Změny prostředí na rozhraní karbonu a permu a jejich dopad na společenstva organismů ve fosiliferních obzorech podkrkonošské pánve.

Transkript

1 Změny prostředí na rozhraní karbonu a permu a jejich dopad na společenstva organismů ve fosiliferních obzorech podkrkonošské pánve. Závěrečná zpráva projektu

2 ZMĚNY PROSTŘEDÍ NA ROZHRANÍ KARBONU A PERMU A JEJICH DOPAD NA SPOLEČENSTVA ORGANISMŮ VE FOSILIFERNÍCH OBZORECH PODKRKONOŠSKÉ PÁNVE. Projekt Závěrečná zpráva Řešitel: RNDr. Martin Blecha Aquatest Stavební geologie a. s., Senovážné nám. 7, Praha 1 Spoluřešitelé: RNDr. Jana Drábková Český Geologický Ústav, Klárov 3, Praha 1 RNDr. Martin Mihaljevič, Csc. Ústav mineralogie, geochemie a nerostných zdrojů, Přírodovědecká fakulta Karlovy Univerzity, Albertov 6, Praha 2 Praha, září 1997

3 Autoři: RNDr. Martin Blecha Mgr. Karel Martínek Spoluautoři: RNDr. Jana Drábková doc. RNDr. Jana Hladíková CSc. RNDr. Zbyněk Šimůnek RNDr. Jaroslav Zajíc CSc. Spolupracovníci: RNDr. Jiří Bendl RNDr. Jiří Franců Bc. Renata Johnová RNDr. Martin Mihaljevič CSc. 1

4 Abstrakt V litologicky poměrně monotónním sedimentárním záznamu typu red beds stephanu C a autunu podkrkonošské pánve vystupují výrazné fosiliferní polohy jezerních sedimentů, které byly předmětem sedimentologického, geochemického, fytopaleontologického, palynologického a zoopaleontologického studia. Ze sedimentárního záznamu vyplývá, že podkrkonošská pánev měla v období stephan C - spodní autun asymetrickou stavbu typu halfgraben se strmým, pravděpodobně poklesovým zlomem omezeným severním okrajem a s rychlejší subsidencí v severní části pánve, a s jižním okrajem s pomalejší subsidencí a nízkým gradientem. Fosiliferní obzory odpovídají rozsáhlé jezerní sedimentaci, která často pokrývala větší část pánve (až první stovky km 2 ). Přítomnost těchto jezerních sedimentů (včetně anoxických předbřežních facií) v monotónní sekvenci red beds nevyžadovala nutně celkově výrazně humidnější klima (jak jsou obdobné uloženiny tradičně interpretovány), ale může být interpretována jako např. tektonicky řízené zvýšení rychlosti subsidence, které umožnilo vytvoření dostatečně rozsáhlého jezerního akomodačního prostoru i během relativně stabilního semi-aridního (semi-humidního) klimatického období. V průběhu vývoje jezerních systémů se často střídala období vysoké hladiny s obdobími nízké hladiny. Hydrologicky uzavřený režim jezer přinejmenším v období nízké hladiny dokládají mimo jiné i výsledky studia obsahu boru a stabilních izotopů karbonátů, které ukazují na výrazné nárůsty salinity během jezerních regresí a na značné kolísání izotopického složení jezerní vody i během monotónních sekvencí hlubokovodních předbřežních sedimentů. Tyto krátkodobější oscilace sedimentárního záznamu jezerních uloženin (v řádu tisíců, možná prvních desítek tisíc let) jsou interpretovány jako reakce jezerních systémů na oscilace klimatické. Petrologické a geochemické studium organické hmoty rudnického obzoru dokládá značné rozdíly v podílu autochtonní a alochtonní složky mezi litologicky obdobnými polohami, což ukazuje na složitý jezerní metabolismus. Nárůst obsahu organické hmoty většinou koresponduje s nárůstem podílu autochtonní organické složky a odráží tak zvyšování bioproduktivity jezera. Podle nálezů fauny je možné usuzovat na značnou diverzifikaci vodního společenstva včetně přítomnosti velkých predátorů (zejména rudnický a kalenský obzor), což svědčí o dlouhodobých příhodných podmínkách pro život během období vysoké hladiny. Floristická a palynologická data ukazují na globální trend změny vlhkomilných bažinných společenstev svrchního karbonu za převážně suchomilná společenstva spodního permu. Při detailním pohledu na hranici karbon/perm nacházíme však v některých stratigrafických úrovních nejspodnějšího permu (autunu) kromě suchomilných (xerofilních) také společenstva mesofilní a místy jsou dominantní typicky stephanská hydrofilní společenstva. To ukazuje, že je třeba na vývoj terestrických ekosystémů nahlížet v kontextu sedimentačního prostředí; vlhkomilná společenstva se vyvíjela v příhodných lokálních biotopech (např. v oblasti s vysokou hladinou podzemní vody) a jejich přítomnost tak nemusela nutně souviset s humidním klimatickým výkyvem. Změny společenstev tak mohly být podmíněny i tektonicky řízenými změnami geomorfologie (nedostatečné odvodnění oblasti). Vývoj společenstev v řádu stovek tisíc a prvých milionů let byl tedy řízen nejen změnou globálních klimatických podmínek, ale také lokálními změnami geomorfologie a pravděpodobně i mikroklimatu. Při vytvoření vhodných ekologických podmínek docházelo tudíž v autunu k návratu stephanských společenstev. 2

5 Obsah 1. ÚVOD HLAVNÍ CÍLE PROJEKTU METODY SEDIMENTOLOGICKÉ A PETROLOGICKÉ METODY STANOVENÍ OBSAHU BORU A VYMÌNITELNÝCH KATIONTÙ V KALOVCÍCH IZOTOPICKÁ ANALÝZA UHLÍKU A KYSLÍKU KARBONÁTÙ IZOTOPICKÁ ANALÝZA UHLÍKU V ORGANICKÉM MATERIÁLU METODIKA ANALÝZ ORGANICKÉ HMOTY FYTOPALEONTOLOGICKÉ METODY POUŽITÁ METODA PALYNOLOGICKÉ MACERACE: ZOOPALEONTOLOGICKÉ METODY PØEHLED GEOLOGICKÝCH POMÌRÙ PODKRKONOŠSKÉ PÁNVE VÝSLEDKY PLOUŽNICKÝ OBZOR Definice a základní charakteristika ploužnického obzoru Sedimentologie ploužnického obzoru Fytopaleontologie ploužnického obzoru Palynologie ploužnického obzoru Zoopaleontologie ploužnického obzoru Paleoklimatické, paleoekologické a stratigrafické závìry RUDNICKÝ OBZOR Definice a základní charakteristika rudnického obzoru Sedimentologie rudnického obzoru Geochemie organické hmoty Geochemie stabilních izotopù uhlíku a kyslíku kalcitu karbonátických sedimentù Izotopické složení uhlíku sedimentární organické hmoty Geochemie boru Fytopaleontologie rudnického obzoru Zoopaleontologie Palynologie rudnického obzoru Paleogeografické, paleoklimatické, paleoekologické a stratigrafické závìry HÁJSKÝ OBZOR KALENSKÝ OBZOR Definice a základní charakteristika kalenského obzoru Sedimentologie kalenského obzoru Distribuce bóru a vymìnitelných kationtù v sedimentech kalenského obzoru Stabilní izotopy jezerních karbonátù kalenského obzoru Fytopaleontologie Zoopaleontologie Palynologie Paleogeografické, paleoklimatické, paleoekologické a tafonomické závìry DISKUSE VÝSLEDKÙ PALEOGEOGRAFIE, VÝVOJ KLIMATU A TERESTRICKÝCH EKOSYSTÉMÙ V NEJVYŠŠÍM KARBONU A NEJSPODNÌJŠÍM PERMU SEVERNÍ PANGEY ZÁZNAM KLIMATICKÝCH A PALEOGEOGRAFICKÝCH ZMÌN A VÝVOJ SPOLEÈENSTEV ORGANISMÙ V NEJVYŠŠÍM KARBONU A NEJSPODNÌJŠÍM PERMU V PODKRKONOŠSKÉ PÁNVI Sedimentologie a geochemie Fytopaleontologie Palynologie Zoopaleontologie ZÁVÌRY LITERATURA

