ENGEL Z., JANKOVSKÁ V., KřÍžEK M. & TREML V. 2007: Doklady vývoje Labského dolu v pozdním glaciálu a holocénu. In: ŠTURSA J. & KNAPIK R. (eds), Geoekologické problémy Krkonoš. Sborn. Mez. Věd. Konf., říjen 2006, Svoboda n. Úpou. Opera Corcontica, 44/1: 89 93. Doklady vývoje Labského dolu v pozdním glaciálu a holocénu Sedimentary evidence of Late Glacial/Holocene development of the Labský důl Valley Zbyněk Engel 1, Vlasta Jankovská 2, Marek Křížek 1 & Václav Treml 1 1 Katedra fyzické geografie a geoekologie, Přírodovědecká fakulta, Univerzita Karlova v Praze, Albertov 6, 128 43 Praha 2, engel@natur.cuni.cz 2 Botanický ústav Akademie věd ČR, Poříčí 3b, 603 00 Brno, jankovska@brno.cas.cz Výzkum reliéfu a sedimentů Labského dolu přinesl nové poznatky o vývoji krajiny Krkonoš v pozdním glaciálu a holocénu. Výsledky relativního datování potvrdily würmské stáří dochovaných morén. Radiokarbonová data (10,823 ± 0,373 ka 14 C BP) ze sedimentární výplně karového dna svědčí o ústupu labského ledovce ze dna karu v období pozdního glaciálu. Sedimentární a paleobotanické analýzy sedimentů dokládají vývoj karového jezera ve spodním holocénu. Geomorphological and sedimentary evidence regarding landscape development of the Labský důl Valley since the Late glacial period is presented. Results of relative-age dating confirm the Würmian age for preserved moraines. Radiocarbon data (10,823 ± 0,373 ka 14 C BP) of basal deposits in the Labský důl Valley cirque show that the glacier retreated from the cirque floor during the Late glacial period. Particle-size characteristics along with palaeobotanical evidence prove the existence of a lake in the cirque floor during the Lower Holocene. Klíčová slova: Keywords: pozdní glaciál, holocén, zalednění, sedimentární záznam, rašeliniště, Labské meandry, Labský důl Late glacial, Holocene, glaciation, sedimentary record, mire, Labe meanders, Labský důl Valley ÚVOD Labský důl v centrální části Krkonoš je paleogeograficky významnou lokalitou evropského významu. Patří mezi nemnoho středohorských oblastí Evropy, kde došlo v pleistocénu k rozvoji horského zalednění, které jsou citlivým indikátorem klimatických změn. Na dně karového uzávěru Labského dolu se navíc dochoval sedimentární profil, který reprezentuje časový úsek sahající až do pozdního glaciálu. Dosavadní výzkumy sedimentárního záznamu a okolního glaciálního reliéfu přinesly řadu nových poznatků o vývoji krkonošské krajiny a umožnily naplánovat a provést navazující analýzy. 89
METODIKA Testováním povrchu morénových bloků tvrdoměrným kladivem (Schmidt hammer) bylo v Labském dole určováno relativní stáří dochovaných morén. Metoda vyjadřuje povrchové vlastnosti bloků prostřednictvím odrazových hodnot, které odrážejí časový úsek, po které byl skalní povrch vystaven působení exogenních činitelů. V souladu se zavedeným postupem (DAY & GOU- DIE 1977) bylo na každém bloku provedeno 25 měření, které byly následně statisticky zpracovány podle metodiky prezentované MOONEM (1984). Střední hodnota odrazu (R), reprezentující jednotlivé morény, byla odvozena z 300 měření na každé moréně. Na základě získaných hodnot bylo vyhodnoceno relativní stáří morén, které bylo následně upřesněno s využitím výsledků kalibračních tvrdoměrných měření (ENGEL 2007). V