Monitoring geodynamic processes using geodetic and gravimetric methods: an example from the Western Carpathians (South Poland)

• Autorzy: Łój M. , Madej J. , Porzucek S. , Zuchiewicz W.

Warianty tytułu

PL

Monitoring procesów geodynamicznych z wykorzystaniem metod geodezyjnych i grawimetrycznych: przykład z Karpat Zachodnich (Polska południowa)

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Multidisciplinary studies conducted along two geodynamic test transects across the Polish segment of the Western Carpathians, crossing the Orava Basin in the west and the Pieniny Klippen Belt and Magura Nappe along the Dunajec River valley in the east, included gravity and geodetic surveys as well as geological investigations. Gravity and geodetic surveys were carried out annually in years 2004-2006. Their results appear to suggest recent subsidence of the Orava Basin, particularly intensive in a Quaternary graben in the northern part of the area, confirming conclusions derived from geomorphic analyses. Data obtained for the Dunajec River transect do not show any particular differentiation among individual benchmarks, what can point to either minor uplift of the entire area, minimal differences between successive slices of the Magura Nappe and the Pieniny Klippen Belt, or both. Horizontal displacements of benchmarks, different for the western and eastern transects, towards the west and SW as well east and SE, respectively, can result from general uplift of the area comprised between these transects. On the other hand, the N to NNE-oriented vectors of recent horizontal motions, observed for stations located south of the Pieniny Klippen Belt, point to the ongoing NNE-directed push of the ALCAPA block.

PL

Zintegrowane studia grawimetryczne, geodezyjne i geologiczno-geomorfologiczne przeprowadzono na dwóch profilach przecinających szereg jednostek środkowej części Karpat polskich, wykazujących zróżnicowane tendencje neotektoniczne: w poprzek Kotliny Orawskiej na zachodzie oraz wzdłuż beskidzkiego przełomu Dunajca na wschodzie. Pomiary grawimetryczne i geodezyjne wykonywano corocznie w okresie 2004--2006. Ich wyniki wskazują na współczesną subsydencję Kotliny Orawskiej, szczególnie intensywną w obrębie rowu Wróblówki. Dane uzyskane dla profilu Dunajca nie ujawniają większego zróżnicowania pomiędzy poszczególnymi punktami pomiarowymi, co może sugerować słabe wypiętrzanie całego obszaru i/lub minimalne różnice mobilności kolejnych łusek płaszczowiny magurskiej oraz pienińskiego pasa skałkowego. Przemieszczenia poziome reperów usytuowanych w obrębie Karpat zewnętrznych, a skierowane ku zachodowi i SW w profilu zachodnim oraz ku wschodowi i SE w profilu wschodnim, mogą odzwierciedlać wypiętrzanie obszaru ograniczonego profilami, tj. masywu Gorców. Natomiast skierowane ku północy i NNE wektory współczesnych ruchów poziomych dla stanowisk ulokowanych na południe od pienińskiego pasa skałkowego zdają się wskazywać na nadal aktywny nacisk bloku ALCAPA ku NNE.

Słowa kluczowe

EN

temporal gravity changes; neotectonics; Western Carpathians; South Poland

PL

neotektonika; czasowe zmiany przyspieszenia siły ciężkości; Karpaty Zachodnie; Polska Południowa

• Wydawca: Wydawnictwa AGH
• Czasopismo: Geologia / Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie
• Rocznik: 2009
• Tom: T. 35, z. 2
• Strony: 217--247
• Opis fizyczny: Bibliogr. 79 poz., rys.

Twórcy

autor

Łój M.

• Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Geologii, Geofizyki i Ochrony Środowiska; al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

autor

Madej J.

• Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Geologii, Geofizyki i Ochrony Środowiska; al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

autor

Porzucek S.

• Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Geologii, Geofizyki i Ochrony Środowiska; al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

autor

Zuchiewicz W.

• Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Geologii, Geofizyki i Ochrony Środowiska; al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków

Bibliografia

• Aleksandrowski P., 1985. Structure of the Mt. Babia Góra region, Magura nappe, Western Outer Carpathians: An interference of West and East Carpathian fold trends. Annales Societatis Geologorum Poloniae, 55, 375-422.
• Amalvict M., Hinderer J., Makinen J., Rosat S. & Rogister Y., 2004. Long-term and seasonal gravity changes at the Strasbourg station and their relation to crustal deformation and hydrology. Journal of Geodynamics, 38, 343-353.
• Bac-Moszaszwili M., 1993. Struktura zachodniego zakończenia masywu tatrzańskiego. Annales Societatis Geologorum Poloniae, 63, 167-193 (in Polish, with English summary).
• Barlik M., 1993. Satelitarno-grawimetryczna metoda badań zmian geometrii pola siły ciężkości. Proceedings of Symposium "Współczesne problemy podstawowych sieci geodezyjnych ", Warszawa 28-29.10.1993 (in Polish).
• Barlik M., 2000. Gravimetric investigations of geodynamic phenomena in the East Sudety Mts. and Fore-Sudetic Block. Reports on Geodesy, 7, 53, 35-41.
• Barlik M., Czarnecka K., Czarnecki K., Olszak T., Pachuta A., Szpunar R& Walo J., 2003. Geodynamic behaviour in the Pieniny Klippen Belt test field - an attempt of interpretation. Abstracts. The 7th Czech-Polish-Slovak Workshop "On recent geodynamics of the Sudeten and adjarent areas ", Ramzova 23-25.10.2003, Institute of Rock Structure and Mechanics, Academy of Sciences of the Czech Republic, Prague, p. 7.
• Barlik M., Olszak T. & Pachura A., 2004. Ten years of gravimetric monitoring on the points of geodynamic networks in the Sudety Mts. Acta Geodynamica et Geomaterialia, 1, 3 (135}, 91-95.
• Baumgart-Kotarba M., 1983. Kształtowanie koryt i teras rzecznych w warunkach zróżnicowanych ruchów tektonicznych (na przykładzie wschodniego Podhala). Prace Geograficzne Instytutu Geografii i Przestrzennego Zagospodarowania PAN, 145, 1-133 (in Polish, with English summary).
• Baumgart-Kotarba M., 1991-1992. Rozwój geomorfologiczny Kotliny Orawskiej w warunkach ruchów neotektonicznych. Studia Geomorphologica Carpatho-Balcanica, 25-26, 3-28 (in Polish, with English summary).
• Baumgart-Kotarba M., 1996. On origin and age of the Orava Basin, West Carpathians. Studia Geomorphologica Carpatho-Balcanica, 30, 101-116.
• Baumgart-Kotarba M., 2000. Tectonique quaternaire de la depression d'Orava (Carpathes occidentales). Geomorphologie: relief, processus, environnement, 1, 61-68.
• Baumgart-Kotarba M., Dec J. & Ślusarczyk R., 2001. Quaternary tectonic grabens of Wróblówka and Pieniążkowice and their relation to Neogene strata of the Orava Basin and Pliocene sediments of the Domański Wierch Series in Podhale, Polish West Carpathians. Studia Geomorphologica Carpatho-Balcanica, 35, 101-119.
• Baumgart-Kotarba M., Marcak H. & Marton E., 2004. Rotation along the transverse transforming Orava strike-slip fault: based on geomorphological, geophysical and paleomagnetic data (Western Carpathians). Geologica Carpathica, 55, 219-226.
• Becker M., Groten E., Lewi E., Marson I. & Palmieri F., 1994. Repeated precise gravity measurements in the Friuli seismic risk area. Proceedings of the 8th International Symposium on Recent Crustal Movements, Kobe, Japan.
