Morphology of Czarna Cave and its significance for the geomorphic evolution of the Kościeliska Valley (Western Tatra Mts)

• Autorzy: Gradziński M. , Kicińska D.

Warianty tytułu

PL

Morfologia Jaskini Czarnej i jej znaczenie dla geomorfologicznego rozwoju Doliny Kościeliskiej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Czarna Cave represents phreatic cave with multiple loops. No cave level developed at the water table was detected. The cave was later modified by invasion vadose waters and breakdown processes. The phreatic paleoflow directions were analyse from the asymmetry of scallops. The paleoflow was directed from the east to the west, that is in a direction of the Kościeliska Valley. Therefore, this valley represented the main discharge zone of the region during the formation of Czarna Cave.

PL

Autorzy wykonali analizę rozmieszczenia przestrzennego korytarzy Jaskini Czarnej. Kierunek paleoeoprzepływów zrekonstruowano na podstawie asymetrii zagłębień wirowych (scallops’, Tabela 1; por. Rudnicki, 1960; Curl, 1966; Lauritzen & Lundberg, 2000 i literatura tam cytowana). Układ korytarzy ciągu głównego Jaskini Czarnej oraz ich poprzeczne przekroje dowodzą, że jaskinia ta rozwijała się jako system wielu, połączonych z sobą pętli freatycznych (Ford & Ewers, 1978; Ford & Williams, 1989; Ford, 2000). Deniwelacja pojdyńczych pętli sięga kilkudziesięciu metrów. Część korytarzy o poziomym rozwinięciu, np. Korytarz Mamutowy i Korytarz Żyrafo wy, stanowiła zapewne korytarze typu obejść lub izolowanych wady cznych rozcięć (bypass, isolated vadose trench’, Ford & Ewers, 1978; Ford & Williams, 1989; Ford, 2000). Niestety późniejsze zmiany morfologii jaskini wywołane przez procesy zawaliskowe uniemożliwiają precyzyjne ustalenie punktów przejścia pomiędzy strefą freatyczną i wadyczną(Fig. 3; por. Palmer, 1987, 2000). Zebrane obserwacje świadczą, że główny ciąg Jaskini Czarnej powstał na zróżnicowanej głębokości poniżej piezometrycznego zwierciadła wód krasowych (Fig. 4, 5). Stanowi on więc jedno genetyczne piętro (cave storey) rozwinięte w warunkach freatycznych (por. Ford, 2000). Nie można więc wyróżniać w jego obrębie tzw. poziomów jaskiniowych (cave levels) odpowiadających dawnemu poziomowi zwierciadła wód i w przybliżeniu dawnemu po-ziomowi bazy erozyjnej. Powyższy pogląd neguje dotychczasowe koncepcje dotyczące rozwoju Jaskini Czarnej (Wójcik, 1966, 1968; Rudnicki, 1967; Grodzicki, 1970, 1991; patrz też Tabela 2), które opierały się w większym lub mniejszym stopniu na teorii Swinnertona (1932). Teoria ta zakłada rozwój jaskiń krasowych jako w przybliżeniu horyzontalnych ciągów powstających w pobliżu zwierciadła wód. Freatyczne ciągi Jaskini Czarnej były już po osuszeniu modyfikowane przez wadyczne przepływy, zapewne o charakterze wód inwazyjnych pochodzących z topnienia pól firnowych lub lodowców plej stoceńskich (por. Głazek etai., 1977, 1979; Głazek 1997). Wody te ukształtowały pionowe studnie i kominy młodsze od głównego ciągu i w wielu miejscach rozcinające go. Spowodowały także lokalne wadyczne modyfikacje starszych freatycznych ciągów (Fig. 6, patrz też Fig. 9). Analiza kierunków paleoprzepływów w Jaskini Czarnej wykonana na podstawie obserwacji zagłębień wirowych w dwunastu miejscach w jaskini wykazała jednoznacznie, że pierwotnie przepływ ten skierowany był ze wschodu ku zachodowi (a dokładnie z północnego wschodu ku południowemu zachodowi) czyli ku Dolinie Kościeliskiej (Fig. 2, 7, 8, 9). Dlatego nieaktualne są dotychczasowe poglądy dotyczące kierunków paleoprzepływów w tej jaskini, wyrażane najbardziej zdecydowanie przez Grodzickiego (1970, 1991). Powyższe obserwacje wskazują, że w czasie aktywnego freatycznego przepływu poprzez główny ciąg Jaskini Czar-nej, czyli w neogenie (por. Nowicki et al., 2000), główna strefa odwodnienia była położona w Dolinie Kościeliskiej w rejonie dzisiejszej Polany Pisanej. Świadczy to, że już wówczas dolina ta była jedną z najniżej wciętych dolin Tatr Zachodnich. Można zatem przyjąć, że Jaskinia Czarna stanowi dawny, nieaktywny odpowiednik dzisiejszego systemu Lodowego Źródła. Prowadziła ona bowiem wodę z masywu Czerwonych Wierchów ku zachodowi, w stronę Doliny Kościeliskiej, tak jak ma to miejsce współcześnie w tym systemie.

