Hlavní stránka

Textová část

Literatura

3. Stratigrafické stupnice a jednotky

Stratigrafie používá tři druhy stratigrafických stupnic (chronostratigefické, litostratigrafické a biostratigrafické, obr. 3.9). Každá z nich používá své jednotky.

Chronostratigrafická stupnice a jednotky

Základní, celosvětově platná stratigrafická stupnice, umožňující zařazovat poznatky o vývoji Země do standardního systému, je standardní chronostratigrafická (neboli časově stratigrafická) stupnice a její jednotky. Účelem vytvoření chronostratigrafických jednotek je rozdělení historie Země do objektivně zjistitelných časových úseků, ve kterých se pak seřazují události v geologickém vývoji Země, umožňující časové porovnávání významných procesů v celosvětovém i regionálním měřítku. Protože chronostratigrafické jednotky jsou vymezené na základě intervalů geologického času, jejich hranice reprezentují izochronní linie.

Chronostratigrafická stupnice obsahuje jednotky, které mají jednak význam časový (geochronologické jednotky, tab. 3.1), jednak význam konkrétní (chronostratigrafické jednotky). Uplatňuje se zde jakési dualistické pojetí, ve kterém první skupina používá ideální jednotky času, které by měly sloužit jako časomíra (etalon), druhá skupina se opírá o konkrétní horninová tělesa. Geochronologické jednotky jsou však v současnosti spíše odmítány a preferuje se užívání jednotek chronostratigrafických.

Tab. 3.1 Chronostratigrafická stupnice.

geochronologické jednotky	chronostratigrafické jednotky	příklad
eon	eonotém	fanerozoikum
éra	eratém	mezozoikum
perioda	útvar	jura
epocha	oddělení	malm
věk	stupeň	oxford
období	chronozóna	Cardioceras cordatum

Konkrétní (chronostratigrafické) jednotky jsou definovány s důrazem na paleontologický obsah. S výjimkou chronozóny, kterou vymezuje výskyt jediného nejtypičtějšího fosilního druhu nebo komplex několika málo vůdčích druhů, mají uvedené jednotky celosvětovou platnost. V poslední době je tendence užívat jako nejnižší chronostratigrafickou jednotku podstupeň (např. v triasu).

Eonotém odráží nejvýznamnější kroky historie Země (např. fanerozoikum tj. období rozvinutého orgapického světa, které zahrnuje paleozoikum až kenozoikum).

Eratémy zahrnují stovky miliónů let dlouhé etapy vývoje Země a organického světa. Jejich hranice odpovídají zásadním změnám ve vývoji živočišstva a rostlinstva. Jejich názvy zpravidla odrážejí dosažený stupeň vývoje organismů (např. paleozoikum, mezozoikum, kenozoikum). Nomenklatura eratémů pochází z řeckých slov: archaikum od slova archeos - nejstarší, proterozoikum od slova proteros - prvotní, paleozoikum od slova paleos - starý, mezozoikum od slova mesos - střední, kenozoikum od slova kainos - nový. Druhá část slova pochází od řeckého slova zoon - živočich.

Útvary zaujímají velký časový interval (desítky miliónů let) a mají celosvětovou platnost. Vymezují se na paleontologickém základě. Jsou pro ně typické celé čeledi nebo rody fauny nebo rody a druhy flóry. Na jejich hranicích došlo ke změnám ve složení fauny a flóry, které jsou podmíněny změnami geografického prostředí na zemském povrchu, spojenými zpravidla s tektonickými pohyby a jinými vlivy (klimatickými apod.). Jejich nomenklatura se odvozuje buď od geografických názvů (kupř. devon od hrabství Devonshire v Anglii, jura od pohoří Jura ve Švýcarsku), nebo od charakteristických hornin (karbon, křída), případně od stupně vývoje organického světa (paleogén, neogén). Při zobrazování útvarů v oficiálních edicích geologických map se celosvětově používá pro každý útvar určitá barva a index, tvořený iniciálkami latinského názvu útvaru.

