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

Projekta vadītājs: V.Zelčs

Pleistocēna Vislas leduslaikmeta beigu posms bija nozīmīgs laika sprīdis mūsdienu dabas ainavu un vides apstākļu veidošanā. Šajā laikā, kas ilga no 15 200 līdz 11 500 kalendāro gadu (13,2-10,2 tūkst. 14C gadu), notika visintensīvākā globālā sasilšana, kāda nav novērojama nevienā no pēcleduslaikmeta laika posmiem. To pavadīja aktīvā ledāja lobu un mēļu aprimšana un atkārtota aktivizēšanās lielākajā Latvijas zemieņu (izņemot Austrumlatvijas zemieni un Viduslatvijas zemienes dienvidu daļu) daļā, aprimušā ledus masīvu un blāķu kušana plašos pārejās teritorijas apvidos, zemledāja nogulumu deformācijas, iekšledāja, ledus kontakta un pieledāja ledājkušanas ūdeņu straumju un ledus ezeru nogulumu un reljefa formu veidošanās, virszemes ūdeņu noteces tīkla 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 daudzus procesus pēcleduslaikmetā – hidrogrāfiskā tīkla un pārpurvošanās procesu 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.

Aizvadītajā 2008. gadā projekta ietvaros tika veikti šādas aktivitātes un sasniegti šādi rezultāti:

Projekta 2. etapa uzsākšanas laikā tika veikta individuālo darba uzdevumu izstrādāšana projekta gadam, iepirkumu un tehniskās specifikācijas sagatavošana, kvartāra nogulumu karjeru un dabisko atsegumu datubāzes papildināšana, lauka darbu saskaņošana ar valsts institūcijām (GNP, Krustkalnu rezervātu, vietējām pašvaldībām, zemes un derīgo izrakteņu atradņu īpašniekiem). Pavisam tika veikti 6 saskaņojumi un iegūtas atļaujas lauka darbu veikšanai. Sadarbībā ar Tartu Universitātes Ekololoģijas un Zemes zinātņu institūta (turpmāk – TU EZZI) pētniekiem tika veikti lauka apsekojumi ritmiski slāņoto nogulumu (slokšņu māla) un saldūdens kaļķiežu stabilo izotopu (δ18O un δ13C) sastāva noteikšanai paraugu ievākšanas vietu izraudzīšanai.

Aprobācija. Projekta pirmajā realizācijas gadā iegūto rezultātu aprobācija: 2 publikācijas starptautiski citējamos izdevumos, 3 starptautiskās konferencēs nolasīti 4 referāti, LU 66. zinātniskajā konferencē nolasīti 9 referāti. Noslēgumam tuvojas darbs pie 3 publikāciju sagatavošanas, kuras paredzēts publicēt starptautiski citējamos izdevumos, LU 67. zinātniskajai konferencei sagatavotas un iesniegtas publicēšanai 11 referātu tēzes. Publikācijas SCI sagatavošana ir aizkavējusies sakarā ar nogulumu datēšanas laboratoriju lielo pārslodzi Eiropā (OSL datējumi) un Ziemeļamerikā (AMS 14C datējums). Projekta 2. etapa beigās tuvojas noslēgumam darbs pie 2 promocijas darbiem ģeoloģijā. Dažādu, galvenokārt tehnisku iemeslu dēļ, ko rada aizkavēšanās ar laboratorijas pētījumu veikšanu, jaunu ģeotelpiskās analīzes metožu apgūšanu un programmatūras iepirkšanu saistītās problēmas, ir nedaudz aizkavējusies 2 promocijas darbu ģeoloģijā iesniegšana un aizstāvēšana, kas notiks 2009. gadā.

Pētījumi un materiāli

Galvenās aktitātes bija ledāja un pieledāja nogulumu pētījumi, nogulumu paraugu ievākšana absolūtā vecuma noteikšanai, granulometriskā sastāva un biostratigrāfiskai izpētei.

1. Nogulumu vecuma noteikšana tika veikta izmantojot OSL, konvencionālo 14C un paleobioloģiskās pētījumu metodes, bet sadarbībā ar TU EZZI pētniekiem (prof. Volli Kalms, Dr. Tiit Hang) aizsākta Latvijas ritmiski slāņoto nogulumu (slokšņu māla) un saldūdens kaļķiežu stabilo izotopu (δ18O un δ13C) sastāva izpēte, kas ļaus iegūt jaunas kvalitātes datus par leduslaikmeta beigu posma notikumu laiktelpiskajām norisēm, kā arī sekmēs pētījumu grupas kompetences pieaugumu un cilvēkresursu attīstību. Paraugi tika ievāti Vilgāles ezera, Zentenes Liekņas, Dreimaņu (Svētes ezera) saldūdens kaļķiežu iegulās un no Polackas, Nīcgales un Zemgales sprostezera slāņoto nogulumu griezuma. Pašlaik paraugi tiek apstrādāti TU EZZI laboratorijās. Par iegūtajiem rezultātiem 2009. gadā tiks sagatavotas SCI līmeņa kopējas publikācijas.

