Úvod do stratigrafie

Odvetvia a pomocné vedy historickej geológie


Prehľad vývoja historickej geológie - obdobie do konca 18. storočia

Nicolaus Steno - prvý priekopník stratigrafie -r.1669 rozpoznal význam superpozície

Georg Ch. Füchsel - r. 1762 zaradil vrstvy do vyšších jednotiek („series montana“)


James Hutton (1726-1797) - zakladateľ princípu uniformitarizmu (aktualizmu), zakladateľ školy plutonizmu



Abraham Gottlob Werner (1749-1817)- zakladateľ neptunistickej školy. Rozdelil horninové celky na Urgebirge, Übergangsgebirge, Flötzgebirge, náplavy a vulkanické horniny.





Prehľad vývoja historickej geológie - 1. polovica 18.storočia

Wiliam Smith (1769-1839) - zakladateľ stratigrafie, prvý plne pochopil význam skamenelín, robil prvé geologické mapy







Georges Cuvier (1769-1832) -zástanca teórie katastrof ako príčiny zmien fauny za predpokladu nemennosti druhov


Jean B. Lamarck (1744-1829) - Cuvierov odporca, zástanca premenlivosti druhov, predchodca Darwina


Charles Lyell (1797-1875) - rozvinul princíp aktualizmu, navrhol súčasné rozdelenie histórie Zeme na Primary, Secondary, Tertiary a Recent.


Prehľad vývoja historickej geológie - 2. polovica 19.storočia

r. 1830 bol v USA založený prvý geologický ústav

r. 1849 bol založený Ríšsky geologický ústav vo Viedni (jeho pracovníkombol aj Dionýz Štúr)

podrobnejšie členenie útvarov na stupne a zóny - Albert Oppel navrhol uplatnenie zonálneho princípu v stratigrafii

r. 1878 sa v Paríži konal prvý medzinárodný geologický kongres

Charles Darwin (1809-1882) - autor teórie o vzniku druhov prirodzeným výberom

Ďaľší pokrok súvisiaci s historickou geológiou koncom 19. storočia

náuka o geosynklinálach - James Hall a James D. Dana

objav príkrovovej stavby pásmových pohorí - Marcel Bertrand (založil francúzsku školu napistov). Emile Haug - základná tektonická schéma Álp, Maurice Lugeon - aplikoval príkrovovú stavbu na územie Karpát

Pokrok vo vývoji historickej geológie v 20. storočí

rádiometrické datovanie hornín - súvisí s objavom rozpadu rádioaktívnych prvkov

rozvoj evolučných princípov v paleontológii - napr. zákon o nezvratnosti vývoja - Louis Dollo

datovanie tektonických procesov - Hans Stille

vývoj paleogeografie - teória kontinentálneho driftu - Alfred L. Wegener - 1915

od 60. rokov - teória platňovej tektoniky

1976 - kodifikácia zásad stratigrafickej klasifikácie

Základné pravidlá stratigrafie

Pravidlo superpozície - spodnejšia vrstva je staršia a vrchnejšia je mladšia (výnimkou sú prevrátené sledy, neptunické dajky a riečne terasy)

Pravidlo rovnakých skamenelín - vrstvy, ktoré obsahujú rovnaké skameneliny majú rovnaký vek

Princíp aktualizmu - pozorovania súčasných procesov na zemskom povrchu umožňujú pochopiť analogické procesy v dávnych geologických dobách

Doplnenie princípu aktualizmu o rozdiely v priebehu procesov v minulosti a v súčasnosti - zmeny fyzikálno-chemických podmienok

Zmeny v salinite oceánov - v priebehu histórie Zeme sa salinita oceánov neustále zvyšuje

Zmeny v zložení atmosféry - atmosféra archaika mala redukčný charakter, množstvo CO2 sa znížilo až s masovým rozvojom zelených rastlín

Doplnenie princípu aktualizmu o rozdiely v priebehu procesov v minulosti a v súčasnosti - zmeny zapríčinené vznikom a vývojom života

1. v najstaršom archaiku nejestvoval život - ani organizmy, ktoré sú v súčasnosti významným geologickým činiteľom

2. do začiatku mladšieho paleozoika nejestvovalo suchozemské rastlinstvo, ktoré v súčasnosti spomaľuje erózne procesy