6 1. ÚVOD Stanovení hranice mezi karbonem a permem na základě složení flory a fauny v sedimentech kontinentálních pánví, stejně tak jako charakter případných globálních paleoklimatických změn zůstávají doposud ne zcela vyřešeným problémem. Například výskyt anomálních rostlinných společenstev ve vertikálních sledech na rozhraní karbonu a permu, ve kterých se typické autunské prvky objevují již ve stefanu a naopak stefanská společenstva přetrvávají až do autunu indikují, že dlouhodobé evoluční trendy byly významně modifikovány krátkodobými či lokálními vlivy souvisejícími např. s klimatickými poměry a konfigurací sedimentačních pánví. Předmětem výzkumného projektu, jehož výsledky jsou uvedeny v této závěrečné zprávě, bylo proto studium vztahů mezi změnami paleoprostředí a klimatických poměrů a změnami ve složení společenstev organismů, které bylo provedeno ve čtyřech vybraných fosiliferních obzorech (stefan C - autun) podkrkonošské pánve. Na základě detailního sedimentologického a geochemického studia byla provedena rekonstrukce sedimentačního prostředí jednotlivých obzorů a interpretován paleoklimatický záznam v sedimentech. V kontextu takto získaných dat byl po té posuzován zoopaleontologický, fytopaleontologický a palynologický materiál. Projekt byl řešen v období březen 1994-září Na řešení se podílely následující pracoviště: AQUATEST-Stavební geologie, a.s. Český geologický ústav Praha Český geologický ústav Brno Přírodovědecká fakulta Univerzity Karlovy Praha K řešení projektu významnou měrou přispěli i studenti PřF UK Praha. V rámci projektu byly vypracovány jedna diplomová (Martínek) a jedna bakalářská práce (Johnová, viz příloha 4). 4

7 2. HLAVNÍ CÍLE PROJEKTU Hlavním cílem projektu bylo sledovat dopad změn paleoprostředí na složení floristických, faunistických a palynologických společenstev ve vybraných fosiliferních obzorech podkrkonošské pánve a posoudit roli relativně krátkodobých či lokálních vlivů ve vztahu k dlouhodobým evolučním trendům na rozhraní svrchního karbonu a spodního permu. Pro splnění uvedeného hlavního cíle byly stanoveny následující dílčí cíle projektu: 1. Rekonstruovat vývoj a změny paleoprostředí během sedimentace jednotlivých studovaných obzorů (změny konfigurace pánve, laterální a časová distribuce prostředí, klimatické oscilace ap.) a interpretovat příčiny těchto změn. 2. Vyhodnotit vertikální a laterální změny ve výskytu, složení a tafonomii organismů v jednotlivých obzorech, odhalit případné vazby těchto společenstev na určité typy prostředí a interpretovat jejich příčiny. 3. Definovat základní paleoenvironmentální rozdíly mezi jednotlivými studovanými obzory a posoudit je v kontextu globálních paleogeografických a paleoklimatologických změn v období stefan C - autun. 4. Vzájemným porovnáním jednotlivých studovaných obzorů z hlediska jejich paleontologického obsahu a paleoenvironmentálního záznamu prověřit závislost změn složení a tafonomie společenstev na změnách paleoenvironmentálních. Zjištěné závislosti vyhodnotit ve vztahu k vazbám na určité typy prostředí zaznamenaným v jednotlivých obzorech a na základě výsledků tohoto vyhodnocení posoudit vzájemný vztah mezi dlouhodobými evolučními trendy a změnami složení společenstev organismů vyvolaných krátkodobými či lokálními vlivy paleoprostředí. 5

8 3. Metody 3. METODY (J.Bendl-J.Drábková-J.Franců-J.Hladíková-K.Martínek-Z.Šimůnek-J.Zajíc) 3.1. Sedimentologické a petrologické metody Na základì studia litologie, sedimentárních struktur, mikrostruktur a paleontologického obsahu byly sestaveny měřené sedimentologické profily výchozů a vrtu Čistá Ča-2. Na některých místech nejsou výchozy dobře odkryté a bylo třeba vykopat mělké sondy a rýhy, aby byl zachován souvislý profil. Mikroskopicky bylo zpracováno 110 výbrusů a většina z nich (karbonáty) obarvena kyselým roztokem (HCl) alizarinové červeně a ferikyanidu draselného. Polovina výbrusu byla nejprve leptána s slabým roztokem HCl pøi 20 o C a potom ponořena do barvicího roztoku na s. Doba barvení je závislá na typu karbonátu. Metodu podrobně popisuje a diskutuje Dickson (1966) a Miller (1991). Jejím výsledkem je obarvení kalcitu na růžovou až červenou barvu, železitého kalcitu na fialovou až modrou barvu (podle rostoucího obsahu Fe) a železitého dolomitu na světle až tmavě tyrkysovou. Dolomit zůstává neobarven. Ferikyanid draselný je velmi citlivý a detekuje železo v karbonátu už při obsahu 1% Fe karbonátu ve vzorku (Dickson, 1966) Stanovení obsahu boru a vyměnitelných kationtů v kalovcích Popis přípravy vzorků, jejich chemická a mechanická separace je uvedena v příloze 4 a 6 a v diplomové práci K. Martínka (1995). Jemná převážně jílová frakce byla rozkládána v uzavřeném teflonovém systému pomocí mikrovlnného záření. Čistota z hlediska paměťového efektu bóru a připravenost nádob pro rozklad vzorků byla ověřena měřením koncentrace bóru v poslední loužící směsi kyselin metodou ICP-MS. Do čistých teflonových nádob bylo naváženo 50 mg vzorku a zalito 25 ml směsí kyselin HNO 3, HCl, HF a H 2 O v poměru 5/2/3/10. Byly použity podvarovou destilací čištěné kyseliny Analpure a demineralizovaná voda. K rozkladu obtížně rozložitelného illitu bylo použito mikrovlnného rozkladového zařízení od firmy CEM typu MDS 200. Stanovení koncentrací boru bylo provedeno metodou ICP-MS přímým vnášením aerosolů zředěných vzorků do plazmatu. Vzorky byly měřeny na hmotnostním spektrometru s indukčně vázaným plazmatem ICP-MS firmy Varian typu Ultra-Mass. 6

