V oblasti Mlynskej doliny v Bratislave boli skúmané sedimenty Panónskeho jazera. Nový výskum stanovil vek záplavy jazera na úpätí Malých Karpát. Aké boli podmienky prostredia, ktoré tu pred asi 10 miliónmi rokov panovalo?
Oblasť Karpát, Álp a Panónskej panvy je z geologického hľadiska mladým územím. Pretvárali ho vrásnenia, výzdvihy pohorí a poklesy paniev aj v nedávnych miliónoch rokov, čím sa veľmi líši napríklad od severozápadnej Európy alebo európskej časti Ruska. Vďaka mladej geodynamike boli časti územia Slovenska počas treťohôr mnohokrát zaplavené, či už morom Paratetýda alebo Panónskym jazerom.
Panónske jazero
Na hranici stredného a neskorého miocénu, asi pred 11,6 milióna rokmi, došlo k mohutným vrásneniam v oblasti Dinárskeho pohoria v Chorvátsku, Srbsku a Bosne, ako aj v rumunských Východných a Južných Karpatoch. Výzdvih pohorí viedol k oddeleniu Panónskej panvy od mora Paratetýda a k vzniku Panónskeho jazera. Jeho slanosť bola asi o polovicu nižšia v porovnaní so súčasnými morami, dosahovala hodnoty približne 16 ‰, podobné terajšiemu Kaspickému moru. Miernu slanosť si jazero udržalo počas celej svojej existencie, až kým približne pred 4 miliónmi rokov nezaniklo v oblasti Srbska.
Názov jazero môže byť pre slanosť jeho vôd mätúci, no dôvodom pomenovania je izolácia od vôd svetového oceánu aj okolitých morí. Izolovanosť jazera viedla ku vzniku slávnej endemickej panónskej fauny rôznych organizmov, napríklad lastúrnikov, ulitníkov a kôrovcov. Pestrosti nových druhov pomáhala aj rôznorodosť prostredí, ktoré zahŕňali pobrežné mokrade, pláže a delty riek, šelfy, ale aj dno jazera v hĺbke dosahujúcej až jeden kilometer.
Životný cyklus Panónskeho jazera sa začal pozdvihnutím hladiny a záplavou rozsiahlych území od Viedne k Záhrebu a Belehradu, Transylvánii až po Michalovce. Rozšírenie jazera bolo spojené aj s poklesom paniev v dôsledku tzv. riftingu, ktorý súvisel s vrásnením na okrajoch regiónu. Ústup pobrežnej čiary jazera, jeho postupné zmenšovanie sa a zánik boli spojené s vypĺňaním sedimentmi, ktoré do delt prinášali rieky z vyzdvihnutých a erodovaných Álp a Karpát. Hlavnú úlohu v tomto procese zohrali predchodcovia riek Dunaj a Tisa.
Mlynská dolina ako geologický archív
Aj keď sú informácie o životnom cykle a rozšírení Panónskeho jazera v stredoeurópskom priestore približne známe, jeho vývoj v konkrétnych lokalitách je často nepreskúmaný. Motivácia priniesť bližšie informácie o vývoji a charaktere jazera v oblasti Bratislavy nás priviedla k výkopovým prácam v oblasti univerzitného kampusu v Mlynskej doline. Na výskume sa podieľal tím geológov, paleontológov, geofyzikov a geochemikov z Prírodovedeckej fakulty Univerzity Komenského (PriF UK), zo Slovenskej akadémie vied a Štátneho geologického ústavu Dionýza Štúra, ako aj špecialisti z Rakúska a Francúzska. Vybrané miesto je zaujímavé tým, že tvorí zníženinu v pohorí Malých Karpát na pomedzí Podunajskej a Záhorskej nížiny. Má preto potenciál zaznamenať v uložených vrstvách, čo sa dialo na rozmedzí oboch spomínaných paniev v minulosti. V oboch sa počas existencie Panónskeho jazera uložili kilometre sedimentov, vďaka ktorým vieme o ich vývoji pomerne veľa. Prah Malých Karpát na ich pomedzí však nebol tak dobre preskúmaný.
Výskum priniesol prekvapujúce zistenie o veku záplavy Panónskeho jazera na svahoch Malých Karpát až približne pred 10,6 až 10,9 milióna rokmi, aj keď v Podunajskej nížine existovalo už o asi milión rokov skôr. V Mlynskej doline sa vodné masy jazera vyskytovali pomerne krátko, lebo už o ďalšieho asi pol milióna rokov bolo vyplnené deltou predchodcu rieky Dunaj, ktorý sa práve oblasťou Bratislavy pravdepodobne presunul do Podunajskej nížiny.