Oddělení se definují paleontologicky typickými podčeleděmi, rody nebo druhy nebo na základě mezinárodních konvencí. Jeho hranice jsou definovány spodní hranicí jeho nejstaršího stupně a horní hranicí nejmladšího stupně. Jeho znaky přesahují většinou již hranice oblastí a mají interregionální ráz. Názvy jsou dány pozicí uvnitř útvaru (např. spodní, střední, svrchní devon) nebo od místních názvů v typické nebo stratotypové oblasti (kupř. jura se člení na tři oddělení - 1ias, dogger, malm), případně podle stáří ve vrstevním sledu (např. paleogén se člení na paleocén, eocén, oligocén). Existuje konvence, podle níž přísluší na geologických mapách oddělení určitý tón barvy útvaru a index s příslušným číslem (spodní karbon – C₁ , miocén – N₁ apod.j.

V dnešní etapě stratigrafického poznání má stupeň většinou jen regionální platnost, a proto korelace stupňů v celosvětovém měřítku skýtají těžkosti. Pro krátkost intervalu, který představuje, je stupeň zvlášť cenný při detailnějších regionálních stratigrafických výzkumech. Definuje se opět na paleontologickém základě, zejména pomocí vůdčích rodů, podrodů a druhů. Nomenklatura stupňů se odvozuje od geografických názvů oblastí, kde byl stupeň poprvé definován nebo v nichž se nacházejí stratotypy (kupř. karbonský stupeň namur podle města Namur v Belgii, devonský stupeň prag podle Prahy, křídový stupeň valangin podle městečka Valangin ve Švýcarsku, obr 3.1).

Obr. 3.1 Hrad u městečka Valangin (Švýcarsko) poblíže kterého byl stejnojmenný stupeň definován (foto P. Skupien).

Chronozóna představuje nejnižší chronostratigrafickou jednotku. Odpovídají jí uloženiny, které se usadily během existence charakteristického komplexu živočišných nebo rostlinných druhů. Tímto komplexem druhů (nebo jediného druhu) je také chronozóna definována. Složení komplexu druhů se může v různých oblastech poněkud měnit, avšak vcelku zůstává obdobné, což umožňuje korelace na značné vzdálenosti. Nomenklatura chronozóny se zpravidla odvozuje podle nejtypičtějšího druhu z komplexu zkamenělin.

Vymezování nebo revize chronostratigrafických jednotek se provádí podle mezinárodně platných pravidel. Nově stanovené jednotky musí být schváleny Mezinárodní stratigrafickou komisí (ICS) v rámci Mezinárodní unie geologických věd (IUGS) a pak Mezinárodním geologickým kongresem (IGC). Mezinárodně platná chronostratigrafická stupnice.

Odrazem nově pokračujících snah po mezinárodním sjednocení stratigrafických zásad je vydání zkrácené verze „International Stratigraphic Guide“, které vyšlo v r. 1999 v periodiku Episodes. Uvedený časopis je hlavním publikačním a informačním médiem Mezinárodní unie geologických věd. Zkrácená verze Guidu obsahuje hlavně definice hlavních pojmů, kategorie stratigrafických jednotek, jejich charakteristiky a velmi stručně podané pracovní postupy při vymezování a revizi stratigrafických jednotek. Forma a pravopis geograficky odvozených názvů jednotek se závazně řídí podle místa a země stratotypu a nelze je překládat do jiných jazyků.

Definici a platnost jednotek fixuje princip stanovení stratotypů. Stratotyp (typová lokalita) reprezentuje určitá část konkrétního vrstevního sledu, která je typickým představitelem stratigrafické jednotky nebo její hranice.

V původních představách se předpokládalo, že stratotypy budou reprezentovat celé rozpětí definované jednotky. Tento požadavek se záhy ukázal být nereálným, zejména pro stratigrafické jednotky vyššího řádu. Na významu proto nabyly mezinárodní stratotypy hranic (boundary stratotypes), které představují standard pro definici a vedení stratigrafické hranice, které omezují danou jednotku (obr. 3.2, obr. 3.3). Vymezení hranice se opírá o zásadu prvého výskytu zónového druhu. S tím souvisí skutečnost, že se datují spodní hranice útvaru, oddělení nebo stratigrafického stupně. Vedle stratotypů bývají též definované pomocné stratotypy – tj. parastratotypy (obr. 3.4).

