Sciencemag.cz
Doporučujeme
V období sedimentace ostravského souvrství se na naše území naposledy rozšířilo moře obývané trilobity. Tu úplně nejmladší záplavu před 324 miliony let představuje soubor mořských uloženin Gaeblerova patra ve stropu souvrství s výskytem našeho nejmladšího trilobita, kterým je Paladin mladeki.
Příčinou mořských záplav přicházejících z Polska byly klimatické změny podobné těm, které řídily pohyby mořské hladiny v pleistocénu s periodou okolo 100 tisíc let. Střídáním chladnějších a teplejších období v planetárním měřítku se rozloha ledovců jižní Gondwany (= jižní části Pangey) měnila a s ní kolísala i mořská hladina. Největší glacieustatické zdvihy mořské hladiny v intervalu sta i více metrů během teplejších interglaciálů posouvaly břežní linii ze středního Polska plochou pánevní nížinou o 200–300 km dále na jih, hluboko na území jižní Moravy a patrně i přilehlé části Rakouska. S koncem každého interglaciálu a postupným ochlazováním se však moře vracelo zpět do nitra Polska.
Těchto klimaticky podmíněných záplav různé intenzity a rozsahu bylo za dobu ukládání ostravského souvrství několik desítek. Pozůstatkem mořských záplav jsou dnes vrstvy jílovců a prachovců s faunou, označované jako faunistické horizonty nebo faunistická patra. Jejich mocnost kolísá od několika decimetrů až po desítky metrů. Podle intenzity záplavy a tím i charakteru fauny vznikala patra sladkovodní, brakická nebo mořská. Při menších záplavách se břežní linie ustálila na Ostravsku a zakusovala se do pevniny v podobě mělkých zálivů, které vtékající vodních toky zčásti nebo úplně vyslazovaly.
V takových prostředích se mořské fauně nedařilo a ve společenstvech převládají sladkovodní mlži Carbonicola, Curvilimula, Naiadites nebo Porubites. Pro brakické vody se sníženou salinitou jsou zase typičtí brachiopodi rodu Lingula a Orbiculoidea nebo mlži rodu Janeia tolerující změny salinity. Naopak největší mořské záplavy zasahující daleko na jih vytvořily na Ostravsku plně marinní prostředí s normální salinitou a bohatou stenohalinní mořskou faunou včetně trilobitů, korálů a hlavonožců z řádu Goniatitida zastoupeného například rody Sudeticeras a Cravenoceras. Plošně nejrozsáhlejší mořská patra slouží i jako vynikající korelační horizonty k vymezení hranice ostravského souvrství a jeho rozdělení do menších sedimentárních jednotek – vrstev. Báze ostravského souvrství leží ve stropu Štúrova mořského patra, které jej odděluje od podložních, převážně mořských uloženin.
Strop ostravského souvrství je dán hiátovou plochou v těsném nadloží nejvyššího mořského patra Gaeblerova. K dalším plošně rozsáhlým mořským patrům patří Naneta, Františka, Enna a Barbora, které slouží k definici hranic vrstevních jednotek uvnitř ostravského souvrství.
Glacieustatické oscilace mořské hladiny a s nimi spojené mořské transgrese a regrese vedly k posunu břežní linie a společně s ní i jednotlivých sedimentárních prostředí. Každé z těchto prostředí po sobě zanechalo odlišný sedimentární záznam lišící se petrografickým složením horniny, texturními znaky a paleontologickým obsahem. Pravidelně se opakující stěhování prostředí v důsledku glacieustatických pohybů mořské hladiny tak po sobě v profilu zanechalo cyklické opakování sedimentů jednotlivých prostředí.