9 3. Metody 3.3. Izotopická analýza uhlíku a kyslíku karbonátů Karbonátové vzorky byly ve vakuu rozkládány 100% H 3 PO 4 při 25 o C (McCrea 1950). Uvolněný oxid uhličitý byl měřen na hmotnostním spektrometru Finnigan MAT 251. Výsledky jsou uváděny v hodnotách δ ( ) a vztaženy ke standardu V-PDB, pro úplnost je uváděn i přepočet na standard V-SMOW. Přesnost stanovení izotopického složení uhlíku i kyslíku je lepší než ±0.1. Reakční doba mezi karbonátem a kyselinou fosforečnou je závislá na mineralogii karbonátu. Kalcit zreaguje za 1 hodinu, dolomit za 48 hodin. Velkého rozdílu v reakčních dobách obou karbonátových minerálů lze využít při izotopické analýze jinak nerozdělitelné směsi kalcitu a dolomitu. V tomto případě se na hmotnostním spektrometru nejdříve změří podíl CO 2 uvolněný po 70 minutové reakci (kalcitová frakce) a pak podíl CO 2 vzniklý za 48 hodin reakce, který představuje dolomitovou frakci (Epstein et al. 1964). Vhodnost, či nevhodnost uvedeného chemického dělení kalcitu a dolomitu pro izotopické analýzy byla často diskutována. Vzhledem k tomu, že reakční doba karbonátu s kyselinou fosforečnou je do určité míry závislá i na stupni rozetření vzorku, je možné, že za 70 minut nezreaguje potřebných 95% kalcitu a naopak může zreagovat již část dolomitu, neboť rychlost reakce mezi dolomitem a fosforečnou kyselinou závisí i na stupni strukturní uspořádanosti dolomitu (Walters et al. 1972). Při používání izotopických dat získaných pomocí chemického dělení směsi kalcitu a dolomitu je nutné si uvědomit možnou větší chybu tímto způsobem získaných izotopických dat Izotopická analýza uhlíku v organickém materiálu Ze vzorků byl zředěnou kyselinou chlorovodíkovou odstraněn karbonát. Organický materiál byl v proudu kyslíku a při teplotě 950 o C oxidován na oxid uhličitý. Případně vzniklý oxid uhelnatý byl rozkládán CuO při teplotě 900 o C, případné sloučeniny chloru a síry byly odstraněny stříbrnou vatou, reakční voda byla vymrazována při teplotě -72 o C směsí suchého ledu a alkoholu. Oxidy dusíku byly redukovány na elementární dusík kovovou mědí při teplotě 600 o C. Přečištěný oxid uhličitý je jímán při teplotě -195 o C, jeho izotopické složení bylo měřeno na hmotnostním spektrometru Finnigan MAT 251; výsledky jsou vyjádřeny v hodnotách δ ( ) vztažených ke standardu V-PDB. Chyba stanovení je ±0.1. 7

10 3. Metody 3.5. Metodika analýz organické hmoty Analýzy obsahu uhlíku v hornině a pyrolýza Rock-Eval byly provedeny v akreditované zkušební laboratoři CGU - pobočce Brno. Pro oba druhy analýz byly vzorky hornin rozemlety na analytickou jemnost pod 0,2 mm a bez dalších uprav analyzovány na přístroji pro stanoveni uhlíku v horninách pyrolyzéru Rock-Eval 5. Obsah celkového uhlíku byl zjištěn spálením vzorku v proudu kyslíku při teplotě 1100 C a obsah minerálního uhlíku byl stanoven rozkladem karbonátu v kyselině fosforečné. V obou případech bylo vznikle množství oxidu uhličitého měřeno pomoci infračerveného detektoru. Obsah organického uhlíku (% Corg) byl vypočítán z rozdílu celkového a karbonátového uhlíku (% Cmin). Přistroj byl kalibrován pomoci standardu černé břidlice Schwarzschiefer TS, Carl-Zeiss Jena. Princip pyrolýzy Rock-Eval (Espitalie et al., 1977) spočívá v programovaném zahřívání vzorku horniny v proudu inertního plynu (dusíku) při kterém jsou - nejdříve odpařeny tekavé organické látky (signál S1), - následně pyrolyticky štěpeny makromolekulární látky obsažené v kerogenu za vzniku plynných a kapalných organických látek (signál S2, jehož maximum je charakterizováno teplotou Tmax). Množství uhlovodíkových zplodin je stanoveno pomocí plamenové ionizačního detektoru FID. Výsledkem pyrolýzy jsou parametry: S1 (mg HC/g horniny) - obsah volných uhlovodíku v hornině S2 (mg HC/g horniny) - obsah vázaných (pyrolytických) uhlovodíku v hornině Tmax ( C)- teplota maximální intenzity pyrolytické tvorby uhlovodíků (teplota vrcholu signálu S2) odvozeny parametr: HI (mg HC/g Corg) - vodíkový index HI = (100 * S2)/Corg vyjadřuje relativní obsah vázaných uhlovodíku v kerogenu, je korelovatelný s atomárním poměrem H/C, tj. relativním obsahem vodíku v kerogenu. Přistroj je kalibrován horninovým standardem IFP Fytopaleontologické metody Fytopaleontologické vzorky byly odebírány ve fosiliferních polohách vybraných profilů v 8

11 3. Metody návaznosti na práce sedimentologů, aby bylo možno přesně určit metráž a facii odebíraných vzorků. Aby bylo možno z naší práce vyvodit také paleoekologické závěry, byly odebírány, pokud možno, všechny fytopaleontologické nálezy jednotlivých poloh. Ty byly pečlivě označeny pro následné zpracování. Všechny nálezy byly určovány podle dostupné literatury a společenstva jednotlivých fosiliferních poloh byla kvantitativně vyhodnocena. Z vzájemného poměru jednotlivých složek společenstva lze usuzovat na charakter biotopu, který dané rostliny obývaly. Zvlášť vhodně zachované exempláře se zuhelnatělými lístky (např. z lokalit Vrchlabí a Veselá) umožňují studium kutikul. Zuhelnatělé lístky je třeba nejdříve izolovat od horniny pomocí kyseliny fluorovodíkové. Izolované zuhelnatělé lístky je třeba proprat ve vodě a dále macerovat v Schulzodvě činidle (směs kyseliny dusičné (HNO 3 )a chlorečnanu draselného (KClO 3 )). Nejlépe se osvědčila zředěná kyselina dusičná (40 %). Doba macerace trvá pro lokalitu Veselá několik dní, pro Vrchlabí o něco méně. Zmacerované lístky je nutno opět proprat ve vodě a vyloužit v hydroxidu draselném (KOH). Používá se v roztoku o 2 koncentracích - 2 % a 10 % podle charakteru lístku. V hydroxidu draselném se začnou vyplavovat hnědé huminové látky mezi kutikulami. To napomůže k oddělení obou kutikul od sebe. Takto izolované kutikuly se opět dokonale propláchnou ve vodě, a buďto se montují přímo na sklíčko pro pozorování v elektronovém mikroskopu, nebo se přenesou do glycerinu, kde zůstanou 2 dny, aby se dokonale odvodnily. Preparáty pro elektronový mikroskop je třeba pokovit a pak je možno je přímo pozorovat v elekrtronovém mikroskopu. Kutikuly po odvodnění v glycerinu přeneseme do roztopené kapky glycerinové želatiny jehlou, přikryjeme krycím sklíčkem a rámečkujeme zředěným kanadským balzámem. Takto připravené biologické preparáty kutikul pozorujeme v biologickém mikroskopu Použitá metoda palynologické macerace: Základním principem palynologické macerace je po odstranění veškerého anorganického a nechtěného organického podílu ze vzorku, získat koncentrát vhodně prosvětlených pylů, spor, listových kutikul a případných ostatních rostlinných zbytků. 1/ Prvním krokem macerace je dokonalé odstranění anorganických komponent vzorku. To bylo prováděno postupným rozpouštěním 30 g horniny rozdrcené na frakci 3 mm v HCl a HF a promýváním v H 2 O. Doba rozpouštění byla závislá na petrografickém složení vzorku a byla různě dlouhá (1-7 dnů). Vybrané vzorky bylo nutné v kyselinách různě dlouho vařit. Některé 9