Obr. 3.2 Příklad návrhu na stratotyp hranice paleogén/neogén v severoitalském profilu Lemme-Carrosio (Kalvoda et al., 1998) zahrnující následující údaje: l, 2 - chronostratigrafické jednotky, 3 -radiometrické stáří vzorků z profilu, 4 - standardní údaje světové polarity, 5 - záznam polarity ve studovaném profilu (černě - normální, bíle - inversní, tečkované - nezjištěno), 6 - metrické údaje profilu, 7 - litologická charakteristika jednotlivých vrstev profilu (není vyplněno), 8 - litostratigrafická jednotka, do níž profil náleží (rigoroské souvrství), 9 - biostratigrafické údaje (první resp. poslední výskyty důležitých druhů vápnitého nanoplanktonu, planktonních a bentózních foraminifer a dinoflagelát), které jsou postupně doplňovány znaky dalších skupin. Jako jedinečný bod ležící na uvedené hranici je stanoven bod na 35 m. profilu, na bázi druhé normální polarity šestého chronu C, kde jíly vykazují stáří 23,8 Má a v jediném metru nad touto hranicí je první i poslední výskyt vůdčího druhu Sphenolitkus capricomutus. Zde je v chráněném profilu vetknut kovový znak hranice paleogén/neogén.

Obr. 3.3 Mezinárodní stratotyp hranice silur/devon na Klonku u Suchomast (foto P. Skupien).

Obr. 3.4 Mezinárodní parastratotyp hranice silur/devon na Budňanské skále u Karlštejna (foto P. Skupien).

Stratotypy, vymezující hranici mezi útvary, odděleními a stratigrafickými stupni, jsou v poslední době označovány jako globální stratotypové profily a body (Global Stratotype Section and Point). Označují se zkratkou GSSP.

Oblastní litostratigrafická stupnice a jednotky

Oblastní litostratigrafická stupnice a její jednotky slouží k vyjádření geologického vývoje určitého regionu. Hlavním kritériem je litologicko-faciální povaha uloženin. Základním požadavkem je objektivní odlišitelnost každé jednotky při přímém terénním výzkumu a její použitelnost při geologickém mapování regionu. Uvedená stupnice a její jednotky mají, jak ostatně vyplývá z názvu, regionální platnost.

Formální (tj. nomenklatoricky pevné a hierarchicky uspořádané) litostratigrafické jednotky ve zvrstvených sledech jsou:

souvrství - základní pojmenovaná jednotka zahrnující soubor hornin s typickými litologicko-faciálními znaky a zaujímající určitou stratigrafickou pozici (např. podhorské souvrství, obr. 3.5), člen (vrstvy) - nižší pojmenovaná jednotka než souvrství, jejíž litologicko-faciální znaky ji odlišují od ostatních částí souvrství (např. josefovské vápence), vrstva - nejnižší jednotka sedimentárních hornin deskovitého tvaru vymezená vrstevními plochami. U hornin výlevných tvoří její analogon lávový proud nebo výlev.

Souvrství jsou někdy spojována do jednotek vysokého ranku označovaných jako skupiny. Ty představují vnitřně složité soubory více souvrství nebo též soubory obtížně vnitřně členitelné omezené většinou výraznými hranicemi (např. vrbenská skupina). Jednotky nižší než souvrství hrají roli především při sestavování místních litostratigrafických škál (např. dílčí části pánví).

Obr. 3.5 Ostrá hranice mezi podhorským souvrstvím reprezentovaným tmavými vápenci a souvrstvím manínským tvořeným vápenci světlými. Spodní křída, Ladce, Slovensko (foto P. Skupien).

Stav prozkoumanosti, odkrytí terénu či jeho vývoj neumožňuje vždy plné využití této hierarchie. Často se setkáme i s litostratigrafickými škálami, které neobsahují všechny kategorie jednotek. V geologické praxi bývají někdy používány i jednotky bez stanoveného řádu umožňující v dané etapě výzkumu označit určitý soubor hornin ještě před jeho přesnou formalizací (např. horizont, obzor, komplex), popř. i zcela neformální jednotky, pro něž neplatí pravidla pojmenování a hierarchického vztahu (např. čočka, písek H1).