Pro podobné transgresně- regresní cykly použili američtí geologové Wanless s Wellerem v illinoiské uhelné pánvi v USA již v roce 1932 označení cyklotéma. O několik let později, v roce 1936, Wanless a Shepard vyslovili revoluční názor, že vznik karbonských cyklotém je výsledkem glacieustatických kolísání mořské hladiny v důsledku měnící se intenzity zalednění. Po dlouhou dobu zůstala tato myšlenka pouze na úrovni hypotézy. Chyběly důkazy. Až výzkumy z posledních desetiletí stále více potvrzují její správnost.
Ne všechny cykly v ostravském souvrství však souvisejí s glacieustatickými zdvihy a poklesy mořské hladiny. Tenčí, několikametrové cykly malého plošného rozsahu bývají výsledkem interakce mezi různými souběžně probíhajícími sedimentárními procesy nezávislými na pohybech mořské hladiny, a nejsou tedy pravými cyklotémami. Cykly o mocnosti několika desítek metrů, sledovatelné po celé pánvi nebo na většině její plochy, které obsahují faunistické horizonty, však většinou mívají glacieustatický původ, a představují tedy skutečné cyklotémy. Pokud byly výkyvy hladiny dostatečně veliké, mají cyklotémy ideální sled od kontinentálních až po plně mořská prostředí.
Tím nejvíce „kontinentálním“ prostředím cyklotém ostravského souvrství byla plochá říční krajina. Její vznik je spojen s klimaticky nejchladnějším obdobím – glaciálem, kdy rozsáhlé zalednění ve vyšších zeměpisných šířkách jižní polokoule způsobilo pokles hladiny a ústup (regresi) moře daleko za naši severní hranici. V této fázi vývoje cyklotém spěchaly tropické řeky širokou pánevní nížinou k mořskému pobřeží kdesi ve středním Polsku. Většina hlavních vodních toků sledovala západní, nejintenzivněji poklesávající část „hornoslezské nížiny“. Složení pískovců a nehojných poloh slepenců zanechaných těmito vodními toky ukazuje na jejich původ především v intenzivně denudovaných horských oblastech západně od pánve.
Zvětraliny byly odtud snášeny bystřinami do pánevní nížiny a zde se napojovaly na hlavní pánevní tok směřující k severu. Podíl sedimentů ze zdrojových oblastí východně od pánve byl vzhledem k nevýraznému reliéfu menší. Písčité a štěrkové sedimenty ukládané v pánvi řekami tvoří místy i přes deset metrů mocné polohy. Nejznámějšímu a nejmocnějšímu tělesu se dnes říká „zámecký slepenec“. V době jeho ukládání připomínalo Ostravsko spíše rozlehlou štěrkopískovou „pláž“ sahající hluboko do vnitrozemí.
Tato několik desítek až více než sto metrů mocná poloha je v rámci tří kilometrů sedimentů ostravského souvrství však spíše výjimkou. Většina ostatních fluviálních (říčních) plošin byla tenčí a plošně méně rozsáhlá. S narůstající vzdáleností od zdrojových oblastí a zmenšením sklonu pánevní nížiny klesalo i množství řekami unášeného písku. Písečné plošiny se k severu mění v bahnité říční nivy. Rozlehlé nivy v povodí řek i mezi říčními rameny deltové plošiny v blízkosti mořského pobřeží byly ideálními místy pro vznik rašelinišť. Mocnost rašeliny dosahovala často 5–10 metrů, vzácněji i přes 20 metrů.
Soužití rašeliniště s řekou je doloženo pozorováním v ostravských dolech. Při ražbě důlních chodeb se sloje v blízkosti řeky rozmrštily do mnoha tenkých uhelných lávek, které záhy vyklínily, a celý profil sloje nahradila písčitá výplň říčního koryta. Na protilehlém říčním břehu pak sloj, původně rašeliniště, pokračovala dál. Tenké vrstvičky písku a jílu, zabíhající z říčního koryta do sloje, prozrazují dočasná zaplavení rašeliniště během povodní a ukládání vrstev bahna a místy i jemného písku. Z hlediska glacieustatických pohybů mořské hladiny vznikala rašeliniště obvykle koncem glaciálu a počátkem interglaciálu, kdy se začalo zvolna oteplovat a ledovce tát.
