MASARYKOVA UNIVERZITA PŘÍRODOVĚDECKÁ FAKULTA ÚSTAV GEOLOGICKÝCH VĚD VERONIKA ALEXOVÁ Palynologické zpracování vybraných lokalit středního miocénu Centrální Paratethydy Rešerše k diplomové práci Vedoucí práce: RNDr. Nela Doláková, CSc. Brno 2011
Obsah: 1. Úvod...3 2. Palynologie...4 2.1 Výzkum pylových zrn a spor...4 3. Macerační technika v palynologii...5 3.1. Macerační postup...5 4. Geologická charakteristika studovaného území...5 5. Panonská pánev...6 6. Lokalita Plohov Breg...8 7. Palynologická studia na území Slovinska...9 POUŽITÁ LITERATURA...11 2
1. ÚVOD V rešerši k diplomové práci jsem shromáždila veškeré literární údaje o nejběžnějších metodách získávání pylových zrn a spor z různých druhů sedimentů různého stáří. Sepsala jsem dostupné literární informace o lokalitě Plohov Breg, která se nachází na území Slovinska. Mým hlavním úkolem v diplomové práci bude palynologické zhodnocení vzorků ze sedimentů badenu a sarmatu ze studované lokality a jejich paleoekologické interpretace. 3
2. PALYNOLOGIE Název oboru palynologie zavedli Hyden a Williams (1944) a odvodili jej od řeckého slova palynein, což znaĉí posypat, sypat, rozprašovat, rozsypávat (non vidi in Jankovská 1995). První fosilní pyly a spory popsal a kresbou zobrazil Geoppert v roce 1838 (non vidi in Pacltová 1990). Významným badatelem v paleopalynologii terciéru byl Thomson, který studoval především rýnskou terciérní uhelnou oblast a vnesl do paleopalynologických výzkumů ekologické pojetí (Pacltová 1990). 2.1 Výzkum pylových zrn a spor Palynologiie je jedna z metod pro rekonstrukci vegetaĉních poměrů krajiny v urĉitém ĉase. Předmětem palynologického výzkumu je studium pylových zrn a spor. V horninách se zachovává vnější obal pylových zrn, zvaný exina a spor exospor (Gabrielová 1986). Exina je budována z velmi složitých organických slouĉenin, tzv. pollenin a sporenin, které znaĉně odolávají chemickým vlivům. Citlivá je však na prudší oxidaci. Této chemické odolnosti exiny, která se velmi dobře zachovává fosilní, využíváme při získávání pylových zrn a spor z hornin. Pomocí kyselin a louhů odstraníme anorganické i většinu organických příměsí (s vyjimkou kutinisovaných a chitinisovaných a jim chemicky podobných látek) a separujeme pylová zrna a spory. Většina rostlinných rodů (ĉasto i druhů) má charakteristická pylová zrna a spory, podle kterých je můžeme identifikovat (Pacltová 1963). Palynologie je botanická disciplína, která je ĉasto aplikována v mnoha dalších vědních oborech, jako např. medicína (allergologie), kriminalistika, medařství, lesnictví, archeologie, klimatologie, glaciologie, geologie a paleobotanice (Stoklasa 1975). K nevýhodám palynologie se ĉasto poĉítá: 1. snadné rozptylování pylových zrn a spor a jejich přenášení větrem ĉi vodou na velké vzdálenosti, 2. jejich snadné přeplavování ze starších do mladších sedimentů. Tyto vlastnosti nelze však poĉítat pouze k nevýhodám, ale zkušený palynolog je dokonce může změnit ve výhodu této metody (např. podle přeplavených starších sporomorf v sedimentu mladším můžeme usuzovat na paleogeografické poměry krajiny a její geologickou stavbu v době, kdy se zkoumaný sediment usazoval) (Pacltová 1963). 4