• Birkenmajer K., 1979. Przewodnik geologiczny po pienińskim pasie skałkowym. Wydawnictwa Geologiczne, Warszawa, 1-236 (in Polish).
• Cacoń S., Kopecky J., Kaczałek M., Mąkolski K., Kapłon J., Kontny B. & Bosy J., 2003. Results of the geodynamic investigations on the Stołowe Mts research area. Acta Montana, Ser. A. Geodynamics, 24, 131, 109-116.
• Crossley D., Hinderer J. & Boy J.-P., 2005. Time variation of the European gravity field from superconducting gravimeters. Geophysical Journal International, 161, 257-264.
• Czarnecka K., 1986. Uwarunkowania strukturalne współczesnych ruchów tektonicznych pienińskiego pasa skałkowego w rejonie Czorsztyna. Przegląd Geologiczny, 34, 556-560 (in Polish, with English summary).
• Czarnecki K., Barlik M., Czarnecka K., Olszak T., Pachuta A., Szpunar R. & Walo J., 2004. Badania geodynamiczne pienińskiego pasa skałkowego w rejonie Czorsztyna. Monografia. Politechnika Warszawska, Wydział Geodezji i Kartografii, Instytut Geodezji Wyższej i Astronomii Geodezyjnej, Warszawa, 1-116 (in Polish, with English summary).
• Dam T.M. van & Olivier F., 1998. Two years of continuous measurements of tidal and nontidal variations of gravity in Boulder, Colorado. Geophysical Research Letters, 25. 393-396.
• Decker K., Nescieruk P., Reiter F., Rubinkiewicz J., Ryłko W. & Tokarski A.K., 1997. Heteroaxial shortening, strike-slip faulting and displacement transfer in the Polish Carpathians. Przegląd Geologiczny, 45, 1070-1071.
• Ekman M. & Makinen J., 1996. Recent postglacial rebound, gravity change and mantle flow in Fennoscandia. Geophysical Journal International, 126, 229-234.
• EI Wahabi A., Ducarme B. & van Ruymbeke M., 200L Humidity and temperature effects on LaCoste & Romberg gravimeters. Proceedings of the 14th International Symposium on Earth Tides, Mizusawa, Japan, Journal of Geodetic Society of Japan, 47, 10-15.
• Fajklewicz Z., 1980. Czasowe zmiany siły ciężkości i ich związek z eksploatacją górniczą. Publications of the Institute of Geophysics, Polish Academy of Sciences, M-3, 134, 191-200 (in Polish, with English summary).
• Fodor L., Csontos L., Bada G., Gyorfi I. & Benkovics L., 1999. Tertiary tectonic evolution of the Pannonian Basin system and neighbouring orogens: a new synthesis of palaeostress data. In: Durand B., Jolivet L., Horvath F. & Seranne M. (eds), The Mediterranean Basins: Tertiary Extension within the Alpine Orogen, Geological Society, London, Special Publications, 156, 295-334.
• Groten E. & Backer M., 1995. Methods and experiences of high precision gravimetry as a tool for crustal movement detection. Journal of Geodynamics, 19, 141-157.
• Guterch B., 2006. Seismic events in the Orava - Nowy Targ Basin, Western Carpathians, November 30, 2004 - December 2005. Acta Geodynamica et Geomaterialia, 3, 3 (143), 85-95.
• Guterch B., Lewandowska-Marciniak H. & Niewiadomski J., 2005. Earthquakes recorded in Poland along the Pieniny Klippen Belt, Western Carpathians. Acta Geophysica Polonica, 53, 27-45.
• Hefty J., 2007. Geo-kinematics of Central and South-East Europe resulting from combination of various regional GPS velocity fields. Acta Geodynamica et Geomaterialia, 4, 4 (148), 173-189.
• Jarosiński M., 1998. Contemporary stress field distortion in the Polish part of the Western Outer Carpathians and their basement. Tectonophysics, 297, 91-119.
• Jarosiński M., 2006. Recent tectonic stress field investigations in Poland: a state of the art. Geological Quarterly, 50, 303-321.
