Chladné klimatické výkyvy, přehled glaciálů Martin Ivanov, Ústav geologických věd, Př.F. MU, Brno CHARAKTER KVARTÉRU Během interglaciálů – ve středních a vyšších zeměpisných šířkách občas vyšší teploty než dnes. Trafalgar Square (Londýn) v době eemského interglaciálu. •Značné amplitudy klimatických oscilací, rychlost jejich střídání a intenzita chladných období •V některých částech světa – kolísání až o 15°C mezi teplými a studenými obdobími •změny velmi rychlé – za posledních 800 000 let – celkem 10 plně glaciálních / interglaciálních cyklů •hlubokomořské sedimenty - na 50 chladných (nebo glaciálních) výkyvů a odpovídající počet výkyvů teplých (interglaciálních) během kvartéru (Shackleton et. al. 1990) a) střední a vyšší zeměp. šířky – růst a ústup ledovců a údolních ledovců, oblasti ovlivněné periglaciálním (chladným) klimatem expandovaly nebo ustupovaly b) nižší zeměp. šířky – okraje pouští a savan se posouvaly až o několik stupňů (důsledek střídání aridních a humidních fází) Změny teplot a srážkové činnosti - změny vodních režimů řek, pedogenetických procesů, kolísání hladiny moře až o 150 m (!), rostliny a živočichové se přizpůsobovali tomuto měnícímu se klimatu Klimatické změny •ledovce, permafrost, mořský led - hlavní složky kryosféry •ledovcové kupy - dělení na základě jejich velikosti. Ledovcové štíty - kontinentální rozsah: Antarktida (27 x 106 km2); Grónsko (3,6 x 106 km2) •würmský glaciál - během maxima pokryly ledovcové štíty v severozáp. Evropě a Sev. Americe oblast 27-42 x 106 km2 Diagram znázorňující vznik ledovců a základní vztahy mezi nimi a ostatními složkami zemského systému. •ledovcové čapky - menší ledové kupy o objemu do několika tisíc krychlových kilometrů - např Vtnajökoll (Island) •menší ledovcové čapky - objem v desítkách až stovkách krychlových kilometrů, výskyt na vrcholcích plochých pohoří •ledovcové proudy - karové a svahové ledovce, údolní ledovce - vyplňují deprese tvaru amfiteátru •permafrost – „stále zmrzlá půda“, vyskytuje se tam, kde je prům. roční tepl. nižší než 0°C více než 2 roky KRYOSFÉRA Ledovcové proudy v kanálech - omezené zvedajícími se svahy pohoří. Ledovcové kupy - led teče radiálně z nejvyšších částí kup a pokrývá podložní povrch zemské kůry. VZNIK LEDOVCŮ •ledovce a ledovcové štíty - vznikají tehdy, pokud zimní sněhové srážky nejsou zcela rozpuštěny •kontinuální růst = akumulace dlouhodobě převyšuje ablaci (odtávání) •Geografická poloha - výrazně ovlivňuje možnost tvorby ledovců nehledě na všeobecně nízké teploty. Rozdíly mezi Antarktidou, Arktidou + Sibiří a Skandinávií •v dnešní době - zalednění těsně spjato s horskými oblastmi; kontinentální jen Antarktida, Grónsko •limit glaciace - kritická nadmořská výška, od které se tvoří ledovce. Schematický průřez ledovcem (a), ukazující kumulaci (ablaci) ledu na třech různých místech (b-d). b - teplota nikdy nejde nad bod mrazu; c - odtávání ledu během letních měsíců (akumulace převyžuje); d - tání ledu na konci jara a v létě převyšuje jeho akumulaci. Nárůst ledovce na severní a jižní polokouli. Na severu ledovec sahá až jižně od 40°N do relativně teplých oblastí. Satellitenaufnahme_der_Alpen Sněžná čára - hranice trvalé sněhové pokrývky, vlastně taky hranice tání sněhu. V různých klimatických podmínkách je sněžná čára různě položená (např. nejvyšší je v Tibetu: cca. 5500-6000 m n.m. ; obvykle je však položená okolo 2000 m n.m.) Alte_prager_huette_pano Pohled z Alte Prager Hütte na ledovec Schlatenkees a horu Großvenediger. Je zde patrná akumulační a ablační oblast. Zalednění a klima Srovnání zemského klimatu během interglaciálů a glaciálů. •Které jevy mohly způsobit globální ochlazení během glaciálů ? a) redukce