Permafrost evolution and its impact on deposition conditions between 20 and 10 ka BP in Poland
DOI:
https://doi.org/10.26485/BP/1995/34/5Keywords:
permafrost indicators, thermokrast processes, sedimentary environments versus permafrost, permafrost extentAbstract
The evolution of Pleistocene permafrost in Poland between ca 20,000 - 10,000 years BP, i.e. from the maximum cold of the Vistulian to the end of the Vistulian is presented. The mountainous regions are excluded. The role of permafrost and of permafrost evolution in the transformation and formation of the sedimentary environment is described. Analyses of the stages of the development of ice-wedge casts are the basis for the reconstruction of the growth, existence and degradation of former permafrost.
Permafrost that had formed in the Middle Plenivistulian existed continuously throughout the Upper Plenivistulian until the Pomeranian stage in the whole non-glaciated portion of Poland. In the glaciated part, the ice-sheet encroached on the ground with permafrost. Under the thick ice-sheet permafrost degraded.
After the maximum ice-sheet advance (the Leszno phase) rapid regeneration of continuous permafrost took place in the area freed from the ice-sheet, and dead ice blocks were incorporated into ground ice. This process lasted by the Pomeranian phase. There are a few signs of permafrost existence in the area free from ice-sheet after the Pomeranian phase since permafrost was probably discontinuous or even sporadic there.
The existence of the Upper Plenivistulian permafrost had an influence on the processes taking place in various sedimentary environments, in particular in fluvial and slope environments.
At the end of the Upper Plenivistulian the thickness of the active layer increased significantly, and large areas with taliks may have appeared. This can be viewed as the preliminary phase of permafrost degradation. Widespread degradation of permafrost began in the Late Vistulian. This was temporary stopped or even regeneration of permafrost occurred in places.
The degradation of permafrost was first accompanied by a change from braided channel patterns to meandering ones. Later, as a result of thermokarst process closed depressions formed, and lacustrine or boggy accumulation started there. The ice-ground melt and depression formation in the glaciated area were totally different from the processes in the extraglacial area. In the latter, thermokarst processes were confined to the places where permafrost grow synchronously with the accumulation of ice-rich sediments, this is to river valleys mainly. In the area glaciated in the Vistulian, where blocks of glacier ice were buried, the development of closed depressions was much more intense and common.
References
Balwierz, Z., Goździk, J., (in press) - Paleośrodowiskowe zmiany w świetle analiz palinologicznych późnovistuliańskich osadów węglanowych w zagłębieniach bezodpływowych w Bełchatowie. (summary: Palaeoenvironmental changes established through pollen analysis of Latevistulian deposits in closed depressions in Bełchatów).
Baraniecka, M. O., 1987 - Podstawy stratygrafii plejstocenu kopalni Bełchatów. In: Czwartorzęd rejonu Bełchatowa, II Sympozjum, Wrocław-Warszawa; p. 21-32.
Bockheim, J. G., 1995 - Permafrost distribution in the Southern Circumpolar region and its relation to the environment: a review and recomendations for further research. Permafrost and Periglacial Processes, 6; p. 27-45.
Büdel, J., 1959 - Periodische und episodische Solifluktion in Rahmen der Klimatischen Solifluktionstypen. Erdkunde, 12; p. 297-314.
Church, M., 1974 - Hydrology and permafrost with reference to North America. In: Permafrost Hydrology, Preceedings of Workshop Seminar, Canadian National Comitee; p. 7-20.
Churska, Z., 1969 - The development of the Drwęca valley slopes in the Late-glacial period. Biul. Peryglacjalny, 18; p. 423-434.
Dylik, J., 1951 - Some periglacial structures in Pleistocene deposits of Middle Poland. Bull. Soc. Sci. Lettr. de Łódź, 3; p. 1-6.
Dylik, J., 1956 - Coup d'oeil sur la Pologne périglaciaire. Biul. Peryglacjalny, 4; p. 185- - 238.
Dylik, J., 1966 - Problems of ice-wedge structures and frost-fissure polygons. Biul. Peryglacjalny, 16; p. 241-291.
Dylik, J., 1967: - The main elements of Upper Pleistocene paleogeography in Central Poland. Biul. Peryglacjalny, 16: 85-115.
Dylik, J., 1969 - Slope development under periglacial conditions in the Łódź region. Biul. Peryglacjalny, 18; p. 381-410.