centrální části (50 45 46 N, 15 33 8 E, 1039 m n. m.) karového dna Labského dolu byl uskutečněn kontinuální odběr sedimentárního profilu Labské meandry, který navázal na předchozí vrtné práce z let 2003 2004 (ENGEL & al. 2004). Komorovým rašelinovým odběrákem byla odvrtána horní, převážně organická část profilu (do hloubky 7,2 m), vibrační vrtnou sondou s fóliovým linerem byl odebrán profil až do hloubky 15,05 m. Z vrtných jader bylo vybráno 17 vzorků organického materiálu pro radiokarbonové datování metodou AMS 14 C, v intervalu 5 cm byly odebrány vzorky pro palynologické analýzy a předběžné určení zrnitostního složení jednotlivých litologických poloh profilu. Pylová analýza byla u obou odebraných profilů prováděna standardními postupy (MOORE & al. 1991, JANKOVSKÁ 2004) s prvotním cílem získat základní paleoekologické informace rámcového charakteru. VÝSLEDKY Dochované relikty morén v oblasti karového dna (1020 1080 m n. m.) a trogu Labského dolu (820 850 m n. m.) sestávají z materiálu, který vykazuje malou variabilitu povrchových charakteristik. Většina bloků morén je zaoblená a na jejich povrchu lze identifikovat charakteristické zvětrávací mikrotvary (Tab. 1.). V poměrně úzkém rozmezí (27,35 30,47) se pohybují i odrazové hodnoty R, získané tvrdoměrnými zkouškami. Z provedených měření je zřejmé, že rozdíly ve stupni navětrání bloků jsou malé a k akumulaci sledovaných morén proto muselo dojít v rámci jediného glaciálu. Pokud by některá z ledovcových akumulací vznikla v průběhu staršího glaciálu, povrchová charakteristika bloků by se v interglaciálních podmínkách podstatně změnila. Tab. 1. Povrchové charakteristiky morénových bloků Rock-weathering characteristics of moraine boulders nadm. výška (m n. m.) počet testovaných bloků stupeň zaoblení* selektivní zvětrávání zvětrávací kůra mocnost zvětr. kůry hodnota R (mm) moréna (% testovaných bloků) pravá boční 820 8 4,1 88 100 17 27,4 levá boční 820 52 4,5 89 100 20 28,1 čelní 825 51 4,3 82 98 12 30,5 pravá boční 825 51 4,3 82 100 14 29,8 levá boční 1010 50 3,9 82 86 15 27,9 * průměr z hodnot 1 (ostrohranný) až 5 (dokonale zaoblený) Na základě naměřených hodnot R a kalibračních měření datovaných povrchů krkonošských žul (ENGEL 2007) lze dále vymezit přibližné období vzniku morén. S výjimkou nejníže dochova- 90
ného reliktu morény při pravém údolním svahu (ve výšce 820 m) ukazují odporové hodnoty na pozdně glaciální stáří. Tuto morénu však vzhledem k malému množství testovaných bloků nelze spolehlivě statisticky hodnotit, navíc vykazuje povrchové charakteristiky materiálu velmi blízké ostatním morénám. Výsledky tvrdoměrných zkoušek potvrzují dávnou hypotézu BERGA (1915), že dochované morény v české části Krkonoš vznikly v průběhu posledního glaciálu a nedochovaly se zde morfologicky výrazné morény staršího (předwürmského) zalednění. Sedimentární profil Labské meandry zachycuje změny přírodního prostředí v závěrečném období posledního glaciálu a v průběhu celého holocénu. Sedimentační prostředí se postupně měnilo od glaciálního v závěru posledního glaciálu, přes jezerní v preboreálu až starším atlantiku, po rašeliništní a říční ve svrchním holocénu. Materiál se na dně karu ukládal rychlostí od 0,2 do 2,5 mm/rok, přičemž nejvyšší rychlosti dosahovala