Skandināvijas ledusvairoga dienvidu malas iekšējās zonas vēlā Vislas posma deglagācijas notikumu hronoloģijas pilnveidošana

Vadītājs: Vitālijs Zelčs

Pētniecības grupa: Laimdota Kalniņa, Andis Kalvāns, Aivars Markots, Māris Nartišs, Tomas Saks, Māris Dauskans, Ilze Gorovņeva

Lauka pētījumos kā brīvprātīgie piedalījās: Dagnija Āboltiņa, Uldis Bukšs, Elīza Kušķe, Kristaps Lamsters

Struktūrvienības: Ģeomorfoloģijas un ģeomātikas katedra, Kartogrāfijas un tālizpētes laboratorija, Kvartārvides laboratorija, Iežu pētījumu laboratorija

Pēdējā (Vislas) leduslaikmeta beigu posms bija nozīmīgs laika sprīdis mūsdienu dabas ainavu un vides apstākļu veidošanā. Šajā laikā, kas ilga no 15 200 līdz 11 670 kalendāro gadu (13,2-10,2 tūkst. ¹⁴C gadu), norisa:

• aktīvā ledāja lobu un mēļu aprimšana un atkārtota aktivizēšanās lielākajā daļā (izņemot Austrumlatvijas zemieni un Viduslatvijas zemienes dienvidu daļu) Latvijas zemieņu apvidu, aprimušā ledus masīvu un blāķu kušana pārejā teritorijā;
• zemledāja nogulumu deformācijas, iekšledāja, ledus kontakta un pieledāja ledājkušanas ūdeņu straumju un ledus ezeru nogulumu un reljefa formu veidošanās;
• virszemes ūdeņu noteces tīkla, sasalušās grunts atkušana un nogāžu procesu attīstība.

Kaut gan šie procesi norisinājās noteiktā secībā un tiem bija raksturīga pārklāšanās laikā un telpā, to izpausmes ietekmēja dažādi lokāli vides apstākļos, ko determinēja ģeoloģiskie (zemes virsmas topogrāfija un leduslaikmeta nogulumu uzbūves īpatnības) klimatiskie (klimata svārstības uz vispārējās leduslaikmeta beigu posma globālās sasilšanas fona), glaciālie (ledus masu bilances izmaiņas un ledusmēļu oscilācija) un hidroloģiskie (ledāja hidroloģija un ūdens pieplūde no ārpusledāja teritorijas) fona faktori. Ledāja izzušana Latvijā,

tāpat kā citos pēdējā kontinentālā apledojuma apgabalos, izsauca nevienmērīgu zemes garozas glacioizostatisko pacelšanos, kura ietekmēja hidrogrāfiskā tīkla un pārpurvošanās attīstību, seno ledāja ezeru krasta līniju deformācijas u.c. mūsdienu vidi ietekmējošus procesus. Minēto procesu un fona faktoru laiktelpisko attiecību izzināšana nosaka šī projekta zinātnisko nozīmību.
 

2007. gadā projekta ietvaros tika veikti šādi pētījumi un sasniegti šādi rezultāti:

1. Veikta Baltijas ledus ezera seno krasta veidojumu līmetņošana un augstumpunktu trīsdimensionālo koordināšu noteikšana ar ģeodēziskās precizitātes GPS savienojumā ar nogulumu virskārtas ģeoloģisko zondēšanu: 7 līmetņošanas profili, kopējais garums 17,5 km, zemes virsmas augstumpunktu kopējais punktu skaits – 751, ģeoloģisko zondējumu kopējā metrāža – 76,8 m.

Tā rezultātā ir iegūti zinātniski nozīmīgi precīzas telpiskas piesaistes dati par Baltijas ledusezera stadiju krasta līniju hipsometrisko novietojumu, kas (1) ļauj skaitliski noteikt glacioizostāzijas izsaukto zemes garozas nevienmērīgās pacelšanās gradientus Rīgas līča austrumu piekrastē, (2) veikt iegūto datu korelāciju ar līdzīgiem pētījumiem dienvidrietumu Igaunijā, (3) precizēt Baltijas ledus ezera seno krasta līniju izobāzu telpisko izvietojumu un deformācijas gradientu virzienus, (4) izmantot iegūtos datus Ziemeļvidzemes lokālo ledāja sprostezeru krasta līniju korelācijā un attīstības rekonstrukcijā.

2. att. Baltijas ledusezera seno krasta veidojumu augstas ģeodēziskās precizitātes līmetņošanas dati Ainažu šķērsprofila līnijā. Zemes virsmas lūzuma vietās punktu skaits ir sabiezināts ar mērķi iegūt detālāku informāciju.


