Trendové analýzy foraminiferových společenstev karpatu ve vrtu Nosislav-3

Application of trend analyses in the reconstruction of the paleoecological conditions in the borehole Nosislav-3 (karpatian)

Pavla Petrová

Czech Geological Survey, Leitnerova 22, Brno 658 69

Předloženo 20. května 1997; do tisku doporučil Rostislav Brzobohatý

Key words: Nosislav-3 Borehole, Foraminifers, Karpatian, Trend Analyses, Paleoecology

Abstract

The following text enriches our knowledge on the borehole Nosislav-3 which was situated at the Carpathian foredeep about 2 km in front of the line of the flysh nappes. The base of the Karpatian should be subdivided into three developments:

65,0 - 170,0 m pelitic-aleuritic development

170,0 - 257,0 m psammitic development

257,0 - 340,0 m pelitic development.

The assemblages of foraminifers (approximately 300 pieces each) has been evaluated for the following statistical counts. The data has been used for compilation of graphs depicting the diversity, p/b, equitability, dispersity and the values of constance for individual genera. The microfauna of the lower part of the borehole is strongly reduced and it is considered as the 1st zone of the Karpatian by Brzobohatý (1992). Huge number of teleostei bone fragments and strongly pyritized foraminiferal fauna indicates reduction environment of the sedimentation. The higher part of the section contains relatively rich assemblages of the Karpatian (foraminifers, clasts of sponge spicules, urchires, molluscs, bryozoans and radiolarians) and it is considered as the 2nd zone of the Karpatian. The representants of genera Uvigerina, Bolivina, Bulimina, Praeglobobulimina dominate, i.e. euryoxibiont elements. The curves show concordant trends in both parts of section (the border at 168,2 m). It corresponds with the change from the psammitic to the pelitic-aleuritic sedimentation. We can conclude, that the reduction of diversity and of development of planctonic foraminifers reflects the sedimentation of more rich psammitic sediments. The onset of the pelitic sedimentation brought improving of conditions for the development of organisms.

1. Úvod

Následující text rozšiřuje dosud publikované údaje o paleoekologii faunistických společenstev miocenních sedimentů ve vrtu Nosislav-3 o podrobnější hodnocení foraminifer karpatu, u nichž byly v původním zpracování sledovány pouze údaje četnosti bentózních rodů a jejich zastoupení, četnosti planktonních rodů a dominance rodů (Brzobohatý, 1992). Vrt byl situován 2 km ssz. od obce Nosislav v okrese Břeclav v karpatské předhlubni asi 2 km před čelem nasunutých flyšových příkrovů. Průběžně jádrovaný vrt provrtal autochtonní miocén (eggenburg, ottnang, karpat) a dosáhl mesozoického podloží. Pro komplexní zpracování bylo použito širokého spektra metod (Pálenský et al., 1991). Vrt dosáhl báze karpatu v hloubce 340,0 m.

Horniny karpatu lze rozčlenit do tří vývojů:

65,0 - 170,0 m peliticko-aleuritický (šlírový) vývoj

170,0 - 257,0 m psamitický vývoj s pozitivní gradací

257,0 - 340,0 m pelitický vývoj (290-340 m nevápnitý).

Podle Nehyby (in Pálenský et al., 1991) se sedimenty karpatu ukládaly v prostředí s klidnější sedimentací se slabším prouděním, kde hrál významnější roli mechanismus přenosu v suspenzi.

2. Metodika práce

Zpracovala jsem společenstva foraminifer získaná ze vzorků odebraných zhruba po dvou metrech. Pro následující statistické výpočty jsem použila společenstva čítající 300 jedinců. Z nich jsem sestrojila grafy vyjadřující procentuální zastoupení rodů, poměr planktonu ku bentosu (vyjádřený procentuálním zastoupením planktonních foraminifer ve společenstvu), diverzitu, ekvitabilitu, disperzitu a hodnoty konstance pro jednotlivé rody (Holcová, Maslowská 1994).

Diverzita (H)

Pro výpočet diverzity jsem použila Shannon-Wieverův vzorec, který je obecnější a počítačově lépe zpracovatelný nežli běžně používaný Simpsonův index. Počítá se dle vzorce H= N_i/N*log(N_i/N),

kde N_i je počet jedinců i-tého rodu a N je celkový počet jedinců. Obecně lze říci, že vysoké hodnoty diverzity udávají ideální ekologické podmínky, naopak snížení diverzity indikuje vliv stresového faktoru prostředí.

