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

Posolstvo fosílií, základy novej vedeckej disciplíny

Ako je možné, že uprostred Anglicka ležia skamenené morské živočíchy? Dá sa presne predpovedať poloha uhoľných slojov? Wiliam Smith, geniálny outsider a autodidakt, našiel na konci 18. storočia odpovede na tieto otázky. Bol prvý, pre koho bola zemská kôra priehľadnou a komu odhalila svoje nerastné bohatstvo. 

Jedného letného dňa v roku 1792 si 23- ročný zememerač Wiliam Smith plní sen. Po prvý raz v živote nazerá do vnútra Zeme. V ťažnej klietke fára dolu do Mearns Pit, uhoľnej bane nedaleko mesta Bath v Anglicku. Smith pracuje pre jej majiteľku a jeho úlohou je merať jej rozsiahle panské pozemky, zhotovovať plány a stavať kanály. V Mearns Pit majú problém. Nefunguje odvodňovací systém, a tak Smitha žiadajú o radu. V slabom svetle sviečky sa mu pred očami mihajú steny šachty; tráva, štrk, ornica, potom červenkastý slieň. Všíma si, že vrstvy sú pekne poukladané, jedna na druhej, s miernym spádom na východ.

Spúšťa sa čoraz hlbšie. Náhle vnútro Zeme vyzerá ako vymenené. Chvejivý plamienok sviečky osvetľuje vrstvy sivohnedého pieskovca s vrásami a zlomami, ktoré sú orientované rôznymi smermi. Vyzerajú ako preglejka, ktorúniekto polámal. Do tohto zdnlivího chaosu pod zemským povrchom je vrastené bohatstvo bane – uhlie. O stavbe zemského vnútra sa okolo roku 1790 veľa nevedelo. Kto sfára dolu do uhoľnej bane, netuší, že vchádza do zaniknutého sveta. Ponáraný do morí, zaplavovaný bahnom a pieskom, ťarchou nadložných vrstiev stmeľovaný do hornín a často posúvaný tektonickými silami, našiel tento svet pokoj, usporiadaný do vrstiev z rôznych druhov materiálu, poukladaných na sebe. 

Jeho najnápadnejším svedectvom sú zvláštne tvarované kamene, podobné odtlačkom neznámych druhov rastlín a živočíchov. Takéto nálezy sú Smithovi a jeho súčasníkom známe ako zberateľské objekty z polí a lúk. Ale prečo sa tieto fosílie nachádzajú tak hlboko v Zemi, spolu so skamenenými morskými živočíchmi – lastúrnikmi či morskými ježovkami, vzdialenými od morského pobrežia – to si nevedia vysvetliť. Mnohí veria, že ich tam vyplavila Noemova potopa.

Smith sa však chopil hádanky o vrstvách hornín a chcel ju vyriešiť. Wiliam, ktorý sa narodil v roku 1769 ako syn dedinského kováča, si už ako dieťa pozorne všíma na poliach, v močariskách a na kopcoch grófstva v Oxfordshire detaily krajiny, ktoré prezrádzajú čosi o jej podloží: útesy vytŕčajúce z mačiny; vyvýšeniny na poliach; vrcholky skál vyčnievajúce zo zalesnených kopcov; panvy, v ktorých sa drží voda aj v čase sucha. Čoskoro začína vo svojej domovine zbierať skameneliny živočíchov a ako samouk študovať geodéziu a stavbu kanálov.

V lete 1792 Smith uskutočnuje ďalšie zostupy do Mearns Pit. Vrstvy už pozná takmer naspamäť – chápe, že každá z nich je niečím charakteristická a obsahuje špecifické skameneliny. A napadlo mu ešte čosi: vrstvy uhlia sú vždy obklopené rovnakými pásmi hornín. Všimol si aj to, že rôzne vrstvy len zriedkakedy ležia v presnej horizontálnej polohe nad sebou, ale miestami stúpajú a klesajú. Často prebiehajú šikmo dolu.

Len čo pochopil tento princíp, vyvodil z neho záver: všetky horniny s identickými znakmi, ktoré pochádzajú z rovnakého geologického obdobia, majú v poradí vrstiev rovnakú pozíciu – a to nezávisle od miesta výskytu.

Ak je to pravda, tak potom sa musia vzory vrstiev opakovať aj inde. A potom určite vieme predpokladať, aké je usporiadanie podzemného sveta v celom Anglicku; potrebujeme na to len zopár vzoriek skamenelín.