3. att. Baltijas ledusezera seno krasta līniju augstumi, kas iegūti veicot augstas ģeodēziskās precizitātes līmetņošanu 7 šķērsprofila vietās. Vienāda vecuma krasta līniju mūsdienu novietojums dažādā augstumā liecina par zemes garozas nevienmērīgu pacelšanos pēc Skandināvijas ledusvairoga izzušanas. Iegūtie pētījumu rezultāti tiek izmantoti kā izejas materiāls, lai veiktu ledāja sprostezeru krasta līniju korelāciju un pētītu virszemes ūdeņu noteces tīkla attīstību un vides apstākļu izmaiņas Ziemeļvidzemē un Latvijas-Igaunijas pierobežā.

2. Nogulumu uzkrāšanās vecuma datējumi ar optiski stimulētās luminiscences (OSL) metodi – 13 datējumi, aprakstīti 8 leduslaikmeta beigu posma nogulumu atsegumi. Veikta kvartāra virsas nogulumu karšu digitizēšana.

4. att. Smalkgraudainas smilts (0,2-0,4 mm) paraugu noņemšanas vietas nogulumu izgulsnēšanās vecuma noteikšanai ar OSL metodi. Katrā vietā tika ievākti vairāki paraugi, lai nodrošinātu OSL vecuma kontroli vertikālā griezumā. Kartē nav parādīta paraugu novākšanas vieta Biksēres Rūpnieku karjerā, jo no tā atrodas uz D ārpus šīs kartes fragmenta. Pirmo reizi Latvijā tika veikts mēģinājums noteikt iekškontinentālo kāpu smiltāju uzkrāšanās laiku.

Iegūtie OSL dati pirmo reizi ļauj fiksēt iekškontinentālo eolo smiltāju uzkrāšanās un kāpu veidošanās laiku saistībā ar  Ziemeļvidzemes lokālo ledāja sprostezeru līmeņa pazemināšanos (regresiju), kā arī papildina jau iepriekšējā gadā iegūtos datējumus par frontālo ledājkušanas ūdeņu nogulumu uzkrāšanās laiku augstieņu teritorijā. Nogulumu tekstūru pētījumi sniedz detālu priekšstatu par ledājkušanas ūdeņu straumju pieplūdes un paleovēju virzieniem, kā arī dod iespēju sasaistīt Strenču, Smiltenes un Vidusgaujas ledāja sprostezeru attīstību ar ledus ezeru attīstību Peipusa un Virtsjerva baseinā.

Pētījumu rezultāti tiek izmantoti maģistra un promocijas darba izstrādāšanā.

 3. Organogēno nogulumu izpētes urbumi – 11 urbumi ar kopējo metrāžu 40,45 m 3 (Ķeru, Kalna un Zilais) purvos, ¹⁴C vecuma noteikšana – 12 datējumi. Urbumos noteikts kūdras botāniskais sastāvs un sadalīšanās pakāpe, papildus noņemti 3 monolīti (no 3, 5,4 un 3,3 m bieza slāņa kūdras ķīmiskā sastāva analīzei), veikta griezumu palinoloģiskā izpēte – 236 putekšņu analīzes.

6. att. Organogēno nogulumu izpētes urbumu (baltie aplīši) un nogulumu paraugu noņemšanas urbumu (sarkani aplīši) vietas palinoloģiskajām analīzēm un kūdras uzkrāšanās 14C noteikšanai Kalna, Zilajā un Ķeru purvā.	7. att. Organogēno nogulumu urbšana, paraugu aparakstīšana un noņemšana ar kūdras paraugu noņēmēju. Šī aparatūra iegādāta par LU infrastruktūras projekta IF-2007/57 līdzekļiem. Urbja darba sekcijas (parauga kameras) garums 50 cm, tilpums 0,5 litri, parauga diametrs 52 mm.

Pētījumi tika veikti ar mērķi iegūt datus par Baltijas ledus ezera krasta līniju vecumu, jo Kalna un Zilais purvs atrodas starp BI un BII stadiju krasta līnijām, bet Ķeru purvs aizņem pazeminājumu starp BII un BIIIa veidojumiem. Diemžēl, iegūtie ¹⁴C datējumi parāda, ka purvi veidojušies pēcatlantiskajā laikā. Līdz ar to rodas jautājums kāpēc purvi sāka attīstīties tik vēlu un kādi vides faktori (glacioizostāzijas izsauktās dabiskās drenāžas apstākļu vai pazemes ūdeņu režīma un augsnes mitruma izmaiņas) noteica pārpurvošanās procesu sākumu. Neskatoties uz to, iegūtie kūdras absolūtā vecuma datējumi un putekšņu analīzes nezaudē savu zinātnisko nozīmību, jo ļauj spriest par kūdras uzkrāšanās, veģetācijas un purvu attīstības dinamiku vienā no Latvijas purvainākajiem apvidiem, kā arī ir izmantojami jauniem pētījumiem par pēcleduslaikmeta (holocēna) dabas apstākļu izmaiņām Latvijā. Tie tiek izmantoti maģistra darba izstrādāšanā.