sedimentace na přelomu mladšího atlantiku a subboreálu (Obr. 1). Spodní část (15 12,7 m) profilu je tvořena převážně minerálním materiálem, s velmi nízkým podílem organické hmoty (do 3 %). Nad hrubozrnným písčitým sedimentem v nejhlubší části odebraného profilu se nachází poloha glacilakustrinních sedimentů (14,6 14,9 m), následují hrubozrnné písky až štěrky (14,9 12,7 m), které sedimentovaly v průběhu pozdního glaciálu. Šedohnědá jílovito-písčitá složka tvoří část profilu v 12,7 8 m. Dle pylové analýzy sedimentovala převážně v časovém úseku preboreálu až staršího atlantiku, což potvrzují i radiokarbonová data. Podíl organické složky se pohybuje od 3 do 6 %, fytoplankton je tvořen indikátory čistých, chladných, oligo-dystrofních vod. Sedimentologická, paleoalgologická analýza a pylová analýza ukazuje na jezerní původ sedimentu, který postupně přechází v hnědý písčito-jílovitý sediment (8 5,4 m) s vyšším podílem organické hmoty (do 20,2 %). V této části profilu byl zaznamenán pyl dřevin Pinus, Betula a Corylus (boreál až starší atlantik). Nad polohou 5,4 m převládá hnědý silně organický jílovito-písčitý sediment s občasnými polohami jemných až hrubých písků. Tato část profilu reprezentuje fázi postupného přechodu jezera v rašeliniště, což indikuje výskyt Pediastrum angulosum var. angulosum a nárůst podílu organické hmoty v hloubce 2,8 až 2,6 m. V mladším atlantiku již bylo jezero zazemněné a jeho povrch pokrývala vegetace oligotrofního rašeliniště s Eriophorum vaginatum. Nejvyšší část profilu (nad 2,5 m), tvořená kompaktní rašelinou a dvěmi hlinitými vrstvami, sedimentovala od první poloviny subboreálu. Obr. 1. Sedimentační dynamika profilu Labské meandry Fig. 1. Sediment dynamics in the Labské meandry site 91
DISKUSE Výsledky tvrdoměrných měření potvrdily hypotézu würmského původu dochovaných morén, starší ledovcové akumulace se v Labském dole nedochovaly. Podle výsledků kalibračních měření datovaných povrchů (ENGEL 2007) vznikly morény v období pozdního glaciálu, v jehož závěru (14,42 ± 1,35 ka 10 Be BP; BRAUCHER & al 2006) začal ustupovat ledovec ze spodní části Labského dolu. Se zvyšující se polohou sněžné čáry se zmenšovala akumulační oblast údolního ledovce a následně docházelo k ústupu jeho splazu. Nejpozději před 10,35 ± 0,98 ka 10 Be BP došlo k obnažení karového stupně, poté následoval rozpad ledovce v oblasti karového dna. Na základě nově zjištěných radiokarbonových údajů o stáří spodní části profilu karového dna Labského dolu je možno dosavadní představu o období zániku karového ledovce upřesnit na nejméně 10,82 ± 0,37 ka 14 C BP. Datování profilu ovšem nevylučuje existenci menších reliktů původního ledovce v příznivě orientovaných svahových depresí ve vyšších částech karového uzávěru Labského dolu. V souvislosti s ústupem labského ledovce vzniklo v oblasti karu proglaciální jezero, dokumentované polohou glacilakustrinních sedimentů ve spodní části sedimentárního profilu. Následné změny sedimentačního prostředí, ke kterým na dně karu Labského dolu došlo, jsou v souladu s vývojem jezerního prostředí v karech Sněžných jam a Lomničky (srov. CHMAL & TRACZYK 1999). Kromě období zvýšené organické sedimentace v mladším atlantiku (2,5 mm/rok), ukazují data z labského profilu na rychlejší sedimentaci v období