3. nie všetky poznatky o ekológii súčasných organizmov možno aplikovať na ich fosílnych zástupcov (napr. krinoidy)

Doplnenie princípu aktualizmu o rozdiely v priebehu procesov v minulosti a v súčasnosti - rozdiely v intenzite pôsobenia geologických činiteľov

1. rôzna intenzita vulkanickej činnosti a tektonických procesov

2. rôzne pomerné zastúpenie typov sedimentov v rôznych obdobiach (napr. siliciklastiká vs. karbonáty)

3. úplné chýbanie niektorých činiteľov v niektorých obdobiach (napr. zaľadnenie)

4. úplné chýbanie niektorých typov sedimentov v súčasnosti (napr. vrstevnaté fosfority)

Doplnenie princípu aktualizmu

Počas fanerozoika dochádzalo k zmenám v chemizme morskej vody, ktoré zapríčinili, že raz sa ako morský cement vyzrážaval kalcit, inokedy aragonit - tzv. kalcitové a aragonitové moria. Kalcitové moria boli pri vysokej hladine svetového oceánu a aragonitové pri nízkom.

Počas fanerozoika dochádzalo aj ku kolísaniu v objeme usadených karbonátov a zvlášť dolomitov. Je to späté s vývojom chemizmu oceánov, vývojom života a kolísaním hladiny oceánov.

Doplnenie princípu aktualizmu o rozdiely v priebehu procesov v minulosti a v súčasnosti - rozdiely z astronomických dôvodov

1. dĺžka dňa a počet dní v roku neboli stále - rotácia Zeme sa postupne spomaľuje vplyvom slapových síl (1s za 50 000 rokov)

- princíp aktualizmu je ťažké aplikovať na endogénne procesy, ktoré nemožno priamo študovať ani v súčasnosti

Hlavné stratigrafické pojmy - transgresie

1. Lokálne transgresie - zapríčinené lokálnymi poklesmi pevniny - izostatické vyrovnávanie, pohyby magmy v kôre, klimatické zmeny (u vnútrozemských morí)

2. Celoplanetárne transgresie - zapríčinené zväčšením objemu vody v oceáne (napr. roztápanie ľadovcov), alebo zmenšením objemu oceánskych paniev (napr. dvíhanie oceánskych chrbtov)

Prejavy transgresie

1. Výskyt morských sedimentov nad suchozemskými

2. Výskyt hruboklastických sedimentov na báze transgresie

3. Navŕtavanie podkladu vŕtavými organizmami

4. Nástup stále hlbokovodnejších fácií

- Ingresia - rýchla transgresia, napr. náhle vniknutie vody do predtým izolovanej depresie (často chýbajú bazálne klastiká)

Prejavom náhlej ingresie je aj zaplavenie panvy Stredozemného mora na rozhraní miocénu a pliocénu, keď došlo k pretrhnutiu úzkej Gibraltarskej šije a náhlemu prieniku vôd Atlantiku do Stredozemného mora

Hlavné stratigrafické pojmy - diskordancie

1. Uhlová diskordancia - dva vrstevné súbory zvierajú zreteľný uhol - odráža tektonické pohyby, ktoré sa odohrali medzi usadením vrstevných súborov


2. Skrytá diskordancia - dočasné prerušenie sedimentácie bez zvrásnenia terénu - prejavuje sa napr. eróznym stykom (možno ju odhaliť biostratigrafickým výskumom)


Hlavné stratigrafické pojmy - hiáty

Hiát = prerušenie sedimentácie (chýbanie určitej časti sedimentárneho záznamu

Hiát môže byť spôsobený:

1. Vynorením sedimentačnej oblasti

2. Podmorskou eróziou, prípadne stratigrafickou kondenzáciou (zmenšením mocnosti sedimentu) až neusadzovaním sedimentu počas určitého časového obdobia (krátke prerušenia sedimentácie = diastémy)

Autor: doc. R. Aubrecht, prepis Osky

Tajuplné zmiznutie

Bol to asteroid? Výbuchy sopiek? Alebo postupná zmena podnebia? Nikto presne nevie, čo spôsobilo veľké vyhynutie prajašterov. Isté je len to, že experti kvôli tomu vedú spory.

Približne pred 65 miliónmi rokov Vyhynuli dinosaury. Neprežil ani jediný druh jašterov, ktorý tak dlho vládli životu na Zemi. Na sklonku kriedy nezmizli zo sveta len rody Tyrannosaurus či Triceratops.

