Q_opracowania.doc

1. Omów pokrótce historię badań nad czwartorzędem w skali globalnej.

W początkowych latach XIX w. wśród badawczy historii skorupy ziemskiej przeważały poglądy wywodzące się z teorii katastrofizmu G. Cuviera. Głazy narzutowe występujące na Niżu Północnoniemieckim miały być przetransportowane ze Skandynawii przez rwące potoki lub spływy mułowe. Ta koncepcja została w istotny sposób podważona w 1835 r. przez Ch. Lyella, który opierając się na częstym występowaniu muszli malakofauny w glinach zwałowych Wysp Brytyjskich wysunął tzw. teorię dryftu. Przypisywała ona

transport głazów narzutowych górom lodowym pływającym po powierzchni morza. Czwartorzędowe osady lodowcowe zaczęto interpretować w końcu XVIII i na początku XIX w., najpierw w Alpach Szwajcarskich, a później również w Szkocji, Skandynawii i na przedpolu Alp Niemieckich. Pojawiły się wówczas pierwsze koncepcję o większym zasięgu lodowców w przeszłości niż w czasach współczesnych (J. Hutton, J. Playfsir, J.Venetz). W 1824 r. Norweg Jens Esmark doszedł do wniosku, że lodowce w Norwegii miały w przeszłości znacznie większe rozmiary, osiągając ponad 1 km miąższości. A. Bernhardi jako pierwszy wysunął hipotezę o transgresji lądolodu ze Skandynawii na obszar Niżu Północnoniemieckiego. Pod wpływem tego Ch. Lyell w 1840 r. odstąpił od swojej teorii dryftowej. Początkowo rozpoznano tylko jeden etap rozwoju zlodowaceń kontynentalnych. Koncepcja ta, zwana monoglacjalizmem, była jeszcze żywa w pierwszych dekadach bieżącego stulecia. Jednak już w końcu XIX w. zaczął coraz bardziej zyskiwać na znaczeniu poliglacjalizm - teoria wielokrotności na przemian występujących okresów zimowych (zlodowaceń) i ciepłych (interglacjałów). Szczególne znaczenie w rozwoju teorii poliglacjalizmu odegrały badania A. Pencka i E. Brucknera prowadzone w latach 1901-1909 w Alpach i na ich północnym przedpolu. J. Siemiradzki wyznaczył zasięg zlodowacenia skandynawskiego u podnóża Karpat, a następnie postawił tezę o dwukrotnym zlodowaceniu Niżu Polskiego. W. Łoziński w 1909 r. sformułował koncepcję zjawisk peryglacjalnych oraz wysunął teorię o możliwości istnienia nunataków podczas zlodowacenia Wyżyny Małopolskiej. Pierwsze szczegółowe opracowania kartograficzne osadów czwartorzędowych i problematyka stratygraficzna, a także budowa i ukształtowanie podłoża czwartorzędu Niżu Polskiego wiążą się z nazwiskiem J. Lewińskiego i jego uczniów oraz
J. Samsonowisza. Ludomir Sawicki w 1922 r. postawił jako pierwszy tezę o trzech zlodowaceniach Niżu Polskiego i określił ich jako południowo-, środkowo- i północnopolskie. Lata pięćdziesiąte bieżącego stulecia utrwaliły się dyskusją nad podziałem wcześniej wyróżnionych zlodowaceń na bardziej krótkotrwałe epizody glacjalne. Przez S.Z. Różyckiego i E. Rühlego wcześniej wyróżnione