3. Macerační technika v palynologii Macerace je proces, kdy z horniny chemickou i mechanickou cestou odstraníme anorganické i organické látky s výjimkou pylových zrn a spor a ostatních rostlinných a živoĉišných zbytků, jim podobných svým chemickým složením (jako např. chitin a kutin) Chemické složení chitinu je velmi podobné složení celulózy, liší se pouze přítomností acetamindové skupiny (Pacltová 1990). Chemická odolnost a schopnost zachování palynomorf je způsobena biopolymerními látkami, tzv. pseudochitinem a sporopolleninem (Pacltová 1990). Podle Pacltové (1963) maceraĉní technika je závislá na druhu zpracovaného materiálu a do jisté míry též na úĉelu, pro který vzorek připravujeme. Souhrnem různých maceraĉních postupů podle typu a stáří sedimentů a rovněž podle zkušeností jednotlivých palynologů se zabývaly (Pacltová 1963, Gabrielová 1986). 3.1. Macerační postup 1. Mechanická příprava vzorků. 2. Odstranění hrubších anorganických ĉástí, což lze provést za sucha na sítech, nebo dekancí vodou. 3. Mechanickou cestou (pomocí těžkých kapalin) i chemickou cestou pomocí kyselin odstranit zbylé anorganické příměsi. 4. Pak postupně odtraňujeme zbylé organické látky. a) Huminové, ulminové a jim podobné kyseliny odstraníme povařením v 10% KOH nebo NaOH, ĉímž od sebe oddělíme organické zbytky. Pak vzorek přelejeme přes síto, větší organické souĉásti uložíme k dalšímu zpracování. Filtrát, který obsahuje mimo pylových zrn a spor také nerozpuštěný lignin a celulózu, podrobujeme dalším maceraĉním procesům. b) Pomocí různých oxidaĉních ĉinidel a rozpouštědel odstraníme převážnou ĉást méně odolných organických příměsí a zůstanou nám jen pylové a sporové exiny, kutinosní a chitinosní zbytky. 5. Pomocí různých zalévacích medií zhotovujeme pylové preparáty, které podrobujeme mikroskopickému výzkumu (Pacltová 1963). 4. Geologická charakteristika studovaného území Dnešní karpatsko panonská oblast se skládá z karpatského orogenu a panonské zaobloukové pánve pánevního systému (Kováĉ, 2000) Studovaná lokalita Plohov Breg (obr.4) se řadí do Panonského pánevního systému (obr.2) centrální Paratethydy. Geotektonicky patří do Planinské synklinály, Sávské vrásové a příkrovové jednotky 5
(Oblak 2007, Rasser et al. 2008). Paratethys, vznikla v severní ĉásti oceánské pánve Tethys a na okrajových svazích varisky konsolidované evropské platformy. (Chlupáĉ et al., 2002). Představovala v Evropě intrakontinentální pásmo, jehož spojení s Tethydou bylo přerušováno, proto jsou její sedimenty většinou mělkovodního původu, ĉasto brakické až sladkovodní. V době největšího rozsahu sahala Paratethys od Rhonské pánve přes perialpinní depresi do rusinsko-kaspické oblasti a západní Asie. Paleogeograficky se Paratethys dělí na západní, centrální a východní. Do západní ĉásti patří sedimentaĉní oblasti na vnějším předpolí Alp. K centrální ĉásti Paratethydy se zařazuje karpatská předhlubeň, vídeňská pánev a vnitrokarpatská pánev. K východní ĉásti Paratethydy patří oblast rusinsko-kaspická (Buday 1967). 5. Panonská pánev Pánev představuje rozsáhlou depresi mezi jižním a severním obloukem alpsko-karpatského horstva s centrem v Maďarsku. Pánev existovala již v oligocénu. Miocén není rozšířen v celé pánvi a má ĉasto redukovaný vývoj. Největší mocnost mají sedimenty pannonu. Zejména na okrajích se v miocénu a pliocénu projevil intenzivní vulkanismus, který trval až do pleistocénu. Vrstvy neogénu mají obdobný vývoj jako vnitrokarpatské pánve (Dvořák 1972). Paratethydní uloženiny Slovinska jsou zachovány v podhůřích Alp a