Nogulumu vecuma noteikšanas OSL traversi tika izvēlēti balstoties no iepriekšējo gadu pieredzes izvērtējot nogulumu piemērotību vecuma noteikšanai ar OSL metodi. Pavisam pavasara vidū un vēlu rudenī ievākti 26 paraugi Daugavpils un Krāslavas apkārtnē, Austrumlatvijas zemienē, Vidzemes piekrastē, Ziemeļvidzemes un Vidusgaujas iekškontinentālās kāpu apvidos, seno baseinu nogulumos un upju paleodeltās Zemgales līdzenuma malas joslā. Šajā gadā ir saņemti dati par 24 datējumiem (11 datējumi no 2007. gadā ievāktajiem paraugiem), 15 paraugi ir apstrādes procesā Helsinku Universitātes Datēšanas laboratorijā (vadītājs Dr. M. Oinonens).

Iegūtie materiāli daļēji kopā ar Smiltenes un Strenču baseinu krasta veidojumu pētījumu rezultātiem tiks izmantoti INQUA Peribaltijas darba grupas simpozija Dienvidigaunijā un Ziemeļlatvijā lauka ekskursijas sagatavošanā, kas notiks 2009. gada rudenī un tiek rīkots kopēji sadarbojoties TU EZZI un LU Ģeomorfoloģijas un ģeomātikas katedrai.

2. Viens no prioritārajiem pētījumu virzieniem bija leduslaikmeta beigu posma un agrā holocēna nogulumu griezuma izpēte un paraugu noņemšana Raunis atsegumā un šurfos. Leduslaikmeta beigu posma nogulumu slāņu griezuma atsegums Rauņa labajā krastā starp Cēsu-Veselavas jauno un veco ceļu, kā arī atsegumi ielejas pamatkrastā augšpus vecā tilta ir nozīmīga leduslaikmeta beigu posma liecība. To pētījumos iegūtie materiāli savulaik pamatoja Rauņa laika nodalīšanu (Danilans, 1973). Raunis interstadiāls tiek uzskatīts kā agrīnākais no līdz šim konstatētajiem leduslaikmeta beigu posma relatīvi siltajiem laika intervāliem Latvijā un Austrumeiropas līdzenuma ziemeļrietumu daļā. Tāpēc tas tiek pieņemts par leduslaikmeta beigu posma sākumu, kad izbeidzās arī ledājkušanas ūdeņu notece no Skandināvijas ledusvairoga uz Melno jūru un agrā driasa ledaja malas oscilācija. Izmantojot 4 atsegumu, 38 urbumu un 3 šurfu datus, pirmo reizi ir veikta Raunis paleozezera un tam pieguļošās apkārtnes nogulumu lielmēroga kartēšana un paleobaseina noplūšanas cēloņu noskaidrošana. Tika ievākti paraugi organogēno nogulumu un izkliedētas augu atlieka saturošo nogulumu vecuma noteikšana (kopā 6 paraugi) ar konvenciālo 14C metodi Tallinas Tehnoloģiju Universitātes Ģeoloģijas institūta laboratorijā (Dr. Enn Kaup), AMS 14C (Helsinku Universitātes Datēšanas laboratorija), sporu putekšņu un paleokarpoloģisko metodi 123 paraugi, kopējais griezums 10,62 m). Pašlaik iegūtie rezultāti liecina, ka paleobaseins eksistējis daudz ilgāku (vismaz par vairāk nekā 2000 gadiem) laiku nekā tas līdz šim tika uzskatīts. Paleobaseina noplūde ir bijusi strauja, iespējams pat katastrofiska. Urbumu dati norāda arī par nepieciešamību vēl veikt nogulumu papildus izpēti vismaz 1 šurfā.