Spolu s nimi vyhynuli podľa odhadov až tri štvrtiny všetkých živočíšnych a rastlinných druhov: morské jaštery, lietajúce jaštery, amonity – príbuzný chobotníc – ako aj väčšina morských rias a jednobunkovcov, okrem nich veľa vačkovcov a suchozemských rastlín.

Táto epizóda histórie Zeme sa dá časovo ohraničiť, lebo v mladších vrstvách sedimentov, ktoré ležia nad hranicou medzi druhohorami a treťohorami, sa už nenachádzajú skameneliny vyhynutých druhov.

Namiesto nich sa objavujú zvyšky flóry a fauny typické pre obdobia mladšieho vývoja Zeme. Paleontológovia ojedinele narazili na skameneliny dinosaurov aj v mladších vrstvách hornín, ale väčšina expertov sa domnieva, že tieto relikty sa zo svojich pôvodných sedimentov premiestnili a uložili po druhý krát v mladších horninách.

Keď hľadáme zákonitosti, podľa ktorých na prelome epoch niektoré organizmy vyhynuli a iné zas prežili, zisťujeme, že spomedzi stavovcov zmizli predovšetkým veľké druhy.

Naproti tomu malé a zvlášť prispôsobivé stavovce, predovšetkým sladkovodné a suchozemské, prežívali ďalej. Tak prežili druhy, geograficky bohato rozšírené – napríklad krokodíly, aligátory a niektoré plazy skromnejších rozmerov, ako sú korytnačky a jašterice.

Okrem nich aj vtáky, ktoré sa vyvinuli z dinosaurov. A ešte druhy cicavcov, ktoré boli v tých časoch pomerne malé, žili predovšetkým v podzemí a aktívne boli v noci.

ČO BOLO PRÍČINOU masívneho vyhynutia druhov? Táto otázka je celé desaťročia stredobodom vedeckých polemík. Vyhynutím dinosaurov sa zaoberajú mnohé viac či menej seriózne hypotézy a teórie. Pokusy o vysvetlenie siahajú od epidémií cez vzájomné požieranie sa až po výbuch supernovy v nejakej susednej slnečnej sústave.

Scénare sa dajú rozdeliť do dvoch skupín:

- Niektorí vedci považujú zánik existencie prajašterov za výsledok pomalého procesu, ktorý trval niekoľko miliónov rokov.

- Iný sa zas domnievajú, že dinosaury vyhynuli v dôsledku nejakej katastrofy (alebo viacerých katastrof) s ničivými účinkami.

Za teóriu pomalého vymierania hovorí skutočnosť, že niektoré druhy dinosaurov boli už dlho pred koncom kriedy zriedkavé, alebo úplne vymizli. Lenže vedci doteraz vykopali pomerne málo skamenelín prajašterov a poradie vrstiev pravekých usadenín nie je kompletnou kronikou histórie Zeme.

Pomalé vyhynutie jednotlivých druhov môže byť okrem toho aj normálny evolučný proces, pretože dodnes ustavične vymierajú rastlinné aj živočíšne druhy bez toho, aby zmizli celé skupiny naraz. Zástancovia pomalého vymierania považujú za príčinu vymiznutia druhov klimatické a ekologické zmeny.

V každom prípade je isté, že po dlhej fáze skleníkových pomerov sa zemská klíma koncom kriedy dosť rýchlo ochladila – možno kvôli zničujúcim výbuchom sopiek, emisií prachu a popola. Okrem toho klesla hladina mora, a tak sa viacero plytkých morí, ktoré ponúkali mnohým pravekým druhom životný priestor a potravu, vysušilo.

Ďaľšiu zmenu životného prostredia priniesol evolučný úspech „krytosemenných kvitnúcich rastlín“, ktorý začal asi pred 130 miliónmi rokov. Krytosemenné rastliny takmer vytlačili počas kriedy paprade, prasličky a ihličnany, ktoré dovtedy určovali obraz krajiny.

K zániku dinosaurov prišlo až o 35 miliónov neskôr. Napriek tomu mnohý vedci tvrdia, že populácie niektorých druhov prajašterov sa zredukovali kvôli nedostatku bežnej rastlinnej potravy, čo zas spôsobilo, že nedostatok potravy pociťovali aj mäsožravce. Iné druhy však zažívali rozvoj.

