Kvarterní prostředí (podzimní semestr 2019) 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 záznam 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. (2020): Timing of the Neoglacial onset on the North-Eastern Antarctic Peninsula based on lacustrine archive from Lake Anónima, Vega Island. Glob. Planet. Chan. 184, 103050. 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. et al. (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. et al. (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.