• Jurewicz E., Hercman H. & Nejbert K. 2007. Flowstone-like calcite in the andesite of Jarmuta Mt. - dating the Holocene tectonic activity in the vicinity of Szczawnica (Magura Nappe, Outer Carpathians, Poland). Acta Geologica Polonica, 57, 187-204.
• Keysers Ch. & Kumpel H. K, 2000. Two local precise gravity networks in the Lower Rhine Embayment, Germany. Cahiers du Centre Europeen de Geodynamique et de Seismologie, 207 216.
• Klimaszewski M., 1988. Rzeźba Tatr polskich. Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa, 1-668 (in Polish).
• Kontny B., 2003. Geodezyjne badania współczesnej kinematyki głównych struktur tektonicznych polskich Sudetów i bloku przedsudeckiego na podstawie pomiarów GPS. Zeszyty Naukowe AR we Wrocławiu, 468, Wydział Inżynierii, Kształtowania Środowiska i Geodezji, Rozprawy, 202. 1-146 (in Polish, with English summary).
• Kukulak, J., 1993. Przejawy aktywności ruchów pionowych w rzeźbie zachodniego Podhala. Folia Quaternaria, 64, 151-164 (in Polish, with English summary).
• Łój M., Madej J. & Porzucek S., 2005. The methodology of periodical gravimetric investigations in monitoring geodynamic processes - selected examples. Acta Geodynamica et Geomaterialia, 2, 3, 103-112.
• Łój M., Madej J., Porzucek S. & Zuchiewicz W., 2007. Young tectonics of the Orava Basin and southern part of the Magura Nappe, Polish Western Carpathians, in the light of gravity studies: a new research proposal. Studia Quaternaria, 24, 53-60.
• Makowska A., 2003. Dynamika Tatr wyznaczana metodami geodezyjnymi. Instytut Geodezji i Kartografii, Seria Monograficzna, 6, 1-201, Warszawa (in Polish, with English summary).
• Makowska A. & Jaroszewski W., 1987. O współczesnych ruchach pionowych w Tatrach i na Podhalu. Przegląd Geologiczny, 35, 506-512 (in Polish, with English summary).
• Mrlina J., Spicak A. & Skalsky L., 2003. Non - seismological indication of recent tectonic activity in the West Bohemia earthquake swarm region. Journal of Geodynamics, 35, 221-234.
• Neubauer F., Cloetingh S., Dinu C. & Mocanu V., 1997. Tectonics of the Alpine-Carpathian- -Pannonian region: introduction. Tectonophysics, 272, 93-96.
• Oszast J., 1973. The Pliocene profile of Domański Wierch near Czarny Dunajec in the light of palynological investigations (Western Carpathians, Poland). Acta Palaeobotanica, 14 (1), 1-42.
• Oszast J. & Stuchlik L., 1977. Roślinność Podhala w neogenie. Acta Palaeobotanica, 18 (1), 45-86 (in Polish, with English summary).
• Oszczypko N., 1998. The Western Carpathian Foredeep - development of the foreland basin in front of the accretionary wedge and its burial history (Poland). Geologica Carpathica, 49, 415-431.
• Oszczypko N., 2001. Magura Unit. General geology. 12th Meeting of the Association of European Geological Societies, 10-15.09.2001, Kraków. Field trip guide "Carpathian palaeogeography and geodynamics: A multidisciplinary approach ", Państwowy Instytut Geologiczny, Kraków, 173-177.
• Oszczypko N., 2004. The structural position and tectonosedimentary evolution of the Polish Outer Carpathians. Przegląd Geologiczny, 52, 780-791.
• Pagaczewski J., 1972. Catalogue of earthquakes in Poland in 1000-1970 years. Publications of the Institute of Geophysics, Polish Academy of Sciences, 51, 3-36.