12 3. Metody bitumenní pelity se přesto po těmto krocích nerozpustily. 2/ Druhým krokem je prosvětlení sporomorf, to znamená vhodná oxidace jejich organických sloučenin, za pomoci různě silných oxidačních činidel. Při nevhodně zvoleném postupu může dojít k totálnímu zoxidování a zničení fosilních zbytků. Před tímto krokem bylo proto nutné pomocí mikroskopu stanovit stav zachování sporomorf. Tento stav zachování je ovlivněn charakterem sedimentačního prostředí a tafonomickými charakteristikami. Během transportu, uložení a fosilizace podlehla organická hmota různému stupni přirozené oxidace a degradace. U vzorků s bitumenním podílem, kterých bylo analyzováno poměrně velké množství byla kontrola nesnadná nebo nemožná díky "bitumenní" organické hmotě která často úplně zahalovala sporomorfy. Při oxidaci bylo nutno přistupovat k řadě vzorků zcela individuálně a metodou pokusu používat různě dlouhou dobu různě silná oxidační činidla jako jsou 65% HNO 3 ; HNO 3 + KClO 3 + H 2 O nebo HNO 3 + KClO 3 (Schulzeho směs), případně K 2 CrO 7 + Kbr + KClO 3 + H 2 O + HNO 3. 3/ Při třetím kroku dochází k odstranění huminových kyselin. K těmto účelům bylo použito zásaditého 20% roztok KOH. Jednotlivé fáze postupu byly od sebe odděleny několikanásobným promytím v H 2 O. Pro očištění sporomorf od " bitumenních" látek byl opakovaně použit ultrazvuk. Drobný detrit byl odstraněn filtrací přes miliporové filtry o průměru otvorů 10 um. Z každého vzorku bylo zhotoveno 5 preparátů v glycerinové želatině. Narozdíl od starších palynologických výzkumů byly preparáty zkoumány z hlediska celých palynofacií, tj. byly posuzovány všechny acidoresistentní zbytky obsažené v těchto preparátech. Díky vhodné macerační metodě bylo většinou získáno dostatečné množství miospor, což umožnilo jejich kvantitativní zpracování, které bylo pokud možno prováděno vyhodnocením 200 jedinců Zoopaleontologické metody Na lokalitě Arnultovice byla s úspěchem použita metodika mikrovertebrátní analýzy (viz též ZAJÍC 1996). Pro získání ichtyolitů sensu stricto, tj. chemicky nebo mechanicky separovaných izolovaných kosterních elementů (zubů, šupin, kostí aj.) vodních, nebo ve vodě alespoň částečně či přechodně žijících obratlovců, byla použita 15% kyselina octová. Kyselina se nechá na úlomky horniny působit 24 hodin. Nerozpuštěná hornina se omyje pod tekoucí 10

13 3. Metody vodou (veškerý kal se zachycuje) a opět zalije čerstvou kyselinou. Tento jednoduchý postup se opakuje až do úplného rozpuštění horniny. Kal vzniklý rozpouštěním sedimentu se každých 24 hodin opatrně plaví pod tenkým proudem vody. Po jeho úplném odstranění zůstane na dně nádoby pouze nerozpustná těžší frakce včetně ichtyolitů. Na závěr se slije přebytečná voda a po dně rovnoměrně rozprostřený nerozpustný zbytek se nechá vyschnout. Pro rozpouštění a následné procedury jsem s výhodou používal plastové krabičky s víčkem o rozměrech 120x90x35 mm. Použité nádoby by neměly mít vysoké boční stěny aby nepřekážely při manipulaci s ichtyolity. Pro přehled při vybírání ichtyolitů z vysušeného nerozpustného zbytku se mi osvědčilo vyrýt preparační jehlou do dna políčka. Nalezené ichtyolity sensu stricto jsem přenášel do papírových mikropaleontologických schránek pomocí mastné preparační jehly. V případě, že ichtyolity zůstanou i po rozpouštění znečištěny zbytky sedimentu, je třeba je ještě ve vodní lázni dočistit pomocí sady hrubších a jemnějších vláken (nejlépe přírodní štětiny a vlasy). Takto získané ichtyolity sensu stricto jsou dále studovány pod binokulární lupou a fotograficky dokumentovány pomocí rastrovacího elektronového mikroskopu (pro tyto účely se lepí na nosiče pomocí jednostranné či dvoustranné lepicí pásky). Ichtyolity na vrstevních plochách a artikulované exempláře se studují běžnými paleontologickými metodami. 11

14 4. Geologické poměry 4. PŘEHLED GEOLOGICKÝCH POMĚRŮ PODKRKONOŠSKÉ PÁNVE Podkrkonošská pánev byla založena jako součást systému extenzně /transtenzních pánví vznikajících v Českém masívu během pozdních fází variské orogeneze. Začátek sedimentace v podkrkonošské pánvi spadá pravděpodobně do westphalu D. Sedimenty permokarbonu tvoří mocný komplex kontinentálních sedimentů typu red beds (ve stř. a záp. části pánve až 1800 m), které ve východní části pánve dosahují až spodnotriasového stáří (Tásler a Prouza, 1985, viz obr.4.1). Severní a jižní křídlo pánve má často rozdílný litologický vývoj. Do mocné sekvence aluviálně-fluviálně-lakustrinních red beds je vloženo několik horizontů šedě a pestře zbarvených hornin, jejichž mocnost dosahuje obvykle několika desítek metrů. Tyto obzory obsahují karbonátové, silicitové a tufogenní horniny, jinde bitumenní horniny a uhelné sloje převážně jezerního původu. Tento projekt byl zaměřen na výzkum ploužnického, rudnického, hájského a kalenského obzoru stáří stephanu C až autunu. Stručný přehled stratigrafie centrální části pánve s pozicí studovaných obzorů je uveden na obr Litologická náplň a definice jednotlivých obzorů je uvedena v úvodu kapitol 5.1, 5.2, 5.3 a 5.4. Laterální rozšíření výchozů jednotlivých obzorů je vyznačeno na obr

15

16

17

18 5.1 Ploužnický obzor 5. VÝSLEDKY 5.1. Ploužnický obzor Obsah Definice a základní charakteristika ploužnického obzoru Sedimentologie ploužnického obzoru Charakteristika studovaných profilù Sedimentární facie Litofaciální asociace a jejich interpretace Dynamika jezerní sedimentace zaznamenaná v jednotlivých profilech Korelace studovaných profilù Model sedimentace ploužnického obzoru Fytopaleontologie ploužnického obzoru Fytopaleontologická charakteristika jednotlivých lokalit Vztahy spoleèenstev k sedimentárním faciím Rozdíly ve složení a tafonomii spoleèenstev v závislosti na sedimentárních faciích Paleoekologická interpretace Biostratigrafické a evoluèní závìry Palynologie ploužnického obzoru Zoopaleontologie ploužnického obzoru Zoopaleontologická charakteristika jednotlivých lokalit Vztahy fosilních spoleèenstev (tafocenóz) k sedimentárním faciím Paleoekologická, paleogeografická a biostratigrafická interpretace Paleoklimatické, paleoekologické a stratigrafické závìry