Słowa kluczowe

EN

scallops; cave development; karst hydrology; Western Carpathians

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Geologiczne
• Czasopismo: Annales Societatis Geologorum Poloniae
• Rocznik: 2002
• Tom: Vol. 72, No 3
• Strony: 255--62
• Opis fizyczny: Bibliogr. 39 poz., fot., rys., tab.

Twórcy

autor

Gradziński M.

• Institute of Geological Sciences, Jagiellonian University, ul. Oleandry 2a, 30-063 Kraków, Poland

autor

Kicińska D.

• Institute of Geology, Adam Mickiewicz University, ul. Maków Polnych 16, Poznań, Poland

Bibliografia

• 1. Blumberg, P. N. & Curl, R. L., 1974. Experimental and theoretical studies of dissolution roughness. Journal of Fluid Mechanisms, 65: 735-751.
• 2. Bretz, J. H., 1942. Vadose and phreatic features of limestone caverns. Journal of Geology, 50: 675-811.
• 3. Burchart, J., 1972. Fission-track age determinations of accesory apatite from Tatra Mts., Poland. Earth Planetary Science Letters, 15:418-422,
• 4. Curl, R., 1966. Scallops and flutes. Cave Research Group of Great Britain, Transactions, 7: 121-160.
• 5. Dąbrowski, T. & Rudnicki, J., 1967. Les résultates des observations des circulations des eaux carstiques dans le massif de Czerwone Wierchy (les Tatres Occidentales). (In Polish, French title). Speleologia, 3: 31-34.
• 6. Ford, D. C., 2000. Speleogenesis under unconfined settings. In: Klimchouk, A., Ford, D. C., Palmer, A. N. & Dreybrodt, W., (eds), Speleogenesis. Evolution of Karst Aquifers. National Speleological Society, Huntsville, pp. 319-324.
• 7. Ford, D. C. & Ewers, R. O., 1978. The development of limestone cave systems in the dimensions of length and depth. Canadian Journal of Earth Sciences, 15: 1783-1798.
• 8. Ford, D. C. & Williams, P. W., 1989. Karst Geomorphology and Hydrology. Unwin Hyman, Boston, 601 pp.
• 9. Głazek, J., 1997. Karst in the Tatra Mountains. In: Jeannin, P.-Y. (ed.), Proceedings of the 12th International Congres of Speleology, Volume 1. International Union of Speleology, Basel, pp. 275-278.
• 10. Głazek, J. & Grodzicki, J., 1996. Karst and caves. (In Polish, English summary). In: Mirek, Z. (ed.), Przyroda Tatrzańskiego Parku Narodowego, Tatrzański Park Narodowy, Kraków, pp. 139-168.
• 11. Głazek, J., Grodzicki, J., Rudnicki, J. & Wójcik, J., 1979. Karst in the Tatra Mts. (In Polish, English summary). Przegląd Geologiczny, 27: 377-381.
• 12. Głazek, J., Rudnicki, J. & Szynkiewicz, A., 1977. Proglacial caves - a special genetic type of caves. In: Ford, T. D. (ed.), Proceedings of the 7th International Speleological Congress, Sheffield 1977. British Cave Research Association, Bridgwater, pp. 215-217.
• 13. Grodzicki, J., 1970. Le rôle de la tectonique dans le genèse des cavernes karstiques du massif Czerwone Wierchy (les Tatres Occidentales). (In Polish, French summary). Speleologia, 5: 33-48.
• 14. Grodzicki, J., 1978. New structural elements of the Organy unit situated between the Kościeliska and the Miętusia Valleys. (In Polish, English summary). Speleologia, 2: 77-83.
• 15. Grodzicki, J., 1991. Geneza i ewolucja jaskiń Tatr Zachodnich. (In Polish). In: Grodzicki, J. (ed.), Jaskinie Doliny Chochołowskiej i dolinek reglowych. Jaskinie Tatrzańskiego Parku Narodowego, tom 1. Polskie Towarzystwo Przyjaciół Nauk o Ziemi, Warszawa, pp. 11-41.
• 16. Grodzicki, J., Kondratowicz, R., Kotarba, S., Luty, L, Recielski, K. & Zyzańska, H., 1995. Jaskinia Czarna E-9.12. (In Polish). In: Grodzicki, J. (ed.), Wielkie Jaskinie Doliny Kościeliskiej. Jaskinie Tatrzańskiego Parku Narodowego, tom 4. Polskie Towarzystwo Przyjaciół Nauk o Ziemi, Warszawa, pp. 101-127.
• 17. Goodchild, M. F. & Ford, D. C., 1971. Analysis of scallop patterns by simulation under controlled conditions. Journal of Geology, 79: 52-62.
• 18. Jeannin, P.-Y., Bitterli, T. & Häuselmann, P., 2000. Genesis of large cave system: Case study of the North of Lake Thun System (Canton Bern, Switzerland). In: Klimchouk, A., Ford, D. C., Palmer, A. N. & Dreybrodt, W., (eds), Speleogenesis. Evolution of Karst Aquifers. National Speleological Society, Huntsville, pp. 338-347.