Pohľad na výkop v Mlynskej doline a detail odkrytých vrstiev sedimentov
Lastúrniky, lastúrničky aj nanoplanktón
Zaujímavým bolo aj zistenie, ako veľmi dynamické bolo prostredie, ktoré sme rozpoznali na základe charakteru uložených sedimentárnych vrstiev. Aktívne boli jednak silné prúdy rieky prinášajúce drobný štrk a piesok z Malých Karpát, ale aj prúdy vlnobitia, ktoré sediment prinášaný riekou neustále prenášalo do podvodných dún. Duny pod vodnou hladinou vznikajú podobne ako púštne duny a sú ich menším ekvivalentom.
Dynamické prostredie v spojení s prítokom sladkej vody potokov do mierne slaného Panónskeho jazera vytváralo premenlivé a stresové podmienky pre živočíchy. Preto bola pestrosť fauny pomerne nízka. Samozrejme, silné prúdenie často vedie aj k poškodeniu schránok odumretých organizmov a tak k ich slabšiemu zachovaniu, čo môže ovplyvniť kvalitu nám dostupného záznamu. Dno jazera obývali endemické lastúrniky rodu Lymnocardium, nad nimi plávali lastúrničky, teda kôrovce s miskovitými schránkami. Širšie spektrum druhového zastúpenia lastúrničiek poukázalo na pestrosť prostredí a blízkosť vôd mimo dosahu vlnenia s pokojnou bahnitou sedimentáciou. Fosílie nanoplanktónu však predstavovali rôznovekú zmes druhov s rozsahom cez mnoho miliónov rokov od kriedy po celé treťohory. Dôvodom tohto premiešania fosílií je erózia rôznovekých hornín a znos materiálu potokmi do Panónskeho jazera. Dôležitými pre poznanie prostredia boli aj bioturbácie, teda stopy živočíchov vytvorené pri prehrabávaní sedimentu počas kŕmenia sa alebo pri tvorbe chodbičiek. Tvary chodbičiek sú rôzne a závisia od toho, či ich vytvoril zahrabávajúci sa lastúrnik, kreveta alebo ryba hľadajúca potravu.
Datovanie pomocou kozmického žiarenia
Vek sedimentov sme určili datovaním pomocou kozmogénneho berýlia. Zjednodušene, vďaka uvedenej metóde môžeme stanoviť čas uloženia ílu, ktorý je najbežnejším sedimentom na planéte, približne do veku 14 miliónov rokov. Kozmogénny izotop 10Be vzniká v atmosfére v dôsledku jadrových reakcií, pri ktorých kozmické žiarenie premieňa atómy dusíka a kyslíka aj na berýlium. To prináša dážď do sedimentárneho prostredia, napríklad do riek a morí. Keďže berýlium je veľmi reaktívne, vytvára povlak na povrchu zrniek ílu alebo prachu, ktoré sa neskôr ukladajú na dne vodného stĺpca. Izotop 10Be je rádioaktívny, vďaka čomu vieme na základe jeho postupného úbytku s časom merať vek uloženia vrstiev sedimentu. Koncentrácie kozmogénneho berýlia v horninách sú však extrémne nízke, bežne dosahujú len desiatky tisíc atómov na gram. Preto metódy určovania veku pomocou izotopov vytvorených kozmickým žiarením existujú len posledných približne 30 rokov, vďaka rozvoju meracích zariadení – urýchľovacích hmotnostných spektrometrov. V laboratóriu Katedry geológie a paleontológie PriF UK je berýlium chemicky izolované z hornín, pričom pomer izotopov berýlia vo vzorkách je meraný na spektrometri v Aix-en-Provence v južnom Francúzsku. Pracovisko našej Katedry geológie a paleontológie je jedným z mála na svete, kde opísanú a relatívne novú metódu datovania využívame, navyše nemalé úsilie venuje aj jej rozvoju a zdokonaleniu.
Ďalšie poznatky pod mestom?
V rámci výskumu v oblasti Bratislavy sa pozornosť tímu obracia k mladšiemu vývoju, konkrétne k štvrtohorám. Časť mesta postavili na štrkoch riečnych terás Dunaja, ktoré sa postupne vytvárali za súčasného výzdvihu Malých Karpát. Vek ich sedimentácie doposiaľ nie je známy, pričom je dôležitý pre poznanie rýchlosti výzdvihu pohoria, ktorý trvá doteraz. Výzdvih pohoria môžeme určiť aj datovaním tvorby jaskýň. Napríklad, vek jaskyne Stará Garda v Borinskom krase bol stanovený pomocou kozmogénnych nuklidov na 1,7 milióna rokov a vek jaskýň nad Hainburgom dokonca až na 4,1 až 4,6 milióna rokov. Vývoj okolia Bratislavy je zhľadiska najmladších vertikálnych pohybov pomerne komplexný a jeho poznanie je dôležité aj pre rozvoj mesta.
Text a foto doc. RNDr. Michal Šujan, PhD.
Katedra geológie a paleontológie
Prírodovedecká fakulta UK v Bratislave
Výskum podporila Agentúra na podporu výskumu a vývoja v rámci grantov s číslami APVV-16-0121 a APVV-20-0120.