Dylik, J., 1971 - Erosion thermique actuelle et ses traces fige dans la paysage de la Pologne Centrale. Bull. Acad. Polon. Sci., Sci. de la Terre, 19,; p. 55-61.
Dylik, J., 1972 - Rôle du ruisselment dans le model périglaciaire. Göttinger Geogr. Abhandl., 60; p. 169-180.
Dylik, J., Dylikowa, A., 1960 - Compte-rendu des excursions du 19 au 30 septembre 1958. Biul. Peryglacjalny, 8; p. 81-132.
Dylikowa, A., 1956 - Kliny zmarzlinowe w Sławęcinie (Summary: The ice-wedges at Sławęcin). Biul. Peryglacjalny, 3; p. 47-59.
Florek, E., Florek, W., Mycielska-Dowgiałło, E., 1987 - Morphogenesis of the Vistula valley beetwen Kempa Polska and Płock in the Lateglacial and Holocene. In: Evolution of the Vistula River Valley during the last 15,000 years. L. Starkel (ed.). Geogr. Stud. Special. Issue, 4.
French, H. M., 1976 - The priglacial environment. Longman London, New York; 309 p.
French, H. M., Goździk, J. S., 1988 - Pleistocene epigenetic and syngenetic frost fissures, Bełchatów, Poland. Canadian Journ. Earth Sci., 25; p. 2017-2027.
French, H. M., Harry, D. G., 1990 - Observations on burried glacier ice and massive segregated ice, Western Arctic Coast, Canada. Permafrost and Periglacial Processes, 1; p. 31-43.
Goździk, J., 1973 - Geneza i pozycja stratygraficzna struktur peryglacjalnych w środkowej Polsce (summary: Origin and stratigraphic position of periglacial structures in middle Poland). Acta Geogr. Lodziensia, 31; 117 p.
Goździk, J., 1980 - Zastosowanie morfoskopii i graniformametrii do badań osadów w kopalni węgla brunatnego „Bełchatów" (Application of morphoscopy and graniformametry in the studies of sediments from "Bełchatów" brown coal mine). Studia Regionalne, Łódź, 4, 9; p. 101-114 (in Polish).
Goździk, J., 1981 - Les changements de processus éoliens dans la Pologne Centrale au cours du Vistulian (Würm). Recherches Géogr. Strasbourg, 16-17; p. 115-120.
Goździk, J., 1986 - Structures de fontes a remplissage primaire sableux du Vistulien en Pologne et leur importance palogéographique. Biul. Peryglacjalny, 31; p. 71-105.
Goździk, J., 1994 - Études des fontes de gel en Pologne Centrale. Biul. Peryglacjalny, 33; p. 49-78.
Goździk, J., 1995 - Wpływ procesów eolicznych na genezę górno-plenivistuliańskich aluwiów w środkowej Polsce (summary: Impact of aeolian processes on the formation of Upper Plenivistulian alluvium in Middle Poland). Acta Universitatis Lodziensis, Folia Geographica 20:99-108.
Goździk, J., Konecka-Betley, K., 1992; - Późnovistuliańskie utwory węglanowe w zagłębieniach bezodpływowych rejonu Kopalni Bełchatów. Cz. I. Geneza i stratygrafia. (summary: Late - Vistulian carbonateous formations in outflow - closed depressions of the Bełchatów brown coal strip mine. Part I. Genesis and stratigraphy.) Roczniki Gleboznawcze, 43; p. 103-112.
Goździk, J., Pazdur, M. F., 1987 - Frequency distribution of 14C dates from the territory of Poland in the time interval 12-45 kyr BP and its paleogeographical implications. Zesz. Nauk. Politechniki Śląskiej, 56, Geochronometria, 4; p. 27-42.
Harasimiuk, M., Szwajger, W., 1985 - Section of fluvial loesses at Latyczów in the Wieprz Valley. In: Guide-book of the Intern. Symposium "Problems of the stratigraphy and paleogeography of loesses". Poland, 6th-10th Sept. 1985, UMCS, Lublin; p. 138-147.
Harry, D. G., Goździk, J. S., 1988 - Ice wedges: growth, thaw transformation, and palaeoenvironmental significance. Journ. Quatern. Scź., 3; p. 39-55.,
Gullentops, F., Paulissen, E., 1978 - The drop soil of Eisden type. Biul. Peryglacjalny, 27; p. 105-115.
