Krajina v kvartéru (podzimní semestr 2018) Kvartér – jeho vymezení a význam Daniel Nývlt (daniel.nyvlt@seznam.cz) Kvartér – historie vymezení Kvartér je nejmladším a zároveň i nejkratším obdobím v historii Země. Kvartér – historie vymezení Název útvaru pochází z členění francouzského geologa J. Desnoyerse z roku 1829 pro sedimenty pařížské pánve založeném na čtyřech systémech G. Arduina. Někde označován také jako antropogén, český zažitý název je čtvrtohory. Až do počátku 19. století byly nezpevněné horniny uložené na zemském povrchu považovány za pozůstatky po biblické potopě (odtud „diluviální teorie“ a termín diluvium – Buckland, Sedgwick). S poznáváním polárních oblastí a množství hornin zamrzlých v ledových krách byl transport tohoto materiálu (anglicky „drift“) přičítán uložení z ledových ker během mořské záplavy (např. Lyell). Geologové pracující v Alpách (Perraudin, Venetz, de Charpentier a především Agassiz) ukázali, že rozsáhlé oblasti Evropy musely být pokryty ledovci mnohem většími, než jaké jsou dnes v Alpách (odtud „ledovcová teorie“ a návrat k termínu doba ledová (Eiszeit, Ice Age) zavedeným J.W.Goethem). Dnešní dělení kvartéru Dělí se na starší oddělení – pleistocén (Ch. Lyell v Principles of Geology z roku 1839), mladší oddělení – holocén (P. Gervais 1867–1869, jinak též poledová doba, příp. flandrian) a nejmladší (prozatím neformální!) oddělení – antropocén (P. Crutzen a E. Stoermer 2000). V roce 1875 O. Torrell na setkání Německé geologické společnosti jasně ukázal, že bludné balvany vyskytující se v Německu pocházejí ze Švédska a Finska a doložil rozsáhlé (kontinentální) zalednění Evropy. Obdobně Agassiz prokázal kontinentální zalednění i v Severní Americe a „ledovcová teorie“ tím naprosto zvítězila. Definice báze kvartéru a tím pádem i jeho trvání se měnila v čase. Na 18. IGC v Londýně (1948) byl kvartér definován pro období ~600 ka. V roce 1984 byl ratifikován stratotyp pro bázi kvartéru na profilu Vrica v jižní Itálii s hranicí na bázi polohy jílovců v nadloží organické polohy „e“, která leží uvnitř subchronu normální polarity Olduvai. Tato hranice byla později astronomickou kalibrací datována na 1,806 Ma. V současnosti (ratifikováno 2010) je pro bázi kvartéru použit stratotyp u Monte San Nicola na Sicílii, kde hranice po astronomickém ladění časově odpovídá 2,588 Ma a leží velmi blízko magnetické reverze Gauss/Matuyama. Kvartér – odlišnosti od předchozích geologických období - významné ochlazení klimatu a zintenzivnění klimatické cykličnosti vázané na změnu orbitálních parametrů Země (Milankovičovy cykly) - tvorba spraší ve většině částí světa (s výjimkou Aljašky a Tarimské pánve) - odlišný říční styl řek mírných zeměpisných šířek a cyklická tvorba říčních terasových stupňovin - výskyt a rozvoj zástupců rodu Homo vedoucí k modernímu člověku - hojnější výskyty ledovci transportovaného horninového materiálu v hlubokomořských sedimentech mírného pásma severní polokoule dokládající rozsáhlejší zalednění mírných šířek Kvartér – formální stratigrafické definice Kvartér – chronostratigrafická jednotka na hierarchické úrovni útvaru odpovídající shodně nazvané geochronologické periodě s bází definovanou stratotypem báze pleistocénu. Pleistocén – chronostratigrafická jednotka na úrovni oddělení odpovídající shodně nazvané geochronologické epoše s bází definovanou stratotypem báze stupně gelasu na profilu u Monte San Nicola na Sicílii. Holocén – chronostratigrafická jednotka na úrovni oddělení odpovídající shodně nazvané geochronologické epoše s bází definovanou ve vrtném jádře NGRIP v hloubce 1492,45 m. Antropocén – prozatím neformální jednotka v přípravě návrhu na zařazení jako geochronologická epocha se začátkem v roce ?1800 AD, odkdy člověk intenzivněji mění geologické podmínky a procesy. Pleistocén Typickým znakem pleistocénu je střídání chladných období – glaciálů (ledových dob), význačných velkým rozšířením ledovců, s mnohem teplejšími a vlhčími obdobími interglaciálů (meziledových dob). Cyklické střídání klimatu vedlo k ovlivňování migrace faun a flór a k odlišným exogenním krajinotvorným procesům. V mořské izotopové stratigrafii odpovídá rozpětí MIS 103–2. Glaciály byly v mírných zeměpisných šířkách výrazně sušší (pokles srážek až o 2/3) a chladnější (až o 10–12°C) než je současnost. V celosvětovém průměru bylo o ~5–6°C chladněji. V teplých klimatických pásech se projevovaly jako pluviály, tedy především zvýšením srážek. Posun klimatických zón byl značný, teplé klimatické pásy byly poměrně úzké. V glaciálních podmínkách docházelo v rozsáhlých zaledněných oblastech mírných šířek k akumulaci glacigenních sedimentů a před ledovcovými čely k sedimentaci často rozsáhlých a mocných glacifluviálních sedimentů. V periglaciálních oblastech dominovalo intenzívní zvětrávání za vzniku hlubokých zvětralin, které byly periglaciálně podmíněnými svahovými pohyby akumulovány