• Perski Z., 2008. Współczesna aktywność tektoniczna Tatr i Podhala w świetle wyników badań satelitarnej interferometrii radarowej InSAR i PSInSAR. Przegląd Geologiczny, 56, 12, 1082-1086 (in Polish, with English summary).
• Pomianowski P., 1995. Budowa depresji orawskiej w świetle analizy wybranych materiałów geofizycznych. Annales Societatis Geologorum Poloniae, 64, 67-80 (in Polish, with English summary).
• Pomianowski P., 2003. Tektonika Kotliny Orawsko-Nowotarskiej - wyniki kompleksowej analizy danych grawimetrycznych i geoelektrycznych. Przegląd Geologiczny, 51, 498-506 (in Polish, with English summary).
• Porzucek S., Madej J. & Łój M., 2006. Periodic gravity changes in young tectonic movement investigation Orawska Valley and Dunajec Fissure Valley area - first results. Acta Geodynamica et Geomaterialia, 3, 3(143), 109-116.
• Prochazkova D., Broucek I., Guterch B. & Lewandowska-Marciniak H., 1978. Map and list of the maximum observed macroseismic intensities in Czechoslovakia and Poland. Publications of the Institute of Geophysics, Polish Academy of Sciences, 122, 1-75.
• Starkel L., 1972. Karpaty Zewnętrzne. In: Klimaszewski M. (ed.), Geomorfologia Polski, T. 1, Wydawnictwo Naukowe, Warszawa, 52-115 (in Polish).
• Starkel L., 1991. Rzeźba terenu. In: Dynowska I. & Maciejewski M. (eds), Dorzecze górnej Wisły. Część I. Publishing House Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa - Kraków, 42-54 (in Polish).
• Struska M., 2008. Neogeńsko-czwartorzędowy rozwój struktury Kotliny Orawskiej w świetle badań geologicznych, geomorfologicznych oraz teledetekcyjnych. Katedra Geologii Ogólnej, Ochrony Środowiska i Geoturystyki, Wydział Geologii, Geofizyki i Ochrony Środowiska AGH, Kraków, 1-150 (in Polish, unpublished Ph.D. thesis).
• Świerczewska A. & Tokarski A.K., 1998. Deformation bands and the history of folding in the Magura nappe, Western Outer Carpathians (Poland). Tectonophysics, 297, 73-90.
• Tokarski A.K., 1975. Structural analysis of the Magura Unit between Krościenko and Zabrzeż (Polish Flysch Carpathians). Rocznik Polskiego Towarzystwa Geologicznego, 45, 327-359.
• Tokarski A.K., Świerczewska A., Zuchiewicz W., Marton E., Hurai V., Anczkiewicz A., Michalik M., Szeliga W. & Rauch-Włodarska M., 2006. Conference Excursion 1: Structural development of the Magura Nappe (Outer Carpathians): from subduction to collapse. Proceedings of the 4th Meeting of the Central European Tectonic Studies Group/11 th Meeting of the Czech Tectonic Studies Group/7th Carpathian Tectonic Workshop, Zakopane (Poland) 19-22.04.2006, GeoLines, 20, 145-164.
• Tokarski A.K. & Zuchiewicz W., 1998. Popękane klasty w stożku Domańskiego Wierchu: Przyczynek do rekonstrukcji ewolucji pola naprężeń w rejonie Kotliny Orawskiej (Karpaty) podczas neogenu i czwartorzędu. Przegląd Geologiczny, 46, 62-66 (in Polish, with English summary).
• Tokarski A.K., Zuchiewicz W., Cuong N.Q. & Świerczewska A., 2007. Fractured Clasts and Recent Tectonics of the Outer Carpathians: a Novel Approach. In: Venera Z. (ed.), Proceedings and excursion guide. CzechTec 07, 5th Meeting of the Central European Tectonic Studies Group (CETeG) & 12th Meeting of the Czech Tectonic Studies Group (CTS), Tepla (Czech Republic) 11-14.04.2007, Praha, 88-89.
• Tomek C. & Hall J., 1993. Subducted continental margin imaged in the Carpathians of Czechoslovakia. Geology, 21, 535-538.