boreálu (1,7 mm/rok). SOUHRN Výzkum zahájený v roce 2003 v Labském dole přinesl nové poznatky o vývoji krajiny Krkonoš v období pozdního glaciálu a holocénu. Na lokalitě Labské meandry byl odebrán a popsán profil 15 m mocné sedimentární výplně karového dna. Sedimentární záznam zachycuje změny přírodního prostředí v závěrečném období posledního glaciálu a v průběhu celého holocénu. Sedimentační prostředí se postupně měnilo od glaciálního (dokumentováno mj. varvami v 14,6 14,9 m) v závěru posledního glaciálu, přes jezerní v preboreálu až starším atlantiku, po rašeliništní a říční ve svrchním holocénu. Materiál se na dně karu ukládal rychlostí od 0,2 do 2,5 mm/rok, přičemž nejvyšší rychlosti dosahovala sedimentace v období mladšího atlantiku. Výsledky relativního datování (Schmidt hammer, zvětrávací mikrotvary) potvrdily hypotézu würmského stáří dochovaných morén, starší ledovcové akumulace se v Labském dole nedochovaly. Ústup zalednění, datovaný metodou 10 Be BRAUCHEREM & al. (2006) mezi ústím Medvědího potoka a karovým stupněm, skončil rozpadem ledovce v karovém uzávěru Labského dolu nejpozději před 10,82 ± 0,37 ka 14 C BP. V současnosti probíhá laboratorní určování změn obsahu TOC/TIC, Rb a δ 13 C ve vzorcích, analyzováno je jejich zrnitostní složení, magnetická susceptibilita, stáří ( 14 C, OSL), povrchová charakteristika křemenných zrn, zastoupení pylu a makrozbytků. Poděkování Děkujeme pracovníkům Správy KRNAP za administrativní a organizační podporu terénního výzkumu, RNDr. Mileně Kociánové, RNDr. Miroslavu Šobrovi a Mgr. Martinu Margoldovi za nezištnou pomoc při odběru vzorků. Výzkum je podporován Grantovou agenturou ČR (205/06/ 0587) a Ministerstvem školství, mládaže a tělovýchovy (MSM0021620831). LITERATURA BERG G. 1915: Die Vergletscherung an den Teichen des Riesengebirges. Zeitschri der Deutschen Geologischen Gesellscha, 67: 63 82. 92
BRAUCHER R., KALVODA J., BOURLÈS D., BROWN E., ENGEL Z. & MERCIER J.-L. 2006: Late pleistocene deglaciation in the Vosges and the Krkonoše mountains: correlation of cosmogenic 10 Be exposure ages. Geografický časopis, 58/1: 3 14. DAY M.J. & GOUDIE A.S. 1977: Field assessment of rock hardness using the Schmidt test hammer. British Geomorphological Research Group Bulletin, 18: 19 29. ENGEL Z. 2007: Measurement and age assignment of intact rock strength in the Krkonoše Mountains, Czech Republic. Zeitschri für Geomorphologie N. F., Supplementary Issue, 1: 69 80. ENGEL Z., TREML V., KřÍžEK M. & JANKOVSKÁ V. 2004: Lateglacial/Holocene sedimentary record from the Labe source area, the Krkonoše Mts. Acta Universitatis Carolinae, Geographica, 39/1: 95 109. CHMAL H. & TRACZYK A. 1999: Die Vergletscherung des Riesengebirges. Zeitschri für Geomorphologie N. F., Suppl.-Bd., 113: 11 17. JANKOVSKÁ V. 2004: Krkonoše v době poledové vegetace a krajina. In: ŠTURSA J., MAZURSKI K.R., PALUCKI A. & POTOCKA J. (eds), Geoekologické problémy Krkonoš. Sborn. Mez. Věd. Konf., listopad 2003, Szklarska Poręba. Opera Corcontica, 41/1: 111 123. MOON B.P. 1984: Refinement of a technique for determining rock mass strength for geomorphological purposes. Earth Surface Processes and Landforms, 9: 189 193. MOORE P.D., WEBB J.A. & COLLINSON M.E. 1991: Pollen analysis. Blackwell, Oxford, 216 pp. 93