Dinarid ve střední a jihovýchodní ĉásti země, v horách a na planinách na V a SV (Jelen 2005). V podloží krytém mocnou vrstvou písĉitojílovitých mořských sedimentů (2 000 až 3 000 m) leží hercynský masiv Tisia. Od neogénu pánev pozvolna poklesává a je vyplňována říĉními, jezerními a eolickými sedimenty (spraše, písek). Panonská pánev má reliéf převážně nížinný, ale rozĉleněný v roviny, plošiny, pahorkatiny a ostrůvkovitě vystupující vrchoviny. Panonský systém pánví (obr.1) je komplex několika pánví, které se vytvořily během neogénu. Geograficky, ho tvoří Malá Maďarská rovina a Velká Maďarská rovina. Panonský systém pánví je obklopen několika neogenními pánvemi (např. Vídeňská a Štýrské pánve na Z, Bánovce, Nitra a Zakarpatské pánev na S, Transylvánská pánvev na V, Sava a Tuzla pánev na J). všechny tyto pánve se tvořily na poĉátku středního Miocénu a obsahovaly několik tisíc metrů sedimentů (Rasser et al. 2008). 6
obr.1.geologie Karpat a Panonského pánevního systému. (Rasser et al. 2008) obr.2 : Hlavní sedimentární pánve jižních Alpského a Dinarského regionu (Rasser et al. 2008) 7
6. Lokalita Plohov Breg Studovaná lokalita Plohov Breg (obr.4) se nachází na území Slovinska. Paleogeograficky se tato lokalita řadí do Panonského pánevního systému centrální Paratethydy. (obr.3) Geotektonicky patří do Planinské synklinály, Sávské vrásové a příkrovové jednotky (Oblak 2007, Rasser et al. 2008). Lokalita je tvořena sedimenty egeru až spodního sarmatu. V Egeru se vyskytují hrubě zrnité písky v nichž se palynologické vzorky nenachází. Nad ním jsou diskordantně uloženy vrstvy spodního badenu sarmatu. Baden zaĉíná bazálními konglomeráty v této vrstvě se palynologické vzorky opět nevyskytují. V nadloží se vyskytují slínité kalciarenity (tzn.vápence z klastik starších hornin) a v jejich nadloží jsou jíly středního až svrchního badenu a spodního sarmatu. Lokalita Plohov Breg nebyla doposud palynologicky zkoumána. Soustavná paleontologická studia v celém souvrství lokality prováděla Oblak (2003,2007). Práce byly zaměřeny zejména na studium badenských a sarmatských planktonních a méně bentózních foraminifrer. Z hlediska paleoekologie obsahovaly badenské sedimenty množství hlubokovodních marinních mikrofosílií. Sarmatské sedimenty potom vykazovaly zřetelný úbytek mořských prvků a autorka předpokládá sedimentaci v brakických podmínkách (Oblak 2003). 8
obr.3: geologická mapa Slovinska Obr. 4 : Mapa oblasti Pohov Breg (Oblak 2007) 7. Palynologická studia na území Slovinska Z území slovinska známe jen velmi málo palynologických studií. Jediná práce pochází od M. de Costa Grum (non vidi in Nagy 1999). Palynologie byla studována ve vrtu Dankovci, který proťal sedimenty badenu, sarmatu, pannonu a spodního pontu. Pouze 2 vzorky z obsahovaly palynologický materiál badenského stáří. Byly nalezeny především mořské planktonní organismy ( Micrhystridium sp., Hystrichosphaeridia sp., Leiosphaeridia sp., Acritarcha a další Dinoflagellata, Chytroeisphaeridia sp.) a zkorodovaná pylová zrna jehliĉnanů (Nagy 1999). Sedimenty sarmatu obsahovaly brakické planktonní organismy. Byla nalezena pylová zrna ĉeledi Nympheaceae, která svědĉí o existenci klidného sladkovodního prostředí. Zjištěny byly facie bažinného lesa (Taxodiaceae, Myricaceae), lužního lesa (Alnus, Ulmaceae, Pterocarya) a suššího mezofytního lesa s dominancí rodů : Carya,Fagus, Quercus, Tillia, Juglans, Betula, Liquidambar, Carpinus, Ostrya s malým množstvím teplomilných elementů. Podrost těchto lesů byl tvořen 9