zlodowacenia i interglacjały zostały podzielone na jednostki stadialne i interstadialne, a niektóre z nich na jednostki fazowe i interfazowe. Lata osiemdziesiąte przyniosły dokumentację paleontologiczną i paleopedologiczną, co stało się podstawą wydzielenia nowych zlodowaceń i interglacjałów. Ostatnie spory: Stwierdzając, że badania czwartorzędu mają ze swej natury charakter interdyscyplinarny i w związku z tym wchodzą nie tylko w zakres zainteresowań różnych organizacji międzynarodowych, ale poza geologami zajmują się tym również geografowie, biolodzy, oceanolodzy, fizycy, gleboznawcy i archeolodzy. Badania stratygraficzne stanowiące pokaźny, ale wcale nie dominujący fragment badań czwartorzędu, są powiązane z Komisją Stratygrafii Międzynarodowej Unii Badań Czwartorzędu (INQUA) oraz ICS IUGS. Do 2001 r. Komisja Stratygrafii INQUA pełniła jednocześnie rolę Podkomisji Stratygrafii Czwartorzędu w ICS IUGS. W wyniku prac komisji opublikowano tabelę stratygraficzną, w której znikł czwartorzęd, neogen zaś rozciągał się do współczesności dzieląc się na miocen, pliocen, plejstocen i holocen. Po licznych protestach przeprowadzone zostały przez Komitet Wykonawczy INQUA szerokie konsultacje, które wykazały powszechne poparcie dla zachowania czwartorzędu jako formalnej jednostki chronostratygraficznej, obniżenia dolnej granicy czwartorzędu z ówczesnej pozycji 1,8 mln na 2,6 mln lat tj. początek piętra gelas oraz zachowania plejstocenu i holocenu jako formalnych oddziałów. W związku z zakusami ICS zmierzającymi do likwidacji czwartorzędu, jako formalnej jednostki stratygraficznej, po dyskusjach na Międzynarodowym Kongresie Geologicznym w 2004 r., została powołana międzynarodowa grupa robocza. Jedynym zadaniem tej grupy było opracowanie propozycji definicji czwartorzędu w znaczeniu stratygraficznym. Wówczas istniały trzy propozycje dotyczące umiejscowienia czwartorzędu w geologicznej skali czasu. Pierwsza z nich jest aprobowana przez INQUA i Podkomisję Stratygrafii Czwartorzędu ICS, wg której system czwartorzędowy miał następować po systemie neogeńskim, a dolna granica czwartorzędu miała pokrywać się z granicą pliocen/plejstocen. Druga propozycja: czwartorzęd był określony jako subsystem w systemie neogeńskim, a dolna granica czwartorzędu nadal miała pokrywać się z granicą pliocen/plejstocen. Wg trzeciej propozycji czwartorzęd miał zniknąć, jako formalna jednostka chronostratygraficzna równorzędna neogenowi, lecz miał pozostać jako jednostka klimatostratygraficzna.

W wyniku prac międzynarodowej grupy roboczej, stanowisko Komitetu Wykonawczego INQUA jest obecnie następujące:

- Czwartorzęd musi być w pełni formalną jednostką chronostratygraficzną w randze systemu/okresu,

- Dolna granica czwartorzędu powinna być umieszczona w obecnej pozycji dolnej granicy piętra gelas (obecnie należącego do pliocenu), czyli w stadium 103 stosunku izotopów tlenu w osadach głębokomorskich,

- Dolna granica plejstocenu powinna być obniżona do 2,6 Ma, aby pozostał w zgodzie z dolną granicą czwartorzędu.

2. Scharakteryzuj kryteria wydzielania granicy pliocen/plejstocen.

Do dziś istnieją spory nad usytuowaniem jednoznacznej granicy pliocen/plejstocen. Wg obecnej wersji zatwierdzonej przez ICS i IUGS czwartorzęd następuje po systemie neogeńskim, a dolna granica czwartorzędu pokrywa się z granicą pliocen/plejstocen. Jednak uwzględniając stanowisko INQUA granica ta może ulec formalnemu obniżeniu do spągu piętra gelas, tj. z 1,8 Ma do 2,6 Ma. Dodatkowy problem wiąże się z tym, że piętro gelas obecnie należy do pliocenu. Przesunięcie granicy czwartorzędu do takiego stanu zmieni położenie piętra gelas w tabeli stratygraficznej. Sytuacja taka może powodować konieczność przesunięcia granicy plejstocenu także do 2,6 Ma (podporządkowanie piętra gelas epoce plejstocenu), by była ona nadal w zgodzie z dolną granicą systemu czwartorzędowego.