19 5.1.Ploužnický obzor Základní charakteristika Definice a základní charakteristika ploužnického obzoru (Blecha M. - Martínek K.) Ploužnický obzor je součástí semilského souvrství, které bylo ukládáno v podkrkonošské pánvi během stephanu C. Pro semilské souvrství je charakteristická přítomnost polymiktních psefitů a psamitů, které tvoří spolu s aleuropelity nahoru zjemňující cykly (Tásler a Prouza 1985). Vývoj semilského souvrství je odlišný v severní a jižní části pánve. V severní části pánve, kde semilské souvrství dosahuje mocnosti kolem 400 m, lze souvrství dělit na tři členy. Ve spodním členu převažují polymiktní slepence až brekcie a pískovce proluviálního původu; ve středním semilském souvrství převažují aleuropelity nad psefity a psamity, charakteristická je přítomnost 5-40 m mocného lakustrinního štěpanickočikváseckého obzoru tvořeného jílovci, kalovci, prachovci a pískovci šedých barev s lokálně vyvinutými uhelnými slojkami; svrchní člen souvrství je litologicky podobný spodnímu členu, jsou zde však hojněji zastoupeny aleuropelity (Tásler a Prouza 1985, Tásler et al. 1981). V jižní části pánve dosahuje semilské souvrství výrazně nižších mocností ( m), spodní a svrchní člen je tvořen hlavně aleuropelity s menším zastoupením psefitů a psamitů, které se ukládaly na aluviální plošině; sedimenty mají cyklickou stavbu podobnou uloženinám severního křídla pánve. Střední člen semilského souvrství je tvořen převážně červenohnědými a hnědými aleuropelity, do kterých je vložen m mocný ploužnický obzor budovaný pastelově zbarvenými prachovci, kalovci, jílovci a pískovci jezerního původu (Tásler a Prouza 1985, Tásler et al. 1981). Ve spodní části obzoru se vyskytují cm polohy sv. hnědých, bělavých a červených silicitů. Na základě floristické podobnosti (Rieger 1968, 1969), geologického mapování a vrtného průzkumu (vrty Kv-1 a Lt-1, Tásler 1979, Prouza ústní sdělení) jsou štěpanicko-čikvásecký a ploužnický obzor považovány za izochronní (Tásler et al. 1981). Podle Táslera a Prouzy (1985) pokrývalo jezero ploužnického obzoru většinu plochy pánve, tj. asi 150 km 2, pravděpodobně však zasahovalo dále na JZ do mnichovohradišťské pánve. 14

20 5.1.Ploužnický obzor Sedimentologie Sedimentologie ploužnického obzoru (Blecha M. - Martínek K.) Charakteristika studovaných profilů Sedimentární záznam ploužnického obzoru byl studován celkem na 4 profilech a ve dvou vrtech, které jsou situovány v jihozápadní a západní části pánve (obr. č.5.1.1). Profily v Ploužnici (A,B,C) tvoří společně prakticky souvislý cca 49 m mocný profil ploužnickým obzorem, zatímco profil Kyje zastihuje podstatnou část obzoru mocnou 17 m Sedimentární facie V profilech Ploužnice A, B, C a Kyje (obr až 5.1.5) bylo na základě rozdílné litologické náplně, sedimentárních struktur a fosilního obsahu vyčleněno 10 litofacií. Jejich podrobný popis a interpretace je uvedena v tab

21

22

23

24

25

26

27 5.1.Ploužnický obzor Sedimentologie Tab. 1. název facie barva, litologie, makrostruktury mikrostruktury fosílie interpretace Ml laminovaný kalovec Mro kalovec s kořeny Sro prachovec a pískovec s kořeny šedý, fialověhnědý, fialověhnědošedý, hnědý; mm až cm laminovaný kalovec až jílovec, v některých polohách mm vložky prachovce nebo jemnozrnného pískovce s jílovcovými intraklasty, na vrstevních plochách některých poloh jsou patrné otisky a výlitky krystalů evaporitů; jiné polohy jsou významně silicifikovány (sv. hnědý, červený, bílý a čirý silicit tvoří mm laminy, nodule i souvislé několik cm mocné čočkovité polohy), okolní laminy kalovce sledují zvlněný povrch čočkovitých poloh silicitů šedý, fialověšedý, hnědošedý, hnědý; nezřetelně laminovaný kalovec, částečně promísený materiál, místy jílovcové intraklasty, v některých polohách hojné bahenní praskliny šedý, fialověšedý, fialověhnědý, hnědofialověšedý, hnědý, červenohnědý; málo až dobře vytříděný prachovec až jemnozrnný pískovec; ±vápnitý; s cm horizontálním zvrstvením nebo s nezřetelnou laminací a částečně promíseným materiálem nebo masivní či značně promísený materiál, místy zachovaná i jemná laminace; ve stropě některých poloh bahenní praskliny střídání lamin prachovitého jílovce s laminami dolomitu, ten je ve formě mikrosparitu až sparitu, v některých laminách tvoří pseudomorfózy po dvojčatících krystalech sádrovce; silicifikované polohy obsahují jemně rozptýlený mikrokřemen v jílovité základní hmotě místy obsahuje šupiny ryb nebo terestrickou flóru hojné kořeny terestrických rostlin a jejich otisky hojné kořeny terestrických rostlin a jejich otisky; v některých polohách stopy po vrtání střídání sedimentace pracho-jílových částic ze suspenze a chemogenního srážení karbonátů a sulfátů; polohy silicitů vznikly během rané diageneze, mikrokřemen v základní hmotě je pravděpodobně velmi raně diagenetického původu sedimentace ze suspenze, druhotné promísení pedogenními procesy, humidní podmínky sedimentace ze suspenze, dobře vytříděné polohy vznikly pravděpodobně trakčním prouděním; druhotné promísení pedogenními procesy v humidních podmínkách 16

28 5.1.Ploužnický obzor Sedimentologie Sch pískovec s nízkoúhlým šikmým zvrstvením nebo s erozními výmoly Sri pískovec s čeřinami Mss střídání lamin kalovce, prachovce a pískovce Tab. 1. pokračování červenohnědý jemnozrnný jílovoprachovitý pískovec, málo až středně vytříděný, ostrá erozní báze, planární nízkoúhlé šikmé zvrstvení, horizontální zvrstvení, proudové čeřiny nebo masivní, uvnitř poloh patrné erozní výmoly (scours, channeling), při bázi je někdy tenká poloha s jílovcovými intraklasty červenohnědý, hnědý, fialověhnědý; středně až dobře vytříděný prachovec až jemnozrnný pískovec, hojné proudové čeřiny, horizontální zvrstvení; může být přítomno i planární šikmé zvrstvení, báze ostrá rovná nebo mírně erozní, pískovcové polohy tvoří často ploše čočkovitá tělesa, která po několika desítkách metrů vykliňují, jinak deskovité polohy, ±vápnitý, místy přítomny i vtiskové stopy a mázdřité zvrstvení červenohnědý, fialověšedý, šedý, sv. šedý; střídání mm až 2 cm lamin kalovce a prachovce nebo prachovce a jemnozrnného pískovce, písčité laminy obsahují často proudové čeřiny, hojná jílovitá příměs ve všech složkách; v některých polohách se střídají laminy šedého prachovce se sv.šedým hrubozrnným pískovcem nízkoúhlé šikmé zvrstvení, čeřiny a horizontální zvrstvení jsou produktem migrace a sedimentace písčitého příbřežního baru a příbřežních písčitých plošin; na písečných plošinách docházelo lokálně ke vzniku erozních výmolů převážně sedimentace z trakčních proudů ve spodním proudovém režimu, do jisté míry se uplatňovalo i střídání sedimentace ze suspenze a sedimentace ve spodním proudovém režimu (mázdřité zvrstvení) dobré vytřídění některých poloh svědčí o dlouhém transportu nebo o činnosti vlnění střídání sedimentace z trakčních proudů a sedimentace ze suspenze 17