především keřovitým a bylinným patrem se zástupc ĉeledíi: Compositeae, Chenopodiaceae, Ericaceae, Caryophyllaceae, Poaceae). Bohatě zastoupené byly jehliĉnany (Pinus haploxylon i P. sylvestris). Přimíšené byly i prvky horských jehliĉnatých lesů (Abies, Tsuga, Picea, Pinus). 10
POUŽITÁ LITERATURA Buday, T. a kol. (1961): Nafta a plyn v ĉeskoslovenských Karpatech. Knih. Ústř. ust. geol., sv. 38. Praha Dvořák J. & Růžiĉka B. (1972): Geologická minulost Země. SNTL- nakladatelství technické literatury, Praha, Nakladatelstvo alfa, Bratislava, 277, 271 Erdtman G. (1947): Suggestions for the classification of fossil and recent pollen grains and spores. - Svensk bot. Tidskr. 41. Stockholm. Gabrielová N. (1986): Laboratorní metody v mikropaleontologii. Ústř. úst. geol., Praha. Jankovská V. (1995): Minulost krajiny a paleoekologie. Zpr. Ĉes. Bot. Spoleĉ., 12, 33 35. Jelen, B. & Rifelj, H. 2005a. On the dynamics of the Paratethys Sedimentary Area in Slovenia. 7th Workshop on Alpine geological Studies, Abstract Book, Croatian Geological Society, Zagreb, Jelen, B. & Rifelj, H. 2005b. Patterns and Processes in the Neogene of the Mediterranean region. 12 th Congress R.C.M.N.S., Abstract Book, 116-118. Kováĉ M., (2000): Geodynamický, paleogeografický a štruktúrny vývoj karpatsko panónskeho regiónu v miocéne: Nový pohľad na neogénne panvy Slovenska. VEDA, SAV Bratislava. 202 str. Matyášek J. Ed. (2004): Slovinsko cesty do přírody. MU Brno. 207s Nagy E. (1999): Palynological Correlation of the Neogene of the Central Paratethys, Geological Institute of Hungary Budapest Nagymarosy, A. 1990. Paleogeographical and paleotectonical outlines of some Intracarpathian Paleogene basins. Geologica Carpathica, 41, 259-274. Oblak, K (2003): Upper Oligocene and Miocene foraminifera from Plohov Breg near Podĉetrtek (Slovenia). Razprave IV. Razreda Sazu, XLIV-1, 239-283. Ljubljana Oblak, K (2007): New determinations of badenian planktonic foraminifera from Plohov Breg near 11
Podĉetrtek (Eastern Slovenia): Ljubljana Pacltová B. (1963): Metody paleobotanického výzkumu. SPN, Praha. Pacltová B. (1990): Základy mikropaleobotaniky. Státní pedagogické nakladatelství, n. p., Praha 1, 286. Rasser M.W., Harzhauser M., Anistratenko O.Y., Anistratenko V.V., Bassi D., Belak M., Berger J.- P., Bianchini G., Ĉiĉić S., Ćosović V., Doláková N., Drobne K., Filipescu S., Gürs K., Hladilová Š., Hrvatović H., Jelen B., Kasiński J.R., Kováĉ M., Kralj P., Marjanac T., Márton E., Mietto P., Moro A., Nagymarosy A., Nebelsick J.H., Nehyba S., Ogorelec B., Oszczypko N., Pavelić D., Pavlovec R., Pavšić J., Petrová P., Piwocki M., Poljak M., Pugliese N., Redžepović R., Rifelj H., Roetzel R., Skaberne D., Sliva L., Standke G., Tunis G., Vass D., Wagreich M., Wesselingh F. (2008): Palaeogene and Neogene. - In: McCann T., ed. The Geology of Central Europe. Volume 2: Mesozoic and Cenozoic, 1031-1140. The Geological Society, London. Stoklasa J. (1975): Vĉelí produkty ve výživě, lékařství, farmacii a kosmetice. Státní zemědělské nakladatelství, Praha. Straka H. (1975): Pollen und Sporenkunde. Grundbegriffe der moderen Biologie 13. Stuttgart. www.zemepis.com/fgjevropy.php - ALPINOTYPNÍ JIŽNÍ EVROPA 16. 2. 2011 12