Práve skameneliny, podivuhodné poklady z hlbín času, sú našimi sprievodcami podzemím. Takto objevuje Wiliam Smith uiverzálny princíp biostratigrafie. Pomocou nej sa dá určiť sled jednotlivých vrstiev hornín na základe skamenelín. Smith je prvý, pre koho je Zem priehľadná. Ale keďže je mladým samoukom bez univerzitného diplomu, musí dlho bojovať o uznanie.

Najprv sa pokúša overovať svoju teóriu na rôznych miestach. Prijíma prácu projektanta kanálov. Na jeho príkaz rozkopávajú robotníci 40-kilometrový úsek v County Somerset. Z otvorených vrstiev hornín číta, že jeho predpoklad bol naozaj správny. Deň čo deň skúma stavenisko a vyklepáva z hornín skamenené organizmy. 

Vzniká tak významná zbierka tzv. vedúcich skamenelín, ktoré sú charakteristické pre jednotlivé vrstvy. Na základe toho ich dokáže identifikovať a presne určiť, aké vrstvy budú v hĺbke pod nimi. Vynašiel tak akúsi abecedu geológie: ak niekto narazí na vrstvu „K“, vie, že nad ňou bude ležať vrstva „J“ a pod ňou vrstva „L“.

O týchto poznatkoch však spočiatku nechce nikto ani počuť. V snahe zmeniť to, púšťa sa Smith do odvážneho gigantického projektu: pokúsi sa zostaviť podzemnú mapu Anglicka.

Od tejto chvíle prijíma zákazky na zememeračské práce po celej krajine, ako v extáze zbiera skameneliny, do detailu študuje obrovské plochy. Na to, čo Smith celé desaťročie skúma, premieňa na skice a zakresľuje do máp, niet v tom čase žiadnych učebníc, ani učiteľov.

Až v roku 1802 vypisuje britská Society of Arts konkurz na prvú geologickú mapu krajiny. Aj oficiálna veda už pochopila, aké dôležité je presné poznanie nálezísk nerastných surovín, vrátane uhlia, pre energetickú spotrebu rozbiehajúcej sa priemyselnej revolúcie. Začína sa konkurenčný boj medzi kartografmi a geológmi. Väčšina z nich má dostatok času i finančných prostriedkov; Smith nemá ani jedno, ani druhé.

Napriek tomu sa mu podarí takmer nemožné: hoci ho novozaložená Geological Society ako outsidera neprijíma do svojich radov a prezident spoločnosti dokonca kradne jeho nápady, publikuje Smith svoju mapu ako prvý: 1. augusta 1815 – 23 rokov po jeho prvom zostupe do bane Mearns. Mapa je priam majstrovským dielom, s rozmermi 2,70 x 1,90 metra, a dokonca aj podľa dnešných kritérií je neuveriteľne presná. Navždy mení obraz sveta tým, že odhaľuje spôsob, akým sú vo vrstvách usporiadané rôzne horninové formácie a aké množstvo fosílií zanechali v Anglicku dávne formy života.

Vďaka tejto mape sa Smithovi súčasníci dostávajú bližšie k vzácnym nerastným surovinám. Zároveň majú po prvýkrát pred očami presvedčivý dôkaz o tom , že Zem je naozaj velmi stará – pretože také množstvo rôznych vrstiev, aké znázorňuje mapa, nemohlo vzniknúť za niekoľko tisíc rokov. Geológ Charles Lyell zapracúva v roku 1830 Smithove výsledky do svojho štandardného diela. Outsiderovi Smithovi však počas výskumu poriadne narástli dlhy. Čoraz častejšie ignoroval účty hypotéky, výzvy na zaplatenie daní a upomienky. Geological Society navyše vydáva konkurenčné dielo. Keď už Smithovi veritelia strácajú trpezlivosť, dostáva sa dokonca na 70 dní do väzenia. Po prepustení v roku 1819 uteká z Londýna na sever Anglicka, kde žije 12 rokov v anonymite. 

V roku 1839 zomiera Wiliam Smith vo veku 70 rokov – 8 rokov potom, ako ho nový prezident Geological Society pozval späť do Londýna a konečne mu vzdal úctu v mene etablovanej vedy. Rehabilitoval ho ako „otca modernej geológie“, ktorý ako samouk, napriek odporu „pánov vedcov“ položil základy novej vedeckej disciplíny.

TEXT: magazín Geo
FOTO: Wikipédia.com