Huijzer, A. S., 1993 - Cryogenic microfabrics and macrostructures: interrelations processes and paleoenvvironmental significance. Sassenheim. 245 p.
Jahn, A., 1969 - Structures périglaciaires dans les loess de la Pologne. Biul. Peryglacjalny, 20; p. 81-97.
Jahn, A., 1975 - Problems of the periglacial zone. PWN, Warszawa; 223 p.
Jersak, J., 1969 - La stratigraphie des loess en Pologne concernant plus particuliérement le dernier étage froide. Biul. Peryglacjalny, 20; p. 99-131.
Jersak, J., 1991 - Osady rzeczne pełni piętra zimnego Wisły w dolinie Wieprza między Szczebrzeszynem a Łańcuchowem (summary: Plenitade phase fluvial sediments of the cold Vistula stage in the Wieprz river valley between Szczebrzeszyn and Łańcuchów). Prace Nauk. Uniw. Śląskiego, 1107: p. 51-92.
Jersak, J., Sendobry, K., 1991 - Vistulian deposits in the valley of the Bierawka exemplified by the filling-sand mine in Kotlarnia. Prace Nauk. Uniw. Śląskiego, 1107: p. 93-118.
Jersak, J., Sendobry, K., Śnieszko, Z., 1992 - Postwarciańska ewolucja wyżyn lessowych w Polsce (summary: Evolution of loess covers in Poland during the postWarta period). Prace Nauk. Uniw. Śląskiego, 1227; 198 p.
Klatkowa, H., 1965 - Niecki i doliny denudacyjne w okolicach Łodzi (résumé: Vallons en berceau et valles scches aux environts des Łódź). Acta Geogr. Lodziensia, 19; 141 p.
Klatkowa, H., 1981 - Dépôts de vallées priglaciaires en Pologne Centrale. Recherches Géogr. Strasbourg, 16-17; p. 179-186.
Konishchev, V. N., Tumel, N. V., 1989 - Malozemelsko-Bolshezemelskiy rayon. In: A. I. Popov (ed): Regionalnaya kriolitologiya. Izdatielstwo Moskovskogo Universitieta; p. 24-48.
Kozarski, S., 1971 - Ślady działalności późnowürmskich procesów peryglacjalnych w regionie dolnej Odry i dolnej Warty (summary: Traces of the activity of Late Würm periglacial processes in the Lower Odra and Lower Warta region) - Bad. Fizjogr. nad Polską Zachodnią, 24, ser. A; p. 97-177.
Kozarski, S., 1974 - Evidences of Late Würm permafrost occurrence in north-west Poland. Questiones Geographicae, l; p. 65-86.
Kozarski, S., 1991 - Paleogeografia Polski w vistulianie. In: L. Starkel (ed.): Geografia Polski, środowisko przyrodnicze. PWN, Warszawa; p. 80-105.
Kozarski, S., 1993 - Late Plenivistulian deglaciation and the expansion of the periglacial zone in NW Poland. Geol. en Mijnbouw, 72; p. 143-157.
Kozarski, S., Mocek, A., Nowaczyk, B., Tobolski, K., 1982 - Etapy i warunki rozwoju wydm w Budzyniu koło Chodzieży w świetle analizy radiowęglowej, paleobotanicznej i pedologicznej (summary: Development stages and conditions of the dune at Budzyń near Chodzież in the light of radiocarbon, paleobotanical and pedologie analyses). Roczniki Glebozn., 23; p. 159-174.
Kozarski, S., Rotnicki, K., 1977 - Valley floors and changes of river channel pattern in the North Polish Plain during Late Würm and Holocene. Questiones Geographicae, 4; p. 51-93.
Kuydowicz-Turkowska, K., 1975 - Rzeczne procesy peryglacjalne na tle morfogenezy doliny Mrogi (résumé: Processus fluviaux pèriglaciaires sur le fond de la morphogenèse de la vale de la Mroga). Acta Geogr. Lodziensia, 36; 122 p.
Laskowska, W., 1960 - Kopalne struktury poligonalne na glinach zwałowych (summary: Fossil polygonal structures in boulder clay). Biul. Peryglacjalny, 7; p. 73-87.