Dnes sa vo všeobecnosti akceptuje, že k vyhynutiu prispela zmena klímy a životného prostredia. Lenže mnohí výskumníci pochybujú, že tieto faktory mohli zapríčiniť zánik takej biologickej rozmanitosti na prahu treťohôr. Veď dinosaury prežili počas svojej existencie, ktorá trvala 160 miliónov rokov, veľa klimatických zmien.

Prečo teda nebol ani jediný druh schopný prispôsobiť sa zmeneným podmienkam na Zemi?

JE PRAVDEPODOBNÉ, že vyhynutie celých skupín živočíchov zapríčinila udalosť, ktorá mala zničujúce účinky na celú Zem. Za tento variant hovoria aj skameneliny morských organizmov, ako sú dierkavce: tieto jednobunkovce s vápenatou schránkou boli v kriede veľmi rozšírené, a preto sú, podobne ako amonity, fosíliami, pomocou ktorých paleontológovia určujú vek sedimentov, keď v nich narazia na druhy charakteristické pre určité obdobie.

Na rozhraní medzi kriedou a treťohorami odrazu vznikli nové druhy dierkavcov – zároveň vyhynuli morské amonity. O náhlej katastrofe svedčí aj jedna geologická zvláštnosť: hranicu medzi druhohorami a treťohorami označuje charakteristická tenká vrstva usadenín, ktorá obsahuje oveľa viac irídia, ako je v zemskej kôre bežné. Vo väčších množstvách sa tento kov nachádza iba vo vnútri Zeme a vo vesmírnych telesách, ako sú asteroidy a kométy.

A tak dalo objavenie abnormálneho množstva irídia popud na vznik dnes najpopulárnejšej teórie vyhynutia dinosaurov. Podľa nej dopadol na Zem asteroid s priemerom približne desať kilometrov. Planétu zahalil do žeravého oblaku, vyvolal obrovské požiare a prívalové vlny a rozvíril enormné množstvá prachu a popola. Obloha sa na celé mesiace zatiahla. Fotosyntéza rastlín bola ochromená, následne nastali na celej zemeguli na dlhé roky nízke teploty. Boli to podmienky, ktoré sa podobajú scenáru nukleárnej vojny.

Tento dopad by prežili len máloktoré veľké zvieratá. Mohutné dinosaury, ktoré spotrebujú obrovské množstvo potravy, by boli odsúdené na smrť. Tento názor získal oporu, keď vedci v roku 1991 objavili v mori pred mexickým polostrovom Yucatán kráter Chicxulub s priemerom 180 kilometrov, ktorý je starý približne 65 miliónov rokov. Tento objav dokazuje, že koncom kriedy naozaj dopadlo na Zem obrovské vesmírne teleso – čo nepochybne mohlo mať ničivé dôsledky na život na našej planéte. Lenže stále sa nedokázalo, či práve táto katastrofa bola zodpovedná za zánik dinosaurov a mnohých ďalších foriem života.

Vrty v kráteri Chicxulub, ktoré uskutočnili v minulých rokoch, mali spresniť jeho vek, lenže spôsobili ešte väčšiu polemiky vedcov Vyhodnotenie vrtných jadier totiž prinieslo protirečivé výsledky. Niektorí vedci teraz veria, že kráter vznikol 300 000 rokov pred prelomom druhohôr a treťohôr; okrem toho vesmírne teleso malo menšie rozmery, ako sa predpokladalo, a preto nemohlo mať až také zničujúce účinky.

Niektorý skeptici preto vyslovili tézu, že 300 000 rokov po katastrofu menom Chicxulub padol na Zem ďalší asteroid, ktorý spôsobil masové vyhynutie druhov. Nie je to však pravdepodobné: podľa štatistických výpočtov dopadne na našu planétu asteroid s rozmermi väčšími ako 10 kilometrov je každých 100 miliónov rokov. Vzhľadom na spochybňovanie impaktovej teórie získava pozornosť ďalšá pokus o vysvetlenie masového vymierania druhov. Podľa neho mnohé výbuchy vulkánov zamorili atmosféru, na Zem sa spustil kyslý dážď, popol v atmosfére spôsobil dlhé ochladenie. Po tejto studenej vlne sa podnebie rýchlo oteplilo, pretože pri erupciách sa do vzduchu dostalo veľké množstvo skleníkových plynov – oxidu uhličitého a metánu.