29 5.1.Ploužnický obzor Sedimentologie Sl laminovaný prachovec Mc kalovec s bahenními prasklinami Mm masivní kalovec Sh pískovec s horizontálním zvrstvením Tab. 1. pokračování fialověhnědý, hnědý, šedý; laminovaný prachovitý jemnozrnný pískovec až prachovec, středně až málo vytříděný, často jsou mezi jednotlivými laminami jílovité filmy, mázdry, výjimečně také nízkoúhlé šikmé zvrstvení, lépe vytříděné polohy jsou často karbonátické, nejčastěji dolomitické, rovné spodní i svrchní vrstevní plochy červenohnědý, hnědý; kalovec s nedokonalou laminací narušenou hojnými bahenními prasklinami červenohnědý, hnědý, fialověhnědý, šedý ; masivní kalovec je buď zcela homogenní bezstrukturní nebo jsou patrné stopy promísení materiálu, skvrnitost, případně relikty laminace; v některých polohách jsou zřetelné horizonty nepravidelně rozptýlených pedogenních nodulí (glaebules) šedý, světle šedý, hnědošedý; málo až středně vytříděný arkózový pískovec, jemno až hrubozrnný, mm až cm horizontální zvrstvení nebo mm laminace, případně masivní, často jílovitý nebo vápnitý; polohy jsou nejčastěji deskovité s rovnou svrchní i spodní vrstevní plochou, spodní vrstevní plocha je ostrá, svrchní může být neostrá s pozvolným přechodem do nadloží, méně často jsou polohy ploše čočkovité, případně s erozní bází sedimentace ze suspenze (nebo migrace malých bedforem ve spodním proudovém režimu) střídání sedimentace ze suspenze s obdobím vysychání a) usazení primárně homogenního materiálu bez dostatečného litologického kontrastu ze suspenze b) usazení původně laminovaného kalovce ze suspenze, následné promísení a homogenizace bioturbací nebo c) pedogenními procesy pískovce s horizontálním zvrstvením vznikaly migrací malých bedforem ve spodním proudovém režimu, případně ve svrchním proudovém režimu; laminované pískovce byly uloženy ze suspenze; masivní pískovce vznikly pravděpodobně rychlou sedimentací ze suspenze 18

30 5.1.Ploužnický obzor Sedimentologie Litofaciální asociace a jejich interpretace Sedimentární facie vyčleněné ve studovaných profilech byly na základě společných znaků seskupeny do tří litofaciálních asociací, které byly interpretovány jako: litofaciální asociace A - sedimenty předbřežní zóny jezera litofaciální asociace B - sedimenty jezerního okraje litofaciální asociace C - sedimenty příbřežní bahenní plošiny a zarostlého příbřeží (vyšší příbřeží) Faciální asociace A - sedimenty předbřežní zóny jezera Sedimenty předbřežní zóny jezera jsou tvořeny facií Ml. Charakteristická je pro ně jemná laminace, šedé a pestře šedé barvy, některé polohy jsou značně silicifikované. Místy jsou přítomny fosilní terestrické rostliny a jejich fragmenty nebo nehojné relikty ryb (většinou šupiny); bioturbace jsou vzácné. Ve dvou polohách bylo nalezeno střídání jílovcových lamin s laminami karbonátovými navíc doprovázené výlitky krystalů evaporitů na vrstevních plochách a pseudomorfózami dolomitu po sádrovci. Mohou být také přítomny tenké (mm až cm mocné ) proplástky vulkanogenních hornin. Všechny uvedené znaky svědčí o sedimentaci kalových částic ze suspenze v klidné předbřežní zóně jezera s oxickými či suboxickými podmínkami u dna. Převládající nepravidelná laminace (střídají se 0,X mm až několikamilimetrové laminy jílovitých až prachovitých kalovců; mocnost lamin i jejich zrnitost je značně variabilní) je pravděpodobně záznamem nekontinuálního (epizodického) přínosu sedimentů s významným podílem vulkanogenního materiálu. Vulkanogenní materiál byl pravděpodobně zdrojem hojné silicifikace některých poloh. V případě pravidelného střídání lamin jílovce a karbonátu lze předpokládat klimaticky řízenou (sezónní) sedimentaci s ukládáním jílových částic ze suspenze v humidnějším, chladnějším období (sezóně) a s chemogenním srážením karbonátů a sulfátů v suchém a teplém období (sezóně). 19

31 5.1.Ploužnický obzor Sedimentologie Faciální asociace B - sedimenty jezerního okraje Litofaciální asociace B vystupuje převážně v bezprostředním podloží či nadloží sedimentů předbřežní zóny a zahrnuje prachovopísčité siliciklastické facie Sri, Mss, Sl, Sh a Sch. Tyto facie nesou převážně znaky charakteristické pro subakvatickou sedimentaci v mělké příbřežní zóně jezera. Místy jsou však přítomny i znaky nasvědčující subaerické sedimentaci v prostředí okrajových, periodicky zaplavovaných plošin. Vzhledem k absenci jednoznačných kritérií pro rozlišení obou uvedených skupin facií v jednotlivých profilech byly zmíněné facie seskupeny do 1 litofaciální asociace. V litofaciální asociaci vystupují deskovité polohy laminovaných, nedokonale vytříděných prachovců či pískovců s jílovými filmy nebo mázdrami (facie Sl) a polohy tvořené střídáním lamin kalovce, prachovce a pískovce (Mss). Tyto polohy nesou znaky sedimentace ze suspenze ve statické nádrži periodicky se střídající se sedimentací z trakčních proudů. K jejich sedimentaci pravděpodobně docházelo v dosahu aluviální činnosti, tj. převážně v distálnějších částech deltových těles akumulujících se při ústí dočasných toků. Dalším typem jsou deskovité polohy horizontálně zvrstvených popř. masivních, nedokonale vytříděných pískovců (facie Sh), které lze interpretovat jako tělesa ukládaná převážně rychlou sedimentací v blízkosti ústí dočasných toků (proximálnější část deltových těles). Deskovitá či ploše čočkovitá tělesa dobře vytříděných pískovců s horizontálním zvrstvením, proudovými čeřinami a příp. i nízkoúhlým diagonálním zvrstvením (Sri) lze převážně interpretovat jako sedimenty příbřežních písečných plošin a barů redistribuované a ukládané v důsledku činnosti příbřežních proudů a vlnění. Posledním typem jsou polohy nedokonale vytříděných pískovců s ostrými erozními bázemi (facie Sch) reprezentující pravděpodobně výplně plochých koryt a erozních výmolů na záplavové plošině příp. nevytříděné bary akumulující se při ústí dočasných toků. Faciální asociace C - sedimenty příbřežní bahenní plošiny a zarostlého příbřeží Litofaciální asociaci tvoří facie Mc, Mm, Mro a Sro nesoucí znaky mělkovodní sedimentace příp. opakovaného vynořování sedimentů. Sedimenty příbřežní bahenní plošiny zastupují kalovce s hojnými bahenními prasklinami a s více či méně narušenou laminací (Mc) nebo masivní kalovce (Mm). Sedimentární struktury dokládají časté vynořování sedimentu na ploché bahenní plošině v důsledku pohybů jezerní 20