Mackay, J. R., 1973 - Problems in origin of massive icy beds, Western Arctic, Canada. Permafrost: The north American Contribution to the Second Internationale Conference, Nat. Acad. Sci., Washington, D. C.; p. 223-228.
Manikowska, B., 1985 - O glebach kopalnych, stratygrafii i litologii wydm Polski środkowej (summary: The fossil soils stratigraphy and lithology of the dunes in Central Poland). Acta Geogr. Lodziensia, 52; 137 p.
Manikowska, B., 1994 - Etat des études des processus éoliens dans la région de Łódź (Pologne centrale). Biul. Preyglacjalny, 33; p. 107-131.
Maruszczak, H., 1972 - Podstawowe cechy genetyczne i stratygraficzne lessów Polski południowo-wschodniej. Przewodnik sympozjum krajowego „Litologia i stratygrafia lessów w Polsce". Lublin 25-30 września 1972. Wyd. Geol., Warszawa; p. 89-95.
Maruszczak, H., 1986 - Loess in Poland, their stratigraphy and paleogeographical interpretation. Ann. Univ. M. Curie-Skłodowska, sec. B., 41; p. 15-54.
Maruszczak, H., 1991 - Ogólna charakterystyka lessów w Polsce (summary: Genaral features of the loesses in Poland). In: Podstawowe profile lessów w Polsce. Univ. M. Curie-Skłodowska, Lublin; p. 35.
Mojski, J. E. 1969 - La stratigraphie des loess de la derniere période glaciaire. Biul Peryglacjalny, 20; p. 153-177.
Murton, J., French, H. M., 1994 - Cryostructures in permafrost, Tuktoyaktuk coastlands, western arctic Canada. Canadian Journ. Earth Sci., 31; p. 737-747.
Nowaczyk, B., 1972 - Cechy granulometryczne osadów wypełniające struktury wieloboków szczelin mrozowych z pierwotnym wypełnieniem mineralnym w PoznaniuGrunwaldzie (summary: Granulometric features of sediments filling structures of sand-wedge polygons of frost cracks in Poznań-Grunwald). Bad. Fizjogr. nad Polską Zachodnią, 25, ser. A Geogr. Fiz.; p. 113-132.
Nowaczyk, B., 1994 - Wiek jezior i problem zaniku brył pogrzebanego lodu na przykładzie sandru Brdy w okolicy Charzykowy (summary: The age of lakes and the decay of dead ice bloks on the example of the Brda outwash plain in the Charzykowy region). Acta Univ. N. Copernici, Geogr., 27, Nauki Mat.-Przyr., 92; p. 97-110.
Pazdur, M. F., Stankowski, W., Tobolski, K., 1981 - Litologiczna i stratygraficzna charakterystyka profilu z kopalnymi utworami organogenicznymi w Malińcu koło Konina (summary: A lithological and stratigraphic characteristic of the profile with fossil organogenic sediments at Maliniec near Konin). Bad. Fizjogr. nad Polską Zachodnią, ser. A, 33; p. 79-88.
Popov, A. I., Tumel, N. V., 1989 - Taimyrskiy rayon. In: A. I. Porov (ed.): Regionalnaya kriolitologiya. Izdatielstwo Moskovskogo Universitieta; p. 88-101.
Poser, H., 1948 - Boden- und Klimaverhältnisse in Mittel- und Westeuropa wehränd der Würmeiszeit. Erdkunde, 2; p. 53-68.
Romanovskij, N. N., 1977 - Formirovaniye poligonalno-zilnych struktur. Izdat. Nauka, Novosybirsk; 216 p.
Rotnicki, K., 1984 - Udział procesów eolicznych w sedymentacji pokryw terasowych górnego Pleni-Vistulianu. Spraw. Pozn. Tow. Przyj. Nauk.
Rotnicki, K., Borówka, K., 1995 - Zbiór dat radiowęglowych dla Niziny GardzieńskoŁebskiej jako podstawa określenia wieku pobytu ostatniego lądolodu na Niżu Polskim. V Konferencja „Metody Chronologii Bezwzględnej", Streszczenia, GliwiceRudy 6-8 kwietnia 1995.
Rotnicki, K., Starkel L., 1991 - Przekształcenia rzeźby w holocenie. In: L. Starkel (ed.): Geografia Polski, środowisko przyrodnicze. PWN, Warszawa; p. 139-159.