slunečního záření dosahující vrchní části atmosféry b) vzrůst zemského albeda c) redukce množství skleníkových plynů v atmosféře - redukovalo by množství dlouhovlnné energie udržované v atmosféře Otázka 1: Otázka 2: •Bylo by celkové albedo Země během glaciálů vyšší nebo nižší ? Schéma znázorňující hlavní složky klimatického systému Země a vztahy mezi nimi. Bylo by výrazně vyšší, neboť mnohem větší plocha Země by byla pokryta ledem. Další faktory zvyšující albedo - větší plocha tunder a pouští. Naopak - v suchém chladném klimatu - absence mraků. Rozsah kvartérního zalednění, hlavní ledovcová a ‘pluviální’ jezera v oblasti Severní Ameriky (dle USGS National Atlas of the USA, 1970). SEVERNÍ AMERIKA Maximální rozsah kvartérního zalednění v Evropě (upraveno dle Westa 1977). EVROPA Paleogeografická rekonstrukce zalednění Evans2 Maximální rozsah zalednění v Evropě Paleogeografická rekonstrukce zalednění Maximální rozsah posledního zalednění v Antarktidě Antarctica •tektonicky zdvihlé oblasti - odnos materiálu + ukládání štěrků (např. Rýn) •řeky obecně mělké, meandrující. Hluboká údolí a zářezy - pouze vzácně •kontinentální Evropa - permafrost chybí, avšak sezónní mrazová aktivita se objevila během svrchního pliocénu reuverian Směry toků řek na hranici svrchního pliocénu a spodního pleistocénu (asi 2,4 Ma). miocén-pliocén - transport chemicky rezistentních minerálů a hornin (křemen nebo pazourek) - dlouhodobé zvětrávání v humidním teplém klimatu Pliocén Tektonika stále důležitá 1000-1500 m eroze v oblasti Barentsova moře (2,3-2,5 Ma) 3,2-2,7 Ma – vyšší zastoupení IRD (první větší zalednění) 2,5-2,3 Ma – vyšší zastoupení IRD, mocné zastoupení glacigenních sedimentů – silná eroze Oblast Barentsova moře Baltský říční systém http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/e/ea/Barents_Sea_map.png •MAAT < 0 °C – kryoturbace, mrazové trhliny, mrazové klíny (Belgie, Nizozemsko) •MWT (vzduch): -12 až –18 °C •permafrost spodní pleistocén 1,5-1,3 Ma – vyšší zastoupení IRD rozsáhlé ledovce Od 1,3 Ma – opakovaný postup ledovců. 1,1 Ma – nejstarší datované ledovcové sedimenty (tilly) norského šelfu 2,3-1,5 Ma – málo IRD v oblasti Barentsova moře (ledovce nedosáhly k pobřeží) Oblast Barentsova moře Dánsko – předelsterské glacigenní sedimenty pouze sporadické, nejstarší – menapské, spíše ale cromerské (střední pleistocén) Holandsko, Německo (sever), Británie – předelsterská zalednění doložena pouze IRD, která byla přinesena Baltským říčním systémem (např. pískovce východobaltské oblasti). Chladné výkyvy – sev. Evropa spodní stř. pleistocén – sv. Evropa •donské zalednění - nejrozsáhlejší zalednění ve středním Rusku. Donská pánev - nejméně 1 horizont s eratickými valouny - zřejmě ještě starší zalednění (méně plošně rozsáhlé) •nahromadění tillových usazenin (60% granitoidů má velikost balvanů), glaciolakustrinní sedimenty Přeorientování toků řek do jejich dnešní podoby. donglaciation Klasty v matrix SW NE •korelace – pylové analýzy (Polsko), tillové usazeniny ‘cromerského komplexu’ (záp. Evropa), Mammuthus trogontherii na Ruské plošině Donský glaciál Donský glaciál – 650 Ka (OIS 16) - časově odpovídá cromerskému komplexu (spodní střední pleistocén). V nadloží tillu jsou interglaciální sedimenty s cromerskou faunou (Tiraspol) a komplexem půd. Pouze zde jasně doloženo spod. a sp. střed. pleist. – sev. + sz. Evropa Konec spodního pleistocénu - konec středního pleistocénu (cromer) - ustaly marinní ingrese během interglaciálů. •eburon, menap – tilly dosud nenalezeny, doloženo je mrazové zvětrávání, značný vzrůst ukládání detritického materiálu (Holandsko) •skandinávské zalednění - zánik ‘Baltské řeky’ v období