8. att. Zilā purva koku putekšņu diagramma. Koku putekšņu zonas parāda paleoklimatiskās izmaiņas, kuru ietekmē purva apkārtnē ir notikušas veģetācijas izmaiņas. Teritorijas pārpurvošanās sākusies tikai subboreālā, t.i. pēc holocēna klimatiskā optimuma. ¹⁴C datējums norāda, ka pārejas purvs nomainīja zemā purva apstākļus pirms 2502±50 gadiem, t.i. tikai subatlantiskajā laikā.

4. Vēlā pleistocēna ledāja un baseina nogulumu deformācijas struktūru pētījumi un paraugošana Strantes apkaimē tika veikti kā LU pētniecības projekta Nr. 2006/1-229717 „Baltijas jūras stāvkrastu un pieguļošās teritorijas glaciāli ģeoloģiskā uzbūve posmā Sensala–Pāvilosta un Ziemupes apkārtnē” turpinājums. Iegūti jauni dati par nogulumu saguluma apstākļiem un deformāciju struktūru telpiskajiem parametriem, kas ļāva atklāt Apriķu un Durbes ledusmēļu dinamikas īpatnības pārejas periodā no ledāja mēļveida deglaciācijas etapa nozīmīgākās oscilācijas uz pēdējā leduslaikmeta beigu posmu. Rezultāti tiek izmantoti divu promocijas darbu izstrādāšanā.

9. att. Sarežģīti deformēti smilšaini aleirītiski nogulumi Ziemupes atseguma ziemeļu daļā.  Atseguma virspusē atsedzas Baltijas ledus ezera nogulumi un jaunākie eolās smiltis. Tām pamatā ieguļ morēna, kas pārsedz deformētos smilšaini aleirītiskos nogulumus, liecinot pār nogulumu uzkrāšanos un deformāciju struktūru veidošanos vairākos etapos.

Projekta realizācijas pirmajā gadā iegūtas jaunas zināšanas par leduslaikmeta beigu posma vides procesiem un apstākļiem, jauna pieredze un metodiski risinājumi šādu pētījumu veikšanā. Īpaši akcentējama ir doktorantūrā un maģistrantūrā studējošo (62,5%) iesaistīšana projekta realizācijā, kas nodrošināja dažādas paaudzes pētnieku sadarbību un pieredzes tiešu, nepastarpinātu nodošanu. Šis apstāklis ir ļoti nozīmīgs cilvēkresursu attīstībā. Tāpat kompleksu kvartārģeoloģiskās vides pētījumu un cilvēkresursu attīstība, sekmē integrāciju kopējā Eiropas Savienības augstākās izglītības un pētniecības telpā. Projekta rezultāti tiek izmantoti 3 promocijas un 2 maģistra darbu izstrādāšanā, kā arī lekciju kursos un laboratorijas darbos.

Projekta realizācijas gaitā ir izveidotas vai iegādātas šādas datu bāzes:

1. Latvijas ziemeļdaļas (Vidzemes un Kurzemes Z-daļa) digitālo aerofotoainu komplekts pētnieciskā darba un studiju vajadzībām online režīmā;
2. Latvijas 2. cikla ortofotokaršu slānis uz servera vispārējai online lietošanai ArcMap vidē;
3. Latvijas 1:25 000 mēroga PSRS GUGK izdoto topogrāfisko karšu slānis uz servera online lietošanai ArcMap vidē;
4. Latvijas ģeoīda virsmas modelis;
5. Baltijas ledus ezera krasta veidojumu datu bāze;
6. OSL datējumu katalogs.

Projekta realizācijā tika izmantots par LU infrastruktūras projekta nr. IF-2007/57 „Zemes materiālu un virsmas procesu pētījumu materiāltehniskā nodrošinājuma attīstība” un Nr 2/IF-2005 „Cietās grunts paraugu noņemšanas komplekts nogulumu absolūtā vecuma noteikšanai” iegādātais aprīkojums.