Shpolyanskaya, N. A., 1989 - Zapadnosibirskiy rayon. In: A. I. Porov (ed.): Regionalnaya kriolitologiya. Izdatielstwo Moskovskogo Universitieta; p. 62-88.
Stankowska, A., Stankowski, W., 1979 - The Vistulian till covering stagnant waters sediments with organic sediments. Symp. on Vistulian Stratigr., Poland 1979, Guidebook of Excursions, Warszawa.
Stankowski, W., Krzyszkowski, D., 1991 - Stratygrafia czwartorzędu okolic Konina (summary: The Quaternary stratigraphy of the Konin area). In: W. Stankowski (ed.): Przemiany środowiska geograficznego obszaru Konin-Turek. Wyd. Nauk. UAM, Poznań; p. 11-31.
Svensson, H., 1988 - Ice-wedge casts and relict polygonal patterns in Scandinavia. Journ. Quatern. Sci., 3; p. 57-67.
Turkowska, K., 1988 - Rozwój dolin rzecznych na Wyżynie Łódzkiej w późnym czwartorzędzie (résumé: Evolusion des valles fluviatiles sur le plateau de Łódź au cours du quaternaire tardif). Acta Geogr. Lodziensia, 57; 157 p.
Turkowska, K., 1990 - Main fluvial episodes in the Ner Valley in the last 22,000 years; a detailed study at Lublinek near Łódź, Central Poland. Quater. Stud. in Poland, 9.
Turkowska, K., 1992 - Stanowisko Lublinek. Metachronizm procesów dolinnych w dorzeczu górnego Neru w okresie 20,000-8,000 lat BP. Przewodnik Konferencji "Ewolucja środowiska naturalnego Polski w okresie przejściowym plejstocen-holocen", Łódź, 1-3.10.1992.; p. 18-19.
Vandenberghe, J., 1983 - Ice-wedge casts and involutions as permafrost indicators and their stratigraphic position in the Weichselian. Proceedings Fourth International Conference on Permafrost, Fairbanks, Alaska. Vol. 1. Nat. Acad. Press; Washington D. C.; p. 1298-1302.
Vandenberghe, J., Van Den Broek, P., 1982 - Weichselian convolution phenomena and processes in fine sediments. Boreas, 11; p. 299-315.
Vandenberghe, J., Pissart, A., 1993 - Permafrost changes in Europe during the last glacial. Permafrost and Periglacial Processes, 4; p. 121-135.
Van Huissteden, J., 1990 - Tundra rivers of the last glacial: sedimentation and geomorphological processes during the Middle Pleniglacial in Twente, E Netherlands. Medd. Rijks Geol. Dienst, 44; p. 7-138
Van Vliet-Lanoë, B., 1976 - Traces de glace de ségrégation en lentilles associées aux sole et phénomènes périglaciaires fossiles. Biul. Peryglacjalny, 26: 42-56.
Van Vliet-Lanoë, B., 1989 - Dynamics and extent of the Weichselian permafrost in Western Europe (Substage 5E to Stage 1). Quaternary International, 3/4; p. 109-113.
Velichko, A. A., 1982 - Paleogeography of Europe during last one hundred thousend years (atlas monograph in Russian with legend in English). I. P. Gerasimov (ed.). Nauka, Moscow, 156 p., 14 planches.
Walker, H. J., Arnborg, L., 1966 - Permafrost and ice wedge effect on riverbank erosion. Proceedings Permafrost International Conference, Lafayette, Indiana, November 1963. U. S. Nat. Acad. Sci., Washington D. C., Publication 1287; p. 164-167.
Walker, H. J., Morgan, H. M., 1964 - Unusual weather and river-bank erosion in the delta of the Colville River, Alaska. Arctic, 17.
Washburn, A. L., 1979 - Geocryology: a survey of periglacial processes and environments. London; 406 p.
Wieczorkowska, J., 1975 - Rozwój stoków Pagórków Romanowskich na tle paleogeografii obszaru (résumé: L'évolution des versants des collines de Romanów à la lumiare de la paléogéographie de la région). Acta Geogr. Lodziensia, 35; 118 p.
Wojtanowicz, J., 1994 - O termokrasowej genezie jezior Łęczyńsko-Włodawskich (summary: On thermokarst genesis of the Łęczna-Włodawa lakes). Ann. Univ. M. Curie-Skłodowskiej, B, 49, I; p. 1-18.
