Jégkorszakok ciklusos váltakozásának lehetősége a neogénban

Schweitzer Ferenc
MTA Földrajztudományi Kutatóintézet

A probléma elméleti előzménye A jégkorszak, vagy ahogyan korábban gondolták, a legendás bibliai vízözön - amelyet dilúviumnak is hívtak - az északi féltekén, a messze D-re lenyúló jégtakarók, kiterjedt gleccserárkok, a gyapjas orrszarvú, a hosszú szőrű mamut, a félelmetes barlangi medve, a barlangi farkas és az ősember kora volt (1. ábra).

A Földön az egyik legjelentősebb, legátfogóbb környezetváltozást, az éghajlati lehűlést az eljegesedett és jégmentes időszakok kialakulása és ismételt váltakozása okozta. Amikor a Földön állandó jégtakaró halmozódik fel, globális jégkorszakról beszélünk. A jégkorszakok kialakulását sokféleképpen magyarázzák, sokféle elmélet született, amelyeket két csoportba sorolhatunk.

Az első csoportba az ún. extraterresztrikus elméletek tartoznak, amelyek a jégkorszakokat csillagászati okokra vezetik vissza. Egyesek a Nap sugárzási energiájának a csökkenésével, mások az űrben lévő kozmikus por egyenlőtlen eloszlásával magyarázzák a földi klímaváltozások okait [1, 2]. A nagy jégkorszakok ismétlődését (a protezozoikumban, a karbon és a perm, ill. a neogén és a pleisztocén határán) sokan magyarázzák a "kozmikus évvel" (190--200 millió év). Ekkor a Nap pályájának azon a szakaszán halad át, amely legtávolabb van a Galaktika középpontjától, és annak minimális csillagsűrűségű szegélyén helyezkedik el. Ekkor általános lehűlés, "kozmikus tél" következik be. Scsukin [3] szerint pl. ha a világtengert 3 milliárd évesnek tekintjük, azóta a Földön 15-20, nagy eljegesedésekkel járó "kozmikus télnek" kellett lennie.

A jégkorszakok létrejöttét magyarázó elméletek másik csoportjába a terresztrikus magyarázatok tartoznak. Ilyen pl. a Wegener által értelmezett kontinens- és pólusvándorlás [4]. Wegener elsősorban az ókori eljegesedést igyekszik ezzel az elmélettel megmagyarázni. Szerinte a mai Dél-Afrika csúcsánál futottak össze a kontinensek és alakult ki egy antarktikus jégsapka. Az eljegesedések további okai között szerepel pl. a Golf-áramlat hipotézise. Eszerint a Golf-áramlat Ny-ra, Észak-Amerika partvidéke felé tért ki, így melegítő hatása elmaradt. Mások pl. a tengerszint változásokban keresik az eljegesedések okát [5, 6].

A jégkorszakok létrejöttének főbb okai

Véleményem szerint a jégkorszakok kialakulásának egyik legfőbb oka -Wegener és Du Toit-Alex felfogásához [4, 7] hasonlóan, és természetesen sok más elmélet mellett - lemeztektonikai eseményekben keresendő. Ha egy nagy kiterjedésű kontinens valamelyik pólus - vagy a Déli-, vagy az Északi-sark - területére kerül, akkor ott a be- és a kisugárzási negatív egyenleg, az albedó hatására önfokozó lehűlés - és az ezzel járó hó-, ill. jégfelhalmozódás - kezdődik meg.

Az Antarktisznak ebben nagyjából ugyanaz a szerep jutott, mint a Gondwana szárazulat központi részének a permi eljegesedés idején (2. ábra). A Perm időszakban a szárazföldek eljegesedése hasonló lehetett, mint ma az Északi-sarkvidékén. Miután az Antarktisz a lemeztektonikai mozgások következtében az oligocén vége felé a Déli-sark területére került, emiatt ott kb. 30-32millió évvel ezelőtt már jelentős jégfelhalmozódás következhetett be, amelyet a miocénben (25 és 5,3 millió év között) feltehetően több is követhetett. Így pl. a 7,5 millió évvel ezelőtti jégfelhalmozódás is, amikor a pleisztocén jégtakarónál kétszer nagyobb, egypólusú eljegesedés alakult ki az Antarktiszon, ami a lemeztektonikai mozgások és a világtengerek jelentős vízszint csökkenése miatt hozzájárult a Gibraltári-szoros elzáródásához, továbbá az ún. messinai sókrízis kialakulásához, amikor a Földközi-tenger kiszáradt medencéjében anhidrit- és vastag sótelepek képződtek [8]. A Kárpát-medencében erre az időszakra esik a Pannóniai-tó feltöltődése és kiszáradása. Ekkor a Kárpát-medence területén és környezetében sivatagi kérgek képződtek és zsiráfok éltek.