Ekvitabilita (E)

vyjadřuje míru vyrovnanosti společenstva, neboli poměrné rozdělení jedinců ve společenstvu na jednotlivé rody. Vyjadřuje se

E=e^H/S,

kde H je diverzita podle Shannon-Wievrova vzorce, S je počet rodů ve společenstvu. Vysoké hodnoty ekvitability představují vyrovnané a vyzrálé společenstvo. Snížení ekvitability doprovázené dominancí jednoho nebo jen několika taxonů značí náročnější prostředí (např. stres), s nímž se vypořádaly jen dominantní taxony.

Disperzita (BD)

představuje velikost rozptylu rodového složení skupiny vzorků. Počítá se dle vztahu

BD=100(T-S)(n-1)S,

kde T je součet množství rodů v jednotlivých vzorcích, S je celkový počet rodů, které se ve vzorcích vyskytují, n je počet vzorků. Vyšší hodnoty, resp. větší rozdíly mezi hodnotami pro jednotlivé vzorky, indikují větší změny v prostředích vzniku těchto vzorků.

Konstance (K) (v %)

vyjadřuje, jak často se rod vyskytuje v určité skupině vzorků. Termín konstance se používá pro rozsáhlejší areály anebo výskyt taxonů v čase. Vyjadřuje se vztahem

K=n_p/n.100 (%),

kde n_p je celkový počet vzorků, v nichž se rod vyskytuje, n je celkový počet vzorků. Platí, že čím vyšší hodnota konstance je, tím je zastoupení daného rodu stabilnější.

Obr. 1: Paleoekologické zhodnocení foraminiferových společenstev karpatu ve vrtu Nosislav-3 (litologie dle Pálenského et al., 1991)
Fig. 1: Paleoecological evaluation of Forams associations in the Karpatian of the Nosislav-3 Borehole (Lithology after Pálenský et al., 1991)

3. Mikropaleontologická data

Dohromady jsem zhodnotila 80 vzorků z profilu hornin karpatu vrtu N-3. Počtu 300 jedinců foraminifer bylo dosaženo v 52 vzorcích, určeno bylo 68 rodů.

Celkově lze říci, že ve studovaném profilu převažují planktonní zástupci foraminifer nad bentózními. Nejčastějšími rody jsou Bolivina a Globigerina, jejichž konstance dosáhla 100 %. Velmi hojné jsou rovněž Lenticulina, Stilostomella, Bulimina, Praeglobobulimina, Uvigerina, Elphidium, Cibicides+Cibicidoides, Globocassidulina, Florilus, Gyroidina, Hanzawaia, Heterolepa (konstance > 70 %).

Dále se hojněji vyskytují úlomky jehlic hub (zvláště monaxonů a sférické typy) a úlomky kostí a šupin kostnatých ryb, méně častěji pak úlomky schránek měkkýšů, ostnů ježovek, mechovek a radiolárie. Velmi zřídka jsou zastoupeny zuby a úlomky otolitů kostnatých ryb a úlomky schránek ostrakodů.

Poměr plankton/bentos

Křivka (obr.1B) vykazuje určité trendy ve vývoji poměru p/b. Ukazuje dvě maxima, kdy zastoupení planktonních foraminifer dosahuje téměř 90 % (120 m, 255 m) a dvě minima u 200 a 225 m ( 4-8 % planktonních foraminifer ). Křivka v intervalu 180-280 m je více rozkolísaná nežli ve svrchnější metráži 67-180 m.

Diverzita

Křivka diverzity (obr.1A) je velmi nevyrovnaná, proto byl spočítán klouzavý průměr ze 3 a 5 jedinců. Tento krok lépe odkryl trendy změn foraminiferové fauny. Diverzita dosahuje maximálních hodnot v oblasti 120 m a 255 m , výrazná minima u 80 m, 150 m, 190 m a 230 m.

Ekvitabilita a disperzita

Obě křivky (obr. 1C, D) jsou velmi rozkolísané, přesto jsou patrna výrazná maxima u obou grafů shodně v úrovni 120 m a 255 m, zatímco zřetelný pokles lze pozorovat v hloubce 190 m.

4. Interpretace výsledků

Mikrofauna spodního úseku vrtu odpovídající metráži 280,3-263,4 m je velmi ochuzená a koresponduje s názory Brzobohatého (1992), který ji řadí k I. pásmu karpatu sensu Cicha a Zapletalová (1974). Velké množství zbytků kostí a šupin kostnatých ryb a velmi chudá a hojně pyritizovaná foraminiferová fauna (zvláště drobné globigeriny) indikují nízké obsahy kyslíku u dna během sedimentace hornin. Z dalších rodů dírkovců jsou hojnější zástupci lentikulin, stilostomel a melonisů.