By jednoznacznie wydzielić tę granicę uwzględnia się różne kryteria:

a)  antropologiczne – dotyczy czasu powstania i występowania pierwszych zaawansowanych i ‘prawdziwych’ hominidów oraz pojawienia się pierwszego Homo sapiens sapiens. Badania antropologiczne skupiają się także na datowaniu najstarszych szczątków i śladów działalności człowieka. Problem stanowi zróżnicowanie form przedludzkich oraz ich postępująca filogeneza, co uniemożliwia precyzyjne określenie, do której formy hominidów należy odnieść się przy ustalaniu granicy pliocen/plejstocen.

b) paleoklimatologiczne – uwzględnia się pojawienie pierwszego poważnego ochłodzenia zwiastującego rozpoczęcie się pierwszych zlodowaceń i tym samym wydzielenie plejstocenu. Kryterium to może dotyczyć także czasu pierwszego nasunięcia się lądolodu na dany teren, przeważnie pierwszego kontynentalnego zlodowacenia Europy.

c) paleozoologiczne – uwzględniające pojawienie się pierwszych gatunków fauny lądowej zimnolubnej związanej z ochłodzeniem klimatu. Datowane są szczątki i ślady występowania gatunków lewoskrętnych otwornic i mięczaków.

d) paleobotaniczne – dotyczące pierwszego pojawienia się pierwszego zespołu flory glacjalnej (preferującej klimat zimny i suchy) lub wyparcia flory ciepłolubnej, południowej z obszaru europejskiego. Możliwe jest również odtworzenie całej historii zmian roślinności w okresie glacjalnym i polodowcowym na podstawie analizy pyłkowej i pokładów torfu.

3. Przedstaw status czwartorzędu w tabeli stratygraficznej.

Wg obowiązującej wersji zatwierdzonej przez ICS i IUGS czwartorzęd jest obecnie najmłodszym okresem ery kenozoicznej, który zaczął się z końcem neogenu i trwa do dziś. Stanowi on w pełni samodzielną formalną jednostkę chronostratygraficzną w randze okresu. Dzieli się na dwie epoki: plejstocen i holocen. Dolna granica czwartorzędu jest zgodna z GSSP Vrica 1,806 Ma.

W wyniku różnych dwuznaczności oraz ciągłych dyskusji na temat przesuwania dolnej granicy czwartorzędu, Międzynarodowa Komisja Stratygraficzna dopuściła (na razie nieformalne) stosowanie nazwy czwartorzęd w randze podery, rozciągając zarazem jego dolną granicę do 2,59 mln lat, a więc obejmując także ostatnie piętro pliocenu – gelas.

4. Scharakteryzuj główne kategorie jednostek stratygraficznych stosowanych w podziałach stratygraficznych czwartorzędu.

Podstawą klasyfikacji stratygraficznej może być jakakolwiek cecha skały, jednak podstawowe znaczenie dla stratygrafii mają trzy kategorie klasyfikacji: litostratygraficzna, biostratygraficzna i chronostratygraficzna. Odpowiadają one trzem podstawowym aspektom stratygrafii, która jednak z punktu widzenia celu prowadzonych badań stanowi niepodzielną dziedzinę badań geologicznych. Ostatnio zalicza się do nich magnetostratygrafia. Główne kategorie jednostek stratygraficznych:

a) litostratygraficzna – porządkuje warstwy i inne ciała skalne w profilach geologicznych ujęte w jednostki oraz koreluje je w różnych profilach między sobą. Jednostki różnią się od siebie rodzajem skał, są zdefiniowane na podstawie kryteriów litologicznych. Klasyfikacja litostratygraficzna jest podstawowym rodzajem klasyfikacji stratygraficznej i można ją zastosować do wszystkich rodzajów skał.

b) biostratygraficzna – porządkuje warstwy i inne ciała skalne ujęte w jednostki, zdefiniowane na podstawie zawartych w nich skamieniałości, szczególnie skamieniałości przewodnich (kopalnych taksonów). Klasyfikacja ta jest możliwa w skałach zawierających skamieniałości - a więc w skałach osadowych.

c) magnetostratygraficzna – grupuje skały w jednostki stratygraficzne na podstawie podobieństwa ich własności magnetycznych, zdefiniowanych przez inwersje polarności, odzwierciedlające historię zmian biegunów magnetycznych Ziemi.

d) chronostratygraficzna – porządkuje warstwy i inne ciała skalne na podstawie ich wieku i stosunków czasowych. Wywodzi się pośrednio z korelacji stratygraficznej, dokonywanej najczęściej przy zastosowaniu kryteriów paleontologicznych (biostratygrafia), litologicznych (litostratygrafia), czy magnetycznych (magnetostratygrafia). Wiek skał, w odróżnieniu od ich litologii, zawartych w nich skamieniałości, czy też innych podobnych cech, tylko pośrednio poddaje się obserwacji i weryfikacji, a więc często jest hipotetyczny i wynika z mniej czy bardziej rozbudowanych interpretacji.

