Krajina v kvartéru (podzimní semestr 2018) Jezera a říční ústí Daniel Nývlt (daniel.nyvlt@sci.muni.cz) JEZERA - vnitrokontinentální vodní nádrže, které nekomunikují přímo s oceány - zaujímají ~1 % zemského povrchu Typy jezer: dočasná stálá Sladkovodní jezera • nízký obsah solí • výskyt v oblastech se středně vysokými až vysokými srážkami, kde dotace vodou značně převyšuje výpar Slaná jezera • více než 5 g/l rozpuštěných solí (často ale větší koncentrace než moře) • výskyt v aridních a semiaridních oblastech rychlost evaporace je výrazně vyšší než přísun vody řekami a srážkami průtočná neprůtočná Velikost a hloubka jezer souvisí s původem jejich vzniku Původ jezer: extenzní pánve (rifty, strikeslipové pánve) intrakratonické pánve (pomalá subsidence) ledovcová kráterová (impakt, sopečný původ) hrazená jezera (sesuvy, lávové proudy apod.) FYZIKÁLNÍ PROCESY V JEZERECH PROUDĚNÍ V jezerech nedochází k permanentním proudům (jako je např. tidální proud) Hlavním zdrojem proudění je účinek větru • rychlost až 30 cm.s-1 • schopnost transportovat částice velikosti prachu až jmz. písku HUSTOTNÍ STRATIFIKACE - souvisí s teplotní stratifikací vodního sloupce jezera epilimnion – svrchní vrstva vodního sloupce prohřátá od slunce a promíchaná vlněním hypolimnion – spodní studená vrstva (c. 4°C); mimo dosah vlnění anoxie termoklína – hranice oddělující epilimnion a hypolimnion, její poloha závisí na bázi vlnění Teplotní vrstevnatost je stálá díky hustotním rozdílům obou vrstev. ZMĚNY HLOUBKY Neprůtočná jezera jsou velmi citlivá na změny klimatu. snížení přísunu vody (srážky, přítok) + zvýšení evaporace pokles hladiny zvýšení přísunu vody vzestup hladiny Průtočná jezera reagují na změny v dotaci vodou snížením/zvýšením odtoku. Další příčiny změn hloubky: • subsidence • agradace sedimentu (platí jen pro průtočná jezera) PROJEVY ZMĚN HLOUBKY V SEDIMENTÁRNÍM ZÁZNAMU • střídání jezerních sedimentů s polohami půd nebo horizonty s bahenními prasklinami • střídání poloh s vlnovými čeřinami a bez vlnových čeřin Aralské jezero (1957 – 2017) STABILITA A ČASOVÉ ZMĚNY JEZER jezerní systém dolního povodí řeky Piury Časové změny jezerního systému dolního povodí řeky Piury Srovnání srážek a indexu jižní oscilace (SOI) s plošným rozsahem lagun Ñapique a San Ramón TRANSPORT MATERIÁLU V JEZERECH Transport v suspenzi • oblak suspenze se šíří nad termoklínou a transportované částice z něho postupně vypadávají • prachové částice vypadávají blízko ústí, jílové jsou distribuovány vlněním na velké vzdálenosti Transport hustotními proudy Hustotní proudy bývají generovány seismickými otřesy, bouřkovým vlněním, přívalovými dešti. • úlomkotoky a bahnotoky se vyskytují v okrajových částech s vysokým gradientem • turbiditní proudy transportují hrubší materiál dále do jezera SEDIMENTACE V JEZERECH - je kontrolována hloubkou, přínosem sedimentu a chemickým složením vody. JEZERNÍ SEDIMENTY PŘÍBŘEŽNÍ FACIE Hrubozrnný materiál se ukládá v ústí řek v podobě delt. Mimo říční ústí záleží složení sedimentu na energii vln a proudů generovaných větrem. malá energie – jemnější materiál v příbřežních oblastech velká energie – vznik písečných pláží HLUBOKOVODNÍ FACIE Nejjemnější materiál (jílová frakce) s dobře vyvinutou laminací varvity PŘEHLED SEDIMENTÁRNÍCH PROCESŮ KARBONÁTY Vznikají ve sladkovodních jezerech nebo jejich