v podobě různých typů svahových sedimentů a dále unášeny a ukládány v údolích řekami. Eolickou činností dochází k akumulaci spraší a navátých písků. V mořích a oceánech dochází k posunu sedimentace diatomových a globigerínových jemnozrnných sedimentů směrem k jihu. Interglaciály byly v mírných zeměpisných šířkách obvykle stejně teplé nebo i teplejší (starší interglaciály až o 3–5°C), než je tomu v současnosti, obvykle s vyššími srážkami (až o 50 %). Naopak v teplých klimatických pásech se často projevovaly jako interpluviály, tedy zvýšenou ariditou, která dnes odpovídá subtropům. V interglaciálních podmínkách docházelo především k nárůstů organické biomasy a velkému rozvoji flóry i fauny. Zemský povrch byl převážně pokryt vegetačním krytem, proto nedocházelo k transportu a ukládání sedimentů v takové míře a v takové hrubosti jako v glaciálech. V mírných klimatických pásech však dále pokračuje sedimentace jemných fluviálních sedimentů – povodňových hlín, svahovin a ve vegetačně nestabilizovaných oblastech dochází i k eolickému transportu a ukládání. Dělení pleistocénu - spodní: v současné době zahrnuje chronostratigrafické stupně gelas (2,588– 1,806 Ma) a calabr (1,806–0,773 Ma) - střední: odpovídá neformálnímu mořskému chronostratigrafickému stupni ion (773–126 ka), báze odpovídá magnetické reverzi Matuyama/Brunhes, v současnosti se vybírá vhodný stratotyp ze tří kandidátů v Itálii a v Japonsku. - svrchní: odpovídá neformálnímu mořskému chronostratigrafickému stupni tarant (126–11,7 ka), báze je tradičně kladena na počátek posledního interglaciálu (eemu v terestrickém a MIS 5e v mořském záznamu). Kvartér – cykly, paleomagnetický záznam, MIS, terminations Holocén Současný interglaciál nebo též postglaciální období. V mořské izotopové stratigrafii odpovídá MIS 1. Báze holocénu definována stratotypem Grónsko (vrtné jádro NGRIP) definice GSSP v hloubce 1492,45 m pro bázi holocénu na základě: δ18O ECM – elektrická vodivost λcorr – tloušťka ročních přírůstků koncentrace Na+ podíl prachových částic deuterium excess stáří: 11.700 ± 99 cal. a b2k Dělení holocénu Klasické dělení holocénu je založené na pylových záznamech a rostlinných makrozbytcích pocházejících z Dánska (Blytt-Sernanderova klasifikace), dále rozpracovaných do pylových zón (von Post pro Skandinávii; Godwin pro Británii; Firbas pro Střední Evropu). pylová zóna biostratigrafie IX subatlantic VIII subboreal VII atlantik V-VI boreal IV preboreal III mladý dryas II allerød Ic starý dryas Ib bølling Ia nejstarší dryas holocén pleistocén Chronostratigrafické členění holocénu definuje - greenland (spodní) = chronostrat. stupeň (11700–8236 a b2k); GSSP = NGRIP2 ledové jádro - northgrip (střední) = chronostrat. stupeň (8236–4250 a b2k); GSSP = NGRIP1 ledové jádro - meghalaya (svrchní) = chronostrat. stupeň (4250–0 a b2k); GSSP = speleotémy v Mawmluh Cave, Indie (formálně ratifikováno IUGS 14.6.2018) K dalšímu čtení a studiu: Bradley R.S. (1999): Paleoclimatology. Reconstructing Climates of the Quaternary. Second Edition. International Geophysics Series, 64, Academic Press. Elias, S. A. (2007): Encyclopedia of Quaternary Science. 4 volume set. Elsevier. Gibbard, P., Cohen, K.M. (2008): Global chronostratigraphical correlation table for the last 2.7 million years. Episodes, 31, 243–247. Gibbard, P.L., Head, M.J., Walker, M.J.C., The Subcommission on Quaternary Stratigraphy (2010): Formal ratification of the Quaternary System/Period and the Pleistocene Series/Epoch with a base at 2.58 Ma. Journal of Quaternary Science, 25, 96–102. Gibbard, P.L., Lewin, J. (2016): Partitioninf the Quaternary. Quaternary Science Reviews, 151, 127–139. Walker, M.J.C., Berkelhammer, M., Björck, S., Cwynar, L.C., Fisher, D.A., Long, A.J., Lowe, J.J., Newnham, R.M., Rasmussen, S.O., Weiss, H. (2012): Formal subdivision of the Holocene Series/Epoch: a Discussion Paper by a Working Group of INTIMATE (Integration of ice-core, marine and terrestrial records) and the Subcommission on Quaternary Stratigraphy (International Commission on Stratigraphy). Journal of Quaternary Science, 27, 649–659. Walker M., Johnsen, S., Rasmussen, S.O., Popp, T., Steffensen, J.-P., Gibbard, P., Hoek, W., Lowe, J., Andrews, J., Björck, S., Cwynar, L.C., Hughen, K., Kershaw, P., Kromer, B., Litt, T., Lowe, D.J., Nakagawa, T., Newnham, R., Schwander, J. (2009): Formal definition and dating of the GSSP (Global Stratotype Section and Point) for the base of the Holocene using the Greenland NGRIP ice core, and selected auxiliary records. Journal of Quaternary Science, 24, 3–17. Williams, M., Zalasiewicz, J., Haywood, A., Ellis, M., Eds. (2011): The Anthropocene: a new epoch of geological time? Philosophical Transactions of the Royal Society A369, 835–1112. Special issue on the Anthropocene. http://quaternary.stratigraphy.org http://www.geology.cz/stratigraphy That’s all for this term, folks…