A K/Ar-vizsgálatok alapján mintegy 4,4-3,5 millió évvel ezelőtt az Antarktisz Ny-i részén a jégtakaró elolvadt, parti vizeinek hőmérséklete pedig 8-10 °C-kal volt magasabb a mainál. Ezzel egy időben a világtengerek szintje mintegy 60 m-rel emelkedett meg a jelenlegihez képest, a transzgresszió nyomán pedig kinyílt a Bering-szoros [10]. A Kárpát-medencében és az Orosz-síkságon ebben az időszakban képződtek a vörösagyagok is. Figyelemre méltó, hogy a Déli-sark 30-32 millió éves eljegesedésétől kezdve - amely kezdete volt a napjainkban is tartó újkori globális jégkorszaknak - több olyan ritmusosan is visszatérő földtörténeti ciklusokat (pl. a 17-18, a 13-14, a 6-7,5 és az 1,4-0,10 millió év) különböztetünk meg, amelyek Haq és munkatársai vizsgálatai [11] alapján a világtengerek vízszintcsökkenéséhez kapcsolódnak. E folyamatnak a jégkorszakokkal kapcsolatos értelmezése - miután jelentős vízszintcsökkenések kapcsolódnak hozzá, feltehetően a hatalmas jégtömegek képződése miatt - újszerű lehet [12] (3. ábra). A legutolsó globális lehűlés az északi féltekén az Északi-sark környékén megjelenő állandó jégtakaróhoz kapcsolható, amelyet később (kb. 1,2-1,7 millió évvel ezelőtt) követett a mérsékelt öv lehűlése és a kontinentalitás fokozódása. Ennek hatására kezdődött el a napjainkban is tartó lehűlési időszakok (glaciálisok) és felmelegedési szakaszok (interglaciálisok) ritmusos váltakozása, amely jelenleg is tart. Valószínű, hogy az Északi-Appenninek evaporitciklusai (10 ilyen ciklusról tudunk), amelyek a messinai sókrízis alatt képződtek, ugyanolyan rangú klímaesemények, mint amilyenek létrejöttek az utolsó 1,2- 1,7 millió év alatt az Alsó-Biharium végén és a Felső- Bihariumban, amit jégkorszaknak tartunk [13].

A pliocénban az ún. csarnótai (4,2-3 millió év közötti) időszak meleg-nedves vörösagyagképző klímája és erdei flórája-faunája - nagy emlős faunájában tapírokkal, pandákkal - hirtelen klímaváltozás hatására átalakul, és száraz, kezdetben száraz-meleg klímával, tevés, struccos (ezt Kislángon találták meg) faunával a Villányium (3-1,8 millió év közötti időszak) következik, amely fokozatosan száraz- hideg (Alsó-Biharium; mamut, gyapjas orrszarvú, barlangi medve, hód stb.) éghajlati viszonyokat hoz. Ezek élesen elkülönülnek a pliocéntől, de a Villányium egészétől is [13]. A pliocén-pleisztocén - vagy a sok esetben használatos neogén-antropogén - határt az 1960-as évek előtt Milankoviæ számításai alapján 600 000 évben adták meg, amely megegyezik az Alpok első jelentősebb (Günz) eljegesedésének kezdetével. Miután a Günz eljegesedésnek több korábbi stadiálisát, ill. a 600 000 évnél idősebb glaciálisok - Donau (Eburon), Biber (Pretegelen) - nyomait is kimutatták, ezek a pleisztocén időtartamát jelentősen megnövelték, bár az Eburonban pl. nem tudnak egyértelmű eljegesedésről. Így sokan a Günz előtti eljegesedéseket 2,5 millió évre vezetik vissza, de vannak olyan adatok is (pl. Alaszkából), ahol a határt 3 millió évre datálják (4. ábra).