32 5.1.Ploužnický obzor Sedimentologie hladiny. Facie Mc někdy obsahuje nodulární horizonty s pedogenními glaebulemi svědčící o dlouhodobější subaerické expozici v aridních podmínkách. Sedimenty obsahující četné kořeny (facie Mro a Sro) reprezentují siliciklastika uložená původně v jezerním prostředí. V důsledku příhodných podmínek (relativně stálá hladina, nízkoenergetické prostředí) došlo k zarůstání terestrickou vegetací v příbřežní zóně jezera Dynamika jezerní sedimentace zaznamenaná v jednotlivých profilech Profil Ploužnice A Při bázi profilu lze pozorovat časté střídání dm poloh předbřežních facií s faciemi příbřežními což svědčí o častém kolísání hladiny. Střední části profilu tvoří střídání facií jezerního okraje a zarostlé příbřežní plošiny (-1 až 13 m, obr ). Hladina byla v této etapě vývoje jezera poměrně nízká, sedimentace byla řízena hlavně přínosem siliciklastického materiálu efemerními toky a jeho případnou redistribucí příbřežními proudy či vlněním. Za příhodných podmínek docházelo k zarůstání okrajových částí jezera terestrickou vegetací. V nejvyšší části profilu (13-16 m) lze pozorovat návrat k sedimentaci v předbřežní zóně jezera, který souvisel se zdvihem hladiny. Předbřežní kalovce jsou charakteristické střídáním lamin jílových a dolomitových s pseudomorfózami po sádrovci, které svědčí o sezónním střídání sedimentace ze suspenze jemných siliciklastik a chemogenního srážení karbonátů a sulfátů. Následný pokles hladiny je zaznamenán přechodem předbřežních laminovaných kalovců do uloženin jezerního okraje a kalovců bahenních plošin ve stropě profilu. Střídající se předbřežní a příbřežní facie tvoří v profilu 5 nepravidelných nahoru změlčujících cyklů (viz obr ), které mají značně proměnlivé mocnosti (1-11 m). Profil Ploužnice B V relativně malém vertikálním profilu je zachycen nahoru změlčující cyklus s předbřežními jemně laminovanými kalovci na bázi, na které nasedá kalovec příbřežní bahenní plošiny (0 až 5 m, obr ). V nejvyšší části profilu tvořeném jemně laminovanými předbřežními kalovci je zaznamenáno opětovné prohloubení jezera. Profil Ploužnice B je charakteristický velmi jemnou jílovoprachovitou sedimentací s raně diagenetickými polohami silicitů bez přítomnosti hrubších siliciklastik. Předbřežní laminované kalovce obsahují polohy s karbonátovými laminami a s otisky krystalů evaporitů na vrstevních plochách, podobné jako 21

33 5.1.Ploužnický obzor Sedimentologie ve svrchní části profilu Ploužnice A. Nepřímé doklady o srážení sulfátů v jezeře svědčí o hydrologicky uzavřeném systému a aridních (semiaridních) podmínkách v době sedimentace. Profil Ploužnice C Ve vertikálním sledu je zde možné pozorovat dva nahoru změlčující cykly (2-10 m a m, obr.5.1.4). Na bázi obou cyklů leží předbřežní sedimenty, které do nadloží přecházejí do sedimentů jezerního okraje, popř. až do sedimentů příbřežních bahenních plošin v nejvyšší části cyklu. Cykly zde mají mocnost 5-8 m a svědčí o výrazných pohybech jezerní hladiny. V nejvyšší části profilu vystupují sedimenty aluviálního koryta a písčitých aluviálních plošin, které byly uloženy pravděpodobně na záplavové plošině vně jezera. V jejich blízkosti rostla terestrická vegetace; špatná odkrytost výchozu bohužel neumožňuje bližší identifikaci sedimentačního prostředí. Profil Kyje Ve vertikálním sledu je možno zaznamenat dva nahoru změlčující cykly. Spodní cyklus (1-8 m, obr.5.1.5) začíná předbřežními jemně laminovanými kalovci na bázi, nad kterými následují písčité facie aluviálních koryt s polyfázovou výplní a erozní výmoly jezerního okraje. V nejvyšší části cyklu pak vystupují sedimenty příbřežní bahenní plošiny s pedogenním horizontem. Druhý cyklus (8-12 m) je obdobný - začíná předbřežními laminovanými kalovci, na které nasedají prachovce a pískovce jezerního okraje. Třetí cyklus v nejvyšší části profilu Kyje je neúplný - jsou zde zastoupeny pouze předbřežní laminované kalovce se silicity a tenkými polohami vulkanogenních hornin (12-17 m) Korelace studovaných profilů Tři profily na lokalitě Ploužnice leží přibližně v superpozici nad sebou, ale jsou odděleny subvertikálními zlomy. Velikost pohybu na zlomech nelze vzhledem ke špatné odkrytosti terénu jednoznačně identifikovat, pohyb byl však pravděpodobně malý a chybějící úseky sedimentárního záznamu mají malou mocnost. Proto jsou profily Ploužnice A, B a C znázorněny na obr vzájemně v nadloží a tvoří téměř souvislý profil. Ke vzájemné korelaci profilů Ploužnice a Kyje (leží 2 km od sebe, viz obr ) lze použít předbřežní facie jemně laminovaných kalovců. Poměrně spolehlivě lze korelovat polohy šedých jemně laminovaných silicifikovaných kalovců ve svrchní části profilu Kyje a v profilu Ploužnice B, 22

34 5.1.Ploužnický obzor Sedimentologie protože obsahují charakteristické nodule, čočky a nodulární polohy hnědých, červených, bílých a čirých silicitů. Naopak laterální nestálost příbřežních facií neumožňuje korelaci jednotlivých částí profilu tvořených sedimenty jezerního okraje a příbřežní bahenní plošiny Model sedimentace ploužnického obzoru Ze studia sedimentárního záznamu vyplývá, že převážná část sedimentů ploužnického obzoru je produktem jezerní sedimentace. V předbřežní zóně jezera převládala sedimentace jílovoprachovitého materiálu ze suspenze, oxický až suboxický charakter sedimentů indikuje relativně malou hloubku jezera a absenci permanentní stratifikace. Hrubší, převážně nedokonale vytříděný prachovopísčitý materiál byl akumulován v okrajové části jezera při ústí dočasných toků a příp. dále redistribuován příbřežními proudy a činností vln. Za příhodných podmínek (nízkoenergetické podmínky, relativně stálá hladina) docházelo k zarůstání mělké příbřežní zóny terestrickou vegetací. V místech s limitovaným přínosem hrubších siliciklastik a nízkým gradientem se při okraji jezera vytvářela opakovaně vynořovaná příbřežní bahenní plošina. Sedimenty výše charakterizovaných prostředí tvoří ve studovaných profilech několik nepravidelných asymetrických cyklů, ve kterých facie jezerního předbřeží přecházejí do facií jezerního okraje a facií pobřežních bahenních plošin. Vertikální přechody z předbřežního prostředí do pobřežních bahenních plošin a zarůstajícího příbřeží jsou dokladem opakovaného prohlubování a změlčování jezera, které mohlo mít příčiny buď klimatické (oscilace jezerní hladiny) nebo tektonické (periody zanášení jezera při pomalé subsidenci střídající se s prohloubením v důsledku rychlejší subsidence). Přítomnost otisků krystalů evaporitů, pseudomorfóz dolomitu po sádrovci a poměrně hojné dolomitové příměsi v předbřežních kalovcích svědčí o tom, že ploužnické jezero bylo po většinu své existence hydrologicky uzavřené, s poměrně vysokou salinitou. Výška hladiny takovýchto jezerních systémů velmi citlivě reaguje i na mírné klimatické změny (poměr srážek, přítoku povrchové a podzemní vody /evaporace), a proto lze usuzovat, že doložená periodická prohlubování a změlčování jezera jsou převážně důsledkem klimatických oscilací. Naproti tomu vertikální přechody z předbřežních facií do facií jezerního okraje mohly mít zčásti i autocyklický charakter spočívající v laterálním překládání ústí dočasných toků 23