Vyšší část profilu (263,4-67,6 m) již obsahuje relativně hojná společenstva a je řazena dle výše uvedeného autora ke II. pásmu karpatu. Křivky ukazují na shodné trendy ve dvou úrovních profilu oddělených metráží 168,2 m (faunistický předěl), která současně odpovídá změně psamitické sedimentace v peliticko-aleuritickou (170 m) (Nehyba in Pálenský et al., 1991). Pro úsek profilu 263,4 - 168,2 m je charakteristická dominance uvigerin (200 m, 225-235 m, 258-261,4 m) spolu s vysokou četností zástupců rodů Bolivina, Bulimina, Praeglobobulimina, Lenticulina a Gyroidina. Ve vyšších partiích (168,2 - 67,6 m) je možno pozorovat ústup uvigerin, lentikulin a gyroidin; naopak rozvoj planktonních foraminifer je doprovázený četnějším výskytem bulimin.

263,4 - 257,0 m

Sedimentace hornin tohoto úseku odpovídala pelitické facii. U všech křivek (H, p/b, BD, E) je patrný prudký nárůst hodnot, který představuje zlepšení paleoekologických podmínek oproti podložnímu úseku. Rozvoj foraminifer dokumentuje narůstající diverzita, vysoké hodnoty ekvitability představují vhodné podmínky, jejichž důsledkem je vyrovnané společenstvo foraminifer. Probíhající změna je reprezentována vysokými hodnotami disperzity.

257,0 - 190,0 m

Od metráže 257,0 m dochází ke změně litologie, nastupuje psamitická sedimentace (ukládání hornin v úseku 254,0 - 181,3 m bylo pod vlivem intenzivního proudění). Hodnoty křivek H a p/b klesají na dolní mez, stejně jako hodnoty E, které indikují stres v prostředí (pokles obsahu kyslíku, výrazné proudění), se kterým se dokázaly vypořádat pouze dominantní euryoxibiontní taxony Uvigerina, Bulimina a Gyroidina.

190,0 - 158,0 m

Ukládání psamitických hornin probíhalo již v klidnějších podmínkách (nárůst pelitické složky). Lze říci, že prostředí pro rozvoj organismů bylo příznivější, což ukazují narůstající hodnoty H, E a vyšší obsah planktonních foraminifer.

158,0 - 120,0 m

Sedimentace přechází v peliticko-aleuritickou facii, hodnoty H, E a p/b se i nadále zvyšují, což představuje další zlepšení podmínek pro rozvoj fauny. Na rozdíl od předešlého úseku hodnoty BD spíše klesají; tento trend naznačuje ukončení paleoekologických změn v prostředí (obsah kyslíku, salinita, proudění....). Vyjímkou je oblast kolem 125 m, kde došlo k určitému prohloubení (vysoké % planktonu, výskyt Oridorsalis sp.) doprovázenému poklesem H a nárůstem BD.

120,0 - 67,6 m

V podmínkách pelitické sedimentace dochází k poklesu H a obsahu planktonních dírkovců. V prostředí se zhoršenými parametry (pokles kyslíku) převažují rody Bulimina a Praeglobobulimina, které jsou euryvalentní k obsahu kyslíku.

5. Závěr

Obecně lze říci, že s ukládáním sedimentů s převažující složkou psamitickou souvisí pokles diverzity a menší rozvoj planktonních foraminifer. Nástupem pelitické sedimentace se podmínky pro rozvoj organismů zlepšují.

Dále je patrné, že prostředí sedimentace se vyvíjelo od anoxického ve spodních partiích vrtu po relativně lépe prokysličené od metráže 260 m. Směrem do nadloží docházelo ke změlčení pánve doprovázenému rozvojem organismů a přerušenému pouze krátkodobým prohloubením v oblasti 125 m. Poměrně bohatá planktonní složka svědčí o dobré komunikaci bazénu s otevřeným mořem.

Výraznější změny v prostředí představované vyššími hodnotami disperzity jsou zaznamenány ve spodní části profilu do 158,0 m. Výše pak už k velkým změnám v parametrech prostředí nedocházelo.

Použitá literatura:

Brzobohatý R. (1992): Paleoekologické a biostratigrafické zhodnocení foraminiferové fauny a teleosteí (otolity) karpatu ve vrtu Nosislav-3.- Knihovnička Zem. Plyn. Nafta, 15, 125-129, Hodonín.

Cicha I., Zapletalová I. (1974): Problémy stratigrafie ml. terciéru ve střední části karpatské předhlubně.- Zem. Plyn Nafta, 19, 3, 453-460, Hodonín.

Holcová K., Maslowská H. (1994): Štatistické metódy v paleontológii.- Univerzita Komenského, Bratislava.

Pálenský P. et al. (1991): Závěrečná zpráva o vrtu Nosislav-3.- MS, ČGÚ Brno.