonai – stamb ūs geomorfoginiai kompleksai, suformuoti vieno ar keli ų vyraujan čių geologini ų-geomorfologini ų proces ų, pasižymi savita paleogeografine