3. Ziemeļvidzemes purvos (Žuldiņu un Vīkšņu) purvos tika veikta organogēno nogulumu un minerālās pamatnes paraugošana kūdras sastāva izmaiņu un paleobotāniskai izpētei ar mērķi noskaidrot pārpurvošanās procesa sākumu paleobaseinu vietās un iekšzemes eolās akumulācijas radīto šķēršļu ietekmē, kā arī paleoklimatiskās izmaiņas atkarībā no kūdras sadalīšanās pakāpes (157 paraugi). Pavisam izdarīti 20 urbumi un zondējumi ar kopējo metrāžu 60 m.
Pētījumu rezultāti tiek ievadīti uz ĢIS bāzētā projekta datubāzē. Tiek izstrādāti horizontāļu, augstuma punktu, zemes lietojumveidu digitizēšana un pētījumu etalonteritoriju zemes virsas digitālo modeļu izveidošana (Raunis paleobaseinam, Apriķu līdzenumam), tiek veikta laboratorijas pētījumu rezultātu vizualizācija un analīze, kā arī zinātnisko un populārzinātnisko publikāciju sagatavošana.

Projekta realizācijas otrajā etapā ir iegūtas jaunas zināšanas un pieredze par leduslaikmeta beigu posma vides procesiem un apstākļiem. Ir paplašinājušies un sarežģījušies metodiskie risinājumi, it īpaši tālizpētes materiālu un zemes virsmas igitālo modeļu izmantošana pētījuma uzdevumu risināšanā. Izveidotas jaunas un papildinātas esošās kartogrāfiskā un kvartārģeoloģisko materiālu datu bāzes, kas nodrošina pētījuma veikšanu mūsdienu prasībām atbilstošā līmenī. Īpaši akcentējama ir doktorantūrā, maģistra un bakalaura studiju programmās studējošo iesaistīšana projekta realizācijā, kas nodrošināja dažādas paaudzes pētnieku sadarbību un pieredzes tiešu, nepastarpinātu nodošanu.

Pavisam 2008. gadā saistībā ar projektu ir izstrādāti 17 maģistra vai bakalaura darbi dažādās Zemes un vides zinātņu jomās. Projektā grupas 2 dalībnieki ir kļuvuši par doktoratūras studentiem, 2 studenti ir papildinājuši zināšanas TU EZZI un Talllinas Tehnoloģiju Universitātes Ģeoloģijas institūta laboratorijās kvartāra nogulumu izpētes metodēs.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 5 promocijas, 7 maģistra un vairāk nekā 10 bakalaura darbu izstrādāšanā, kā arī lekciju kursos un laboratorijas darbos. Daļa no projekta realizācijas gaitā izveidotajām datu bāzēm ir pieejams online režīmā (skat. tabulā rezultativitātes rādītājus).

Projekta 2. etapa 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.

Darba gaitā radās organizatoriska rakstura problēmas sakarā ar finansējuma aizkavēšanos, kā rezultātā projekta realizācija tika uzsākta ar novēlošanos tikai gada otrajā pusē. Šis apstāklis un iepirkuma procedūra aizkavēja nogulumu vecuma noteikšanu ar radiometriskajām un luminiscences metodēm Helsiku Universitātē un Tallinas Tehnoloģiju Universitātē, jo Latvijā nav nepieciešamās infrastruktūras un kompetences šādu visā pasaulē atzītu metožu izmantošanā. Lauka darbu un paraugu ievākšanas aizkavēšanās dēļ turpinās palinoloģiskās analīzes un iegūto datu interpretācija. Tāpat minētā iemesla dēļ ir radies laika deficīts iegūtā faktiskā materiāla interpretācijā, grafiskajā vizualizācijā un plānoto publikāciju sagatavošanā.

Taču ierobežotais pētniecības projektam piešķirtā finansējuma apjoms, neļāva (I) izmantot radiolokācijas metodes Raunis paleobaseina un lokālo pieledāja ezeru nogulumu slāņkopas izpētē, kas būtu svarīgi izplatības trīsdimensionā novērtēšanā, (II) plašāku, bet izmaksu ziņā dārgāko mūsdienu radiometrisko metožu (AMS 14C) izmantošanu organogēno nogulumu un atlieku vecuma determinēšanā, (III) projektā iesaistīto studentu ilglaicīgāku darbu TU EZZI laboratorijās, kur ir iespējams apgūt un izmantot jaunāko aparatūru un apgūt modernās kvartāra nogulumos ierakstīto liecību izpētes paņēmienus.

Neskatoties uz to projekta plānotie mērķi un uzdevumi pēc būtības ir sasniegti. Pirmā plašākā iegūto rezultātu publiska prezentācija un apspriešana notiks LU 67. zinātniskās konferences laikā.