částech s omezeným přínosem klastického materiálu. Vznik anorganickým srážením nebo produkcí organismů. SRÁŽENÍ • evaporace • teplotní změny vody redukující rozpustnost CaCO3 • míšení sladké a slané vody (tufa – vznik na kontaktu slané vody s mineralizovanými sladkými prameny) ORGANICKÁ PRODUKCE • akumulace bioklastů (plži, mlži, řasy); rozpad Ca řas – hlavní zdroj karbonátového bahna • ooidy – oolitické mělčiny • stromatolity Redistribuce karbonátového materiálu do větších hloubek. SLANÁ JEZERA • vznikají v tropických a subtropických oblastech s nízkými srážkami • jsou hydrologicky uzavřena • složení vody závisí na složení vody přitékající řekami – sůl pochází z hornin ve zdrojové oblasti různá jezera mají různá složení (moře – stejná složení, ale různé koncentrace) Jezerní sedimenty zrnitost, magnetická susceptibilita, organický uhlík, rychlost sedimentace, palynologie – přínos materiálu z povodí, klimatická podmíněnost, paleoprostředí Jezerní sedimenty – organický C, MS, rychlost sedimentace, chronologie na základě 137Cs a korelace s povodněmi Jezerní sedimenty – organické polutanty (PCBs, HCB, DDTs, PAHs) Jezerní sedimenty – pigmenty Jezerní sedimenty (stabilní izotopy) – δ13C změny v trofických podmínkách v povodí, ale i použitelnost pro rekonstrukci klimatu Jezerní sedimenty – rekonstrukce paleoteplot a paleosrážek Jezerní sedimenty kolísání hladiny Jezerní sedimenty – biostratigrafie Jezerní sedimenty rekonstrukce salinity a pH z rozsivek Kvartérní záznamu klimatu a prostředí v jezerních sekvencích El’gygytgyn Multi-proxy záznam změn klimatu a prostředí v jezerních sekvencích Zazemněná jezera v Kobbefjordu, JZ Grónsko Multi-proxy záznamy pro rekonstrukci regionálních klimatických změn Počátek neoglaciální fáze v oblasti SV části Antarktického poloostrova DELTY Delta – typ ústí řeky do moře (jezera, laguny), ve kterém převažuje akumulace nad erozní činností vlnění, dmutí nebo příbřežních proudů. Nejčastěji se vyskytují v regresních obdobích, tedy především v glaciálech. Princip deltové sedimentace zpomalení transportního proudu v oblasti ústí říčního přínosového systému do vodní nádrže pokles kompetence proudu vypadávání transportovaného materiálu z proudu Režim delty soubor procesů a faktorů ovlivňujících: • způsob distribuce a sedimentace materiálu v oblasti delty • výslednou geomorfologii delty • litofaciální složení DÍLČÍ SEDIMENTÁRNÍ PROSTŘEDÍ Deltová plošina (delta topset) • má charakter přínosového systému • je modifikována pánevními procesy Čelo delty (delta foreset) • oblast hlavní deltové sedimentace • oblast interakce aluviálních a pánevních procesů Prodelta (delta bottomset) • sedimentace nejjemnějšího materiálu (sedimentace ze suspenze, gravitační proudy) • plně pod vlivem pánevních procesů Interakce mezi vodou přínosového systému a vodní nádrže - vliv na rozptýlení a sedimentaci materiálu po vstupu do sedimentární pánve - závisí na hustotním rozdílu mezi přitékající vodou (p) a vodou nádrže (n) • homopyknický vtok p = n • hypopyknický vtok p n • hyperpyknický vtok p n Vliv hloubky na geometrii deltového tělesa – hloubkový poměr a/b GEOMORFOLOGIE DELT - ovlivňována vztahem mezi fluviálními procesy a procesy pánevními Delty s dominancí říčních procesů Delty s dominancí vlnění Delty s dominancí dmutí Ganga delta Nejmladší část delty Mississippi