Na sklonku kriedy sa po indickom subkontinente naozaj valili obrovské masy lávy a vytvorili pôvodne 2,4 kilometra hrubú bazaltovú vrstvu Dekanskej plošiny, ktorá sa rozprestiera na východ od mesta Bombaj. Počas jedného milióna rokov tu často dochádzalo k výbuchom sopiek, čo spôsobovali kolízie indickej a ázijskej kontinentálnej dosky. Nedávne vrty dokázali, že jedna horúca fáza musela trvať 12 000 až 27 000 rokov. Počas nej sa vytvorila vrstva lávy hrubá 600 metrov. V tom čase boli vulkány Dekanskej plošiny neustále aktívne. Prívrženci vulkanickej teórie argumentujú, že práve tento dlhodobý ekologický stres bol dinosaurom osudný. Aj abnormálne množstvo irídia vysvetľujú výbuchmi sopiek – ostatný geológovia to však popierajú.

OBIDVE TEÓRIE chce skĺbiť teraz nová téza. Tvrdí, že pod kontinentálnymi doskami sa nahromadili prúdy magmy, ktoré nemohli preniknúť cez hrubé vrstvy hornín. Vznikol ham tlak, ktorý sa občas uvoľnil v katastrofických explóziách.

Také erupcie sa volajú Vernove výbuchy – podľa autora vedeckofantastických knižiek, Jula Verna. Erupcie podľa vedcov vytlačili na zemský povrch obrovské množstvo lávy a do atmosféry uvoľnili veľa popola, prachu a jedovatých plynov. Okrem toho do vzduchu vystreľovali také kusy hornín, ktoré mohli pri dopade vytvárať krátery ako je Chicxulub. Doteraz však o Vernových výbuchoch neexistujú žiadne dôkazy.

Koncom druhohôr vymizli úžasné tvory – dinosaury. Preto vedci i verejnosť tomuto predelu v histórii Zeme venujú toľkú pozornosť. Lenže táto epizóda vôbec nie je ojedinelá.

Počas existencie Zeme ešte minimálne štyrikrát prišlo k masovému vyhynutiu druhov: počas ordoviku pred 444 miliónmi rokou; v devóne pred 360 milónmi rokov; koncom permu pred 251 milónmi rokov – vtedy bolo najväčšie vymieranie všetkých čias (vyhynulo asi 95 percent morských druhov a takmer tri štvrtiny suchozemských organizmov).Ďalšie vyhynutie bolo v triase pred 220 miliónmi rokov.

Paleontológovia nazývajú tieto vlny vymierania Big Five. Niekedy hovoria dokonca o dvanástich „extinkčných udalostiach“.

Skoršie zániky biologickej rozmanitosti si vedci vysvetľovali klimatickými zmenami a výkyvmi hladiny morí, lenže dnes hovoria aj o dopadoch asteroidov a vulkanickej činnosti.

Pri všetkých vedeckých polemikách občas ustupuje do úzadia skutočnosť, že mnohé teórie a hypotézy sa vôbec nevylučujú.

Tak napríklad vulkanizmus na konci kriedy mohol mohol spôsobiť globálne ochladenie a následný dopad asteroidu už len zavŕšil osud dinosaurov ťažko skúšaných zmenou podnebia... alebo to bolo naopak.

Nezáleží na tom, čo to spôsobilo – svet dinosaurov sa nenávratne stratil.

Bol to asteroid, ktorý pred približne 65 miliónmi rokov dopadol na Zem pri polostrove Yucatán a spustil masové vyhynutie druhov?

Kráter s priemerom 180 kilometrov leží pochovaný pod hrubými vrstvami usadenín. Meraním hustoty sedimentov vytvorili vedci na počítači trojrozmerný obraz miesta dopadu vesmírneho telesa.

Krištáľ, ktorý vznikol pri dopade asteroidu pri Yucatáne (pod svetelným mikroskopom približne v 190-násobnom zväčšení). Takýto kremeň sa dá nájsť na celej zemeguli: vo vrstve sedimentov, ktoré označujú prelom medzi druhohorami a treťohorami.

ZDROJ: GEO magazín

FOTO:

http://www.osel.cz/index.php?clanek=3168

http://www.astro.pef.zcu.cz/planety/obr/zeme/impakt04_r.jpg