• Watycha L., 1973. Utwory czwartorzędowe w otworze wiertniczym Wróblówka na Podhalu. Kwartalnik Geologiczny, 17, 335-347 (in Polish. with English summary).
• Watycha L., 1976. Neogen niecki Orawsko-Nowotarskiej. Kwartalnik Geologiczny, 20, 575-587 (in Polish, with English summary).
• Wójcik A., Szydło A., Marciniec P. & Nescieruk P., 1999. The folded Miocene of the Andrychów region. Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego, 387, 191-195.
• Wyrzykowski T., 1985. Mapa prędkości współczesnych pionowych ruchów powierzchni skorupy ziemskiej na obszarze Polski. Instytut Geodezji i Kartografii, Warszawa (in Polish, with English summary).
• Zanimonsky Y., Kryński J., Sas-Uhrynowski A. & Cisak J., 2000. First results of regular gravity measurements on sub-monthly intervals at the Borowa Góra geodynamical observatory. Cahiers du Centre Europeen de Geodynamique et de Seismologie, 239-246.
• Ząbek Z., Barlik M., Knap T., Margański S. & Pachuta A., 1993. Continuation of geodynamic investigations in the Pieniny Klippen Belt, Poland, from 1985 to 1990. Acta Geophysica Polonica, 41, 131-150.
• Ząbek Z., Barlik M., Margański S., Pachuta A. & Wojciechowski J., 1988. Badania geodezyjne i grawimetryczne na Pienińskim Poligonie Geodynamicznym w latach 1978 - 1985. Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej, Geodezja, 29, 1-62 (in Polish, with English summary).
• Ząbek Z. & Pachuta A., 2000. Absolute measurements with Polish ballistic gravimeter. - Cahiers du Centre Europeen de Geodynamique et de Seismologie, 177-188.
• Zerbini S., Richter B., Negusini M., Romagnoli C., Simon D., Domenichini F. & Schwahn W., 2001. Height and gravity variations by continuous GPS, gravity and environmental parameter observation in the southern Po Plain, near Bologna, Italy. Earth and Planetary Science Letters, 192, 267-279.
• Zoetemeijer R., Tomek C. & Cloetingh S., 1999. Flexural expression of European continental lithosphere under the western outer Carpathians. Tectonics, 18, 843-861.
• Zuchiewicz W., 1984. The Late Neogene-Quaternary tectonic mobility of the Polish West Carpathians. A case study of the Dunajec drainage basin. Annales Societatis Geologorum Poloniae, 54, 133-189.
• Zuchiewicz W., 1991. On different approaches to neotectonics: A Polish Carpathians example. Episodes, 14, 116-124.
• Zuchiewicz W., 1994. Late Cainozoic jointing and small-scale faulting in the Polish Outer Carpathians: hints for stress field reorientation. Bulletin, INQUA Neotectonics Commission, 17, 34-38, Stockholm.
• Zuchiewicz W., 1995. Selected aspects of neotectonics of the Polish Carpathians. Folia Quaternaria, 66, 145-204.
• Zuchiewicz W., 1998. Quaternary tectonics of the outer West Carpathians, Poland. Tectonophysics, 297, 121-132.
• Zuchiewicz W., Tokarski A.K., Jarosiński M. & Marton E., 2002. Late Miocene to present day structural development of the Polish segment of the Outer Carpathians. EGU Stephan Mueller Special Publication Series, 3, 185-202.
• Żytko K., Gucik S., Ryłko W., Oszczypko N., Zając R., Garlicka I., Nemcok J., Elias M., Mencik E., Dvorak J., Stranik Z., Rakus M. & Matejovska O., 1989. Geological map of the Western Outer Carpathians and their foreland without Quaternary formations. In: Poprawa D. & Nemcok J. (eds), Geological Atlas of the Western Outer Carpathians and their Foreland, 1: 500, 000, Państwowy Instytut Geologiczny, Warszawa.