Při stanovování nových jednotek se řídíme předepsanými náležitostmi a mezinárodně platnými zásadami, které u nás v rámci činnosti České stratigrafické komise publikovali Chlupáč a Štorch (1997), resp. Chlupáč (2000). Pojmenování jednotek je binominální. Skládá se z geografického názvu, který je volen podle typické lokality a z označení kategorie jednotky. Doporučovaný název člen místo vrstva se u nás zatím nevžil. V případě, že posledně uvedená jednotka je tvořená jedinou nebo jednou zřetelně převažující horninou, lze název jednotky nahradit názvem horniny (štramberský vápenec, obr. 3.6). Geografické i litologické názvy jednotek mají být jednoduché. Kombinované, složité, resp. genetické termíny nemají být používány.

Obr. 3.6 Štramberský vápenec jurského stáří nazvaný podle stejnomenného městečka Štramberk (foto P. Skupien).

Mocné a vnitřně složité soubory sedimentů, metamorfik nebo vulkanitů, které nelze dělit na souvrství a vrstvy, zahrnujeme do řádově nejvyšší jednotky, kterou je skupina (group).

Zvláštní kategorii představuje jednotka synthem. Je to jednotka vymezená pro taková horninová tělesa, která jsou omezená diskordancemi (unconformity bounded unit). Termín synthem se však nevžil a měl by být nahrazen pojmem sekvence. Posledně uvedený termín, zatím používaný pro označení základní jednotky v sekvenční stratigrafii, by měl tedy být používán pro všechny jednotky, které jsou zcela nebo aspoň zčásti omezené diskordancemi.

Biostratigrafická stupnice a jednotky

Biostratigrafické jednotky představují soubory hornin, obsahující určitý paleontologický znak či prvek, který je odlišuje od jiného souboru hornin (obr. 3.7). Obecnou jednotkou je biozóna. Používá se pět základních druhů biozón (obr. 3.8): zóna rozsahu (range zone), intervalová zóna (interval zone), evoluční zóna (lineage zone), zóna společenstva (assemblage zone) a zóna hojného výskytu (abundance zone).

Obr. 3.7 Princip biostratigrafické metody.

Obr. 3.8 Typy biozón (Nicholson, 1997).

Zóny rozsahu jsou stanoveny podle úplného stratigrafického a geografického rozsahu taxonu, více taxonů či jiného znaku; intervalové zóny podle intervalu mezi dvěma stanovenými údaji, např. podle intervalu mezi prvním výskytem dvou určitých taxonů; evoluční zóny podle vrstevního sledu charakterizovaného úsekem fylogenetické linie; zóny společenstva jsou charakterizované společenstvem fosilií odlišným nejméně třemi taxony od společenstev okolních jednotek; zóny hojného výskytu jsou definované vyšší hojností taxonu nebo taxonů oproti ostatním částem vrstevního sledu.

Nižšími kategoriemi biostratigrafických jednotek jsou subzóny a biohorizonty, úseky vrstevních sledů bez fosilií bývají označovány jako sterilní zóny.

Jména biozón nesou názvy určujícího taxonu (taxonů). Např. biozóna s amonitem druhu Cardioceras cordatum patří do zóny rozsahu Cardioceras cordatum. Oproti názvu druhovému, v případě použití druhového jména ve smyslu označení biozóny nebo chronozóny nepíšeme druhové jméno kurzivou. Název biozóny musí obsahovat název celého taxonu, podle kterého je zóna nazvána, tedy nejen jméno druhové, ale i jméno rodové.

Vztah chrono-, bio- a litostratigrafických jednotek vplývá z obrázků 3.9 a 3.10.

Obr. 3.9 Vztah chrono-, bio- a litostratigrafických jednotek (upraveno podle Kalvody et al., 1998).

Obr. 3.10 Vztah bio- a litostratigrafických jednotek ve spodní křídě Západních Karpat na příkladu korelačního schématu profilů lokality Ladce (Skupien, 2004).