5. Przedstaw podział stratygraficzny Polski w późnym plejstocenie.

Późny plejstocen obejmuje swym zasięgiem ostatni interglacjał – eemski trwający od 0,128 Ma i najmłodsze zlodowacenie – południowopolskie (Wisły) trwające od 0,116 Ma do 0,01 Ma.

Interglacjał eemski następuje po zlodowaceniu środkowopolskim, a swoją nazwę wziął od rzeki Eem. Odznacza się on ciepłym klimatem, średnią temperaturą wyższą niż obecnie, silną erozją wgłębną, odwróceniem sieci rzecznej (która jest podobna do obecnej). W okresie tym występowała jedyna na obszarze Polski czwartorzędowa transgresja morska, której odległość od dzisiejszej linii brzegowej wynosiła ok. 50-60km. Bałtyk pojawiał się w postaci zbliżonej do obecnej. Dominowały drzewa liściaste w stosunku do liściastych, których było niewiele.

Następujące po tym interglacjale zlodowacenie Wisły pokryło Polskę północną i częściowo środkową. Miało większy zasięg na zachodzie niż na wschodzie Polski. Na obszarach objętych tym zlodowaceniem występują najlepiej wykształcone formy rzeźby lodowcowej, tzw. rzeźby młodoglacjalnej. Glacjał ten dzieli się na: wczesny glacjał (obejmujący stadiał szczeciński), pleni glacjał (obejmujący fazę przedpaudorfską, leszczyńską, poznańską i pomorską) oraz późny glacjał (obejmujący starszy i młodszy dryas). Po nich nastąpiła deglacjacja całej Polski, lądolód zatrzymał się w północnej Finlandii i dało to początek holocenowi.

6. Przedstaw krótką charakterystykę paleografii Polski w trakcie zlodowacenia Odry.

Maksymalny zasięg zlodowacenia Odry obejmował prawie całe dorzecze Odry, jedynie bez południowej części pasu Wyżyn Środkowopolskich. Na przedpolu lądolodu podczas glacjału Odry tworzyły się jeziora zaporowe na terenie środkowej części Jury Krakowsko-Częstochowskiej oraz w północnej części Kotliny Sandomierskiej. Nasunięcie się lądolodu stanowiło wczesny etap w kształtowaniu się obszarów akumulacji lessów w południowej Polsce. Ponadto na obszarze nieobjętym zlodowaceniem tworzyły się sandry i nowe osady rzeczne w dolinie Wisły. W środkowo-wschodniej Polsce lądolód zwiększał swą miąższość i lokalnie występowały formy rzeźby lodu martwego i stagnującego. Lądolód pozostawił po sobie liczne rozległe wytopiska oraz osady glacitektoniczne. Doliny rzeczne znacznie się powiększyły lokalnie tworząc rozlewiska. Obszary rzeźby polodowcowej im dalej leżące na północ były po raz drugi lub trzeci przemodelowane peryglacjalnie. Przeobrażenia te stanowiły odmłodzenie przedczwartorzędowych osadów i rzeźby terenu

7. Przedstaw podział czwartorzędu stosowany w Ameryce Północnej.

W Ameryce Północnej najwcześniej zaznacza się zlodowacenie Nebraski (odpowiadające glacjałowi Günz w modelu alpejskim), które poprzedza interglacjał Aftonian (interglacjał Günz/Mindel). Następnie wyróżnia się zlodowacenie Kansas (glacjał Mindel) oraz kolejno interglacjał Yarmouth (interglacjał Mindel/Riss). Przedostatnim zlodowaceniem w Północnej Ameryce jest Illinois (glacjał Riss) poprzedzające interglacjał Sangamon (interglacjał ...