Zdvih mořské hladiny probíhal z geologického hlediska poměrně rychle a osud rašelinišť brzy zpečetil. Zatápěné rašeliniště se změnilo v mozaiku drobných mělkých jezírek a zálivů s ostrůvky vegetace a následně v souvislou vodní plochu mělkého moře. Jeho sedimenty mají v profilu ostravských cyklotém nejčastěji podobu několik centimetrů až decimetrů mocné vrstvy černošedého jílovce se sideritovými konkrecemi a brakickou či mořskou faunou. Hloubku moře lze podle charakteru fauny odhadnout nejvýše na desítky metrů. Po dosažení maximální záplavy již mořská hladina stoupala mnohem pomaleji, až se zcela zastavila a začala zvolna klesat.
V tomto období se zesiluje přínos sedimentů z pevniny a při ústí řek se začínají vytvářet výnosové vějíře delt, které v důsledku stabilizované mořské hladiny rychle progradují (postupují) do mělkého
moře. V profilu se tento úsek projevuje přechodem černošedého jílovce s mořskou faunou do světlejšího prachovce. V další fázi glacieustatického cyklu mořské hladiny, spojeného s ochlazováním a tvorbou pevninských ledovců, vzdálených mnoho tisíc kilometrů od dnešního Ostravska, začala hladina rychle klesat.
V profilu z tohoto období se objevují vrstvičky pískovce, které v profilu postupně převládají. Po ústupu moře se na vynořené pánevní nížině obnovuje říční síť. Vodní toky se zpočátku místy zařezávaly do dříve uložených deltových sedimentů. Vzniklá erozní plocha je obvykle považována za hranici mezi sousedními cyklotémami. V pozdějších fázích poklesu mořské hladiny začaly řeky erozní reliéf vyplňovat pískem a místy i štěrkem a krajinu postupně zarovnávat.
S novým zdvihem mořské hladiny a přibližováním se břežní linie skončila hrubozrnná říční sedimentace. V pánevní nížině vznikají na nivách a deltových plošinách rašeliniště a celý cyklus vzniku cyklotémy se tak opakuje. Těch „pravých“ cyklotém glacieustatického původu o průměrné mocnosti kolem 50 metrů je v ostravském souvrství něco málo přes padesát.
Jejich průměrná délka vypočítaná z radiometrického stáří krystalků zirkonu ve vrstvičkách sopečného popela v uhelných slojích ostravského souvrství se pohybuje kolem 100 tisíc let. Tento interval se blíží délce cyklu krátké excentricity, jednoho z orbitálních cyklů popsaných v polovině 20. století srbským geofyzikem Milutinem Milankovićem. Tyto cykly sehrály důležitou roli i při střídání glaciálů a interglaciálů během pleistocenního zalednění. Zdá se, že i karbonské cyklotémy ostravského souvrství představují podobný sedimentární záznam kvaziperiodických klimatických výkyvů způsobených změnou výstřednosti oběžné dráhy Země okolo Slunce.
Tato hypotéza není v karbonských pánvích úplnou novinkou. Stejný původ se předpokládá i u cyklotém doněcké pánve na Ukrajině anebo v illinoiské pánvi v USA. Z počtu cyklotém a jejich periody byl vypočítán i časový rozsah sedimentace ostravského souvrství v intervalu 329,2–324,2 milionu let. Díky cyklotémám se tak můžeme „pohybovat“ ve třech kilometrech ostravského souvrství v časovém rozlišení přibližně 100 tisíc let. Před 20 lety bylo něco takového nepředstavitelné.
Tento text je úryvkem z knihy:
Opluštil Stanislav, Zajíc Jaroslav, Svoboda Jiří: Pralesy a jezera mladších prvohor. Když uhlí bylo ještě zelené
Academia 2022
O knize na stránkách vydavatele