Lena delta Nile delta Klasifikace delt podle typu přínosového systému a hloubky vody v oblasti delty Postma, 1990 ESTUÁRIA - ústí řeky do moře nálevkovitého tvaru; záliv kde dochází k míšení říční a mořské vody a k interakci fluviálních a mořských procesů Většina dnešních ústí řek (v tektonicky klidných oblastech) jsou v důsledku probíhajícího relativního růstu hladiny světového oceánu estuariemi!!! Nejčastěji se vyskytují v transgresních obdobích, tedy především interglaciálech. Dělení estuarií na základě dominance mořských procesů • s dominancí dmutí • s dominancí vlnění ESTUÁRIA S DOMINANCÍ DMUTÍ - vznikají v oblastech makrotidálu - vytvoření dílčích podprostředí Tidální kanály • jeden či více kanálů • bioklastický štěrk na bázi kanálu • písek transportován jako “bedload“ písečné bary, často s “mud drapes“ • laterální akrece na jesepech – střídání písku a jílu • kanály nejsou stálé – avulze, laterální migrace • často nejsou stejné kanály využívány oběma proudy (příliv, odliv) “Mud flats“ – bahenní plošiny • oblasti mimo silné tidální proudy, zaplavované během přílivu • sedimentace jemného materiálu ze suspenze • písčitý materiál je ukládán za skočného přílivu a bouřek Barwon River, Austrálie Moruya River, Austrálie ESTUÁRIA S DOMINANCÍ VLNĚNÍ • vznikají v oblastech s nízkým dmutím • částečné uzavření bariérovými komplexy K dalšímu čtení: Battarbee R.W. (2000): Palaeolimnological approaches to climate change, with special regard to the biological record. Quat. Sci. Rev. 19, 107–124. Birks H.H. et al. (2000): The development of the aquatic ecosystem at Kråkenes Lake, western Norway, during the late-glacial and early-Holocene – a synthesis. J. Paleolimnol. 23, 91 –114. Bradley R.S. (1999): Paleoclimatology. Reconstructing Climates of the Quaternary. Second Edition. International Geophysics Series, 64, Academic Press. Cohen A.S. (2003): Paleolimnology: The History and Evolution of Lake Systems. Oxford University Press. Čejka T. et al. (in review): Timing of the Neoglacial onset on the north-eastern Antarctic Peninsula based on lacustrine archive from Lake Anónima, Vega Island. Glob. Planet. Chan. in review. Elias S.A. (2007): Encyclopedia of Quaternary Science. 4 volume set. Elsevier. Engel Z., Nývlt D., Křížek M., Treml V., Jankovská V., Lisá L. (2010): Sedimentary evidence of landscape and climate history since the end of MIS 3 in the Krkonoše Mountains, Czech Republic. Quat. Sci. Rev. 29, 913–927. Franců E., Schwarzbauer J., Lána R., Nývlt D., Nehyba S. (2010): Historical Changes in Levels of Organic Pollutants in Sediment Cores from Brno Reservoir, Czech Republic. Water Air Soil Poll., 209, 81–91. Gornitz V., Ed. (2009): Encyclopedia of Paleoclimatology and Ancient Environments. Springer. Melles M. et al. (2012): 2.8 Million Years of Arctic Climate Change from Lake El’gygytgyn, NE Russia. Science, 337, 315–320. Nehyba S., Nývlt D., Schkade U., Kirchner G., Franců E. 2011. Depositional rates and dating techniques of modern deposits in the Brno reservoir (Czech Republic) during the last 70 years. J. Paleolimnol. 45, 41–55. Roman M. et al. (in review): Integrated multi-proxy study of Late Holocene environmental changes from two infilled lakes in the Kobbefjord area, Southwestern Greenland. J. Paleolimnol. in review. This is the end, my only friend, the end…