• 19. Kicińska, D., 2002. Kenozoiczna ewolucja cyrkulacji wód krasowych w Tatrach Zachodnich. (In Polish). Unpublished PhD Thesis, Adam Mickiewicz University, Poznań, 104 pp.
• 20. Kicińska, D., (in press). Evolution of paleocurrents in the west part of Lodowe Spring Cave System. Kras i Speleologia.
• 21. Klarenbach, T., 1998. Morfologia partii Tehuby (Techuby) w Jaskini Czarnej, Tatry Zachodnie. (In Polish). In: Materiały XVII-tej Szkoły Speleologicznej, Ojców, 16-20 luty 1998. Pracownia Badań i Dokumentacji Środowiska Krasowego, Uniwersytet Śląski, Ojcowski Park Narodowy, Sosnowiec, pp. 31-32.
• 22. Klimaszewski, M., 1988. Rzeźba Tatr Polskich. (In Polish). Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa, 668 pp.
• 23. Klimaszewski, M., 1996. Geomorphology. (In Polish, English summary). In: Mirek, Z. (ed.), Przyroda Tatrzańskiego Parku Narodowego, Tatrzański Park Narodowy, Kraków, pp. 97- 124.
• 24. Kotański, Z., 1959. Stratigraphy, sedimentology and palaeogeography of the High-Tatric Triassic in the Tatra Mts. Acta Geologica Polonica, 9: 113-143.
• 25. Kujat, R., 1979. Jaskinia Czarna - otwór północny. (In Polish). Gacek, 12: 52-54.
• 26. Lauritzen, S.-E. & Lundberg, J., 2000. Solutional and erosional morphology of caves. In: Klimchouk, A., Ford, D. C., Palmer, A. N. & Dreybrodt, W., (eds), Speleogenesis. Evolution of Karst Aquifers. National Speleological Society, Huntsville, pp. 408-426.
• 27. Lefeld, J., Gaździcki, A., Iwanow, A., Krajewski, K. & Wójcik, K., 1985. Jurassic and Cretaceous lithostratigraphic units in the Tatra Mountains. Studia Geologica Polonica, 84: 7-93.
• 28. Nowicki, T., Hercman, H., Głazek, J., 2000. Evolution of the Lodowe Źródło cave system beasing on U-series dating of spe- leothems (Tatra Mts., Poland). In: Climate Changes, The Karst Record II, Guidebook & Abstracts. Institute of Geological Sciences, Polish Academy of Sciences, Institute of Geological Sciences, Jagiellonian University, Kraków, p. 85.
• 29. Palmer, A. N., 1987. Cave levels and their interpretation. National Speleological Society Bulletin, 49: 50-66.
• 30. Palmer, A. N., 2000. Hydrologic control of cave patterns. In: Klimchouk, A., Ford, D. C., Palmer, A. N. & Dreybrodt, W., (eds), Speleogenesis. Evolution of Karst Aquifers. National Speleological Society, Huntsville, pp. 77-90.
• 31. Piotrowski, J., 1978. Mesostructural analysis of the main tectonic units of the Tatra Mountains along the Kościeliska Valley. (In Polish, English summary). Acta Geologica Polonica, 55: 3- 90.
• 32. Pulina, M., 1968. Les sols polygonaux dans la grotte Czama (les Tatras Occidentales). (In Polish, French summary). Speleologia, 3: 99-102.
• 33. Rudnicki, J., 1958. The genetics of caves in the Lodowe Źródło cavernous system and their relationship with the Kościeliska Valley in the Tatra Mts. (In Polish, English summary). Acta Geologica Polonica, 8: 244-274.
• 34. Rudnicki, J., 1960. Experimental work on flutes development. (In Polish, English summary). Speleologia, 2: 17-30.
• 35. Rudnicki, J., 1967. Origin and age of the Western Tatra caverns. (In Polish, English summary). Acta Geologica Polonica, 17: 521-591.
• 36. Swinnerton, A. C., 1932. Origin of limestone caverns. Bulletin of the Geological Society of America, 43: 662-693.
• 37. White, E. L. & White, W. B., 2000. Breakdown morphology. In: Klimchouk, A., Ford, D. C., Palmer, A. N. & Dreybrodt, W., (eds), Speleogenesis. Evolution of Karst Aquifers. National Speleological Society, Huntsville, pp. 327-429.
• 38. Wójcik, Z., 1966. On the origin and age of clastic deposits in the Tatra caves. (In Polish, English summary). Prace Muzeum Ziemi, 9: 3-130.
• 39. Wojcik, Z., 1968. Geomorphological development of the limstone areas of the Tatra Mts. and other karst massifs in the Western Carpathians. (In Polish, English summary). Prace Muzeum Ziemi, 13: 3-169.