35

36

37 5.1.Ploužnický obzor Sedimentologie přinášejících do jezera hrubší prachovopísčitý materiál. Často pozorované rychlé střídání předbřežních, příbřežních a subaerických facií indikuje nízký gradient dna pánve, v důsledku něhož mohlo docházet k poměrně značným laterálním posunům pobřeží i při relativně malých pohybech hladiny. Vzhledem k asymetrické výplni pánve ve stephanu C (viz kap ) lze předpokládat vyšší rychlost subsidence v severní části pánve, která byla řízena pohybem na severním poklesovém okrajovém zlomovém systému. Naproti tomu v jižní část pánve byla subsidence výrazně pomalejší a dno pánve zde zapadalo k severu s mírným sklonem. Pánev měla tedy pravděpodobně už ve stephanu C stavbu polopříkopové propadliny (half-graben), pro což máme doklady ze spodního permu (autunu, viz kap. 5.2 ). S touto představou koresponduje i faciální vývoj ploužnického obzoru. Pro severní část pánve (tzv. štěpanicko-čikvásecký obzor) je charakteristická přítomnost suboxických a anoxických předbřežních facií (šedé a černošedé jemně laminované kalovce a bitumenní karbonáty) a slepenců a pískovců uložených pravděpodobně gravitačními proudy (viz vrt Kv-1, obr ). V severní části pánve lze proto předpokládat větší hloubku jezera a větší gradient dna pánve. V lokálně vyvinutých dílčích depresích (souvisejících patrně s režimem subsidence v této části pánve) se v periodách stabilnější hladiny vytvářelo bažinné příbřežní prostředí příhodné pro vznik tenkých uhelných slojek. Naproti tomu jižní část pánve, kterou reprezentují profily Ploužnice a Kyje, byla spíše platformního typu s nízkým gradientem. V podmínkách plochého reliéfu docházelo ke značným laterálním posunům jednotlivých sedimentačních prostředí i při relativně malých změnách výšky jezerní hladiny. S tím pravděpodobně souvisela i nepřítomnost uhelných slojí, které se vyskytují v severní části pánve. Vegetace, která rostla kolem jezera se na jihu pánve musela neustále stěhovat za migrujícím pobřežím, což bránilo dlouhodobějšímu rozvoji bažinné flóry na jednom místě. 24

38 5.1.Ploužnický obzor Fytopaleontologie Fytopaleontologie ploužnického obzoru (Šimůnek Z.) Fytopaleontologická charakteristika jednotlivých lokalit Lokality v okolí Ploužnice byly známy již na počátku století (Daněk, 1902). Profily v zářezu železniční tratě v Ploužnici poprvé uvedl Frič (1912). Již Purkyně (1929) uvedl dosti podrobný seznam flóry ploužnického obzoru. Po 2. sv. válce ve sběrech pokračovali V. Havlena, K. Havlata a Z. Rieger, který uvedl aktualizovaný seznam flóry ploužnického obzoru ve své disertační práci (Rieger 1968). Bohužel Rieger (1958, 1968) zpravidla nemá uvedenu přesnou pozici rostlinných nálezů v profilu, což nám znemožňuje sledovat vývoj flóry v rámci ploužnického obzoru. V r byla podniknuta cesta za účelem nasbírání přesně lokalizovaných fytopaleontologických vzorků. Bohatší flóra byla získána pouze ze 2 poloh, z kterých byly vzorky odebírány ze 2 míst vzdálených od sebe m. Ostatní polohy uvedené Riegrem (1958) nebyly přístupné. Ploužnice - zářez železniční trati Ve facii fialovošedého, jemně laminovaného kalovce profilu Ploužnice B; 1,7 m byla nalezena část lístku pteridospermy?neurodontopteris cf. auriculata. Ve facii šedého, šedohnědého až fialovohnědého jemně laminovaného kalovce až prachovitého kalovce (profil Ploužnice C; 2,9-3,5 (3,95) m) se vyskytují relativně vzácně úlomky rostlin. Ve facii fialovohnědého laminovaného kalovce (výkop 1) převažují drobné úlomky lístků a částí vějířků pteridosperm (Mixoneura subcrenulata a Neurodontopteris cf. auriculata) a kapradin (Pecopteris cf cyathea). Kmeny přesličkovitých rostlin jsou vzácné, avšak dosahují i větších rozměrů - až 20 cm délky - např. Cordaites cf. suckovii. Kordaity nalezené v této facii jsou rovněž úlomkovité, větší exempláře jsou vzácností. Z jehličnanů byla nalezena pouze větvička Culmitzschia speciosa. Zkameněliny jsou zachovány v podobě otisků bez uhelné hmoty, některé jsou povlečeny oxidy železa. Několik vzorků bylo získáno z nadložního světle šedého jemně laminovaného kalovce. Jde o drobné úlomky kordaitů a kalamitů. Ve výkopu 2, vzdáleného 10 m s. od výkopu 1, byly ve stejné stratigrafické úrovni ve facii světle šedého jemně laminovaného kalovce zjištěny převážně úlomky vějířů pteridosperm (největší do 10 cm délky). Jsou to především Mixoneura osmundaeformis a jeden exemplář Neurocallipteris cf. neuropteroides. Dále byl zjištěn úlomek přesličkovité rostliny?sphenophyllum sp. a kordaitu. Druhá poloha (Ploužnice C, 10,1-10,4 (10,5) m) je ve facii šedého šedohnědého až fialovohnědého jemně laminovaného prachovitého kalovce. Převažují kmeny kalamitů a listy kordaitů (výkop 3). Byly nalezeny i velké exempláře až do 30 cm (Calamites cistii a Calamites suckowii). Zkameněliny jsou přítomny ve formě otisků bez uhelné hmoty. Výkop 3 je chudý na pteridospermy. Z určitelných pteridosperm byla zjištěna pouze Mixoneura osmundaeformis. Plavuňovité rostliny jsou zastoupeny dekortikátem kmene Asolanus camptotaenia. Zástupci kapradinovitých a jehličnatých rostlin nebyli zjištěni. Zato ve výkopu 4 vzdáleném 15 m severně od výkopu 3 byly ve stejné facii a stejné stratigrafické úrovni kapradinovité rostliny poměrně hojné - Pecopteris cyathea, kapraďosemenné rostliny zastoupené druhem Mixoneura osmundaeformis, a přesličkovité rostliny poměrně vzácné (Calamites cistii). 25