menapu. Vznik protobaltické pánve •permafrost v nižších oblastech – (Holandsko, Belgie, Německo -kryoturbace) QuatChronoChart_v2004b_big QuatChronoChart_v2004b_big Prodloužení cykličnosti (ze 40 ky na 100 ky) - eroze a akumulace cromerian Glacieustatické snížení hladiny moře Deltový systém Glaciation Glac. nejstarší jasně doložené tilly v sev. a sz. Evropě (elsterské zalednění) nejstarší tilly v oblasti sv. Evropy (donské zalednění) Elsterské zalednění •elster - remodelace povrchu, glaciální a glaciofluviální eroze a ukládání elsteriananglian Hrazené jezero Česko dvojí zásah pevninského ledovce – sever území. Akumulace tillu, glacifluviální, glacilimnické sedimenty, subglaciální koryta, fluviální štěrky + písky •koncové morény západně od řeky Wesser (střední Německo) neobsahují tilly elsterského stáří •jasně doložený rozsah elsterského zalednění – Sasko a Duryňsko. Elsterské tilly nebyly zasaženy saalským ani pozdějším zaledněním •západní Německo – tilly s obsahem norských klastik (rhombový porfyr), ty však nepřevažují Nordic_souvky_Mapa La Mancheský průliv - v době minimální hladiny moře kanál mezi Cornwallem a Bretaní sev_morava Maximální rozsah ledovcových sedimentů na severní Moravě a ve Slezsku. 20-40 m 70-100 m 200-250 m Permafrost MAAT: -5 °C MWT: -20 °C Mocnost ledovce (Czudek 2005) Sálské zalednění •začátek v sev. Německu, Dánsku a Holandsku jako neglaciální chladná fáze •korelace s oderským zaledněním (Posko) a dněperským zaledněním (Rusko + Ukrajina) •konec staršího sálského zalednění – ledovec ustoupil za jižní baltské mořské pobřeží saalianglaciation QuatChronoChart_v2004b_big QuatChronoChart_v2004b_big •růst ledovce v severním Německu – mocné polohy písků ve výplavových kuželech Starší sálské zalednění Střednosálské zalednění •jižní okraj střednosálského zalednění – doložen koncovými morénami, např. Neukirchen (u Zwickau), Falkenberg (u Drážďan) Mladší sálské zalednění •složení valounů mladšího sálského zalednění lokálně kolísá. Schleswig-Holsteinsko – tilly s množstvím východobaltických vůdčích souvků, v přilehlých oblastech však chybí •střednosálské a mladší sálské zalednění – odpovídá warthe, v Polsku glaciálu warta, v Rusku moskevskému tillu saaliandrenthe •sálské zalednění - stejný efekt jako elsterské - odklonění hlavních toků, remodelace terénu. •odklonění Rýna více k jihu (Holandsko, Německo) •po ústupu ledovce - tok Labe získává dnešní směr přes Hamburg •kryoplanační terasy, kryopedimenty, asymetrická údolí, zahlubování vodních toků, termoeroze Sálské až viselské zalednění •všechny chladné cykly - ukládání značného množství štěrků a písků divočícími řekami (často více koryt) Paleogeografie v době maxima viselského zalednění. Eemský interglaciál tvorba PK III, MAAT 13 °C, ve vrcholné části o 3-4 °C vyšší než dnes PA180126 •přerušení hrubé klastické sedimentace - nejen v interglaciálech, ale i vlivem sezónnosti toků v chladném klimatu •výrazná a rychlá sedimentace - vlivem tajícího sněhu, má za následek záplavy v niválních oblastech lateweichselian LGM Použitá literatura Bradley, R. S., 1999: Paleoclimatology. Reconstructing Climates of the Quaternary, 2-nd Edition. - In: R. Dmowska, J. R. Holton (Eds.): International Geophysics Series, 1-613. Harcourt Academic Press, Burlington. Lowe, J. J., 1997: Reconstructing Quaternary Environment. - 1-446. Prentice Hall, Harlow, Essex. Nývlt, D., Mixa, P., Košler, J., Mlčoch, B., 2004: Historie zalednění ostrova James Ross během svrchního kenozoika. – Sborník příspěvků, 10. KVARTÉR 2004, 26 + prezentace Wilson, R. C. L., Drury, S. A., Chapman, J. L., 2000: The Great Ice Age: Climate Change and Life. - 1-267. Routledge, The Open University, London.