A pleisztocén időszak meghosszabbítását elősegítette az a körülmény is, hogy az ember megjelenésének korát mindig a negyedidőszakkal igyekeztek azonosítani. (Az olduvai lelőhelyek 1,7-1,8 millió évesek.) A Nemzetközi Rétegtani Bizottság a pliocé-pleisztocén határt az 1,8 millió éves calabriai Vrica-szelvényben rögzítette, amely az olduvai paleomágneses eseményekhez kötődik.

A jégkorszak "helye" a pleisztocénben

A globális lehűlés - de nem az eljegesedés - első fontos bizonyítékát az Északi-tengerre jellemző állatfajoknak a Földközi-tengerben való megjelenése jelzi, ami arra utal, hogy a Földközi-tenger vize kb. 2,2-2,3millió évvel ezelőtt kezdett lehűlni és megindult a vízcsere az Atlanti-óceán és a Földközi-tenger között.

Az időtájt a Földközi-tenger mellékén még tartott a szubtropikus klíma, de mármegjelentek a Globarotolia inflanták, ill. a norvég hideg áramlás hatására a Hyalinea balticák, főként Olaszország partjain. Ez Funder és munkatársai szerint [14] 1,8-1,4 millió év között következett be, ami a Kárpát-medencében az Alsó-Bihariumnak felel meg.

Ám az északi "vendégek" nem lehetnek bizonyítékok a plio-pleisztocén, ill. a jégkorszaki határ megvonásához, de azok a napjainkban boreális elterjedésű lemmingek vagy a Canis arvensisek sem, amelyeket Kordos határozott meg [15] Esztramosról. Funder és munkatársai [14], valamint Easterbrook és Boellstraft [16] szerint az északi féltekén ebben az időben - ez lényegében az Alsó- Biharium- a Golf-áramlatmélyen behatolt az arktikus óceánba. Az északi-sarkimedence emiatt jégmentes volt, amelyet a grönlandi és a Koppenhága-foki szelvények bizonyítanak. Ugyancsak erre bizonyíték a Portlandica arctica, amelyet a Csukcs- és a Seward-part mentén talált Funder [14].

Akár a 2,4 millió évet, akár az 1,7 millió évet fogadjuk el a pliocén-pleisztocén határaként, a világtengerek szintje a korai glacialisok során még nem csökkent a sarkok és a tengeri jégképződés hatására. A vörösagyagképző csarnótai meleg-nedves időszakot követően 4,5-3,0 millió év után Európa kontinentális területein - így a Kárpátmedencében és környezetében - erdőtlen pusztai, füves vegetáció alakult ki, amelyet még mindig a száraz-meleg sztyepfauna elemek megjelenése jellemzett. Ide tartoznak a kislángi kavicsok a struccfossziliával, az ercsi kavicsok a déli elefántleletekkel, a Gerecse peremein a nagy vastagságú travertino-összletek éppen úgy, mint a legid?o sebb, az Obrucsev-féle ún. meleg időszaki löszök kialakulása (pl. Dunaalmáson, Szekszárdon, Dunaföldváron, Titelen vagy Szlankamenen). Ide tartozik továbbá a kínai lishi lösz, a tiraszpoli és a nyikolajevi löszök alsó része is Moldáviában. Ehhez az időszakhoz tartoznak a villányi-hegységi, a süttői és a beremendi vöröses agyaggal kitöltött hasadékrendszerek, amelyek a középhegységeink jelentős részét feldaraboló törésvonalakhoz kapcsolódnak. Hasonlókat figyelhetünk meg a Kárpát-medencén kívül is (pl. a Dalmát tengerparton, Susak szigetén).

A pleisztocénen belül az első egyértelmű glaciális hatás, a jégkorszak megjelenése kb. 1,2-1millió évvel ezelőtt kezdődött - ez a Kretzoi-féle Alsó- és Felső-Biharium határ -, majd folytatódott a ciklikusan ismétlődő, napjainkig tartó glaciális és interglaciális környezeti változásokkal.

Az Alsó- és Felső-Biharium határán a skandináv hegységekben hatalmas gleccserek alakultak ki, amelyek együttesen óriási jégtömegekké folytak össze. Ez a hatalmas jégtömeg azután Grönland jégtakarójával került összefüggésbe, és Európa, ill. Észak-Amerika egész É-i részét 2-3 km vastagságban elborította. Az Alsó- és a Felső-Biharium határához kapcsolhatók pl. a Don-medence középső részén a kristályos vándorkövek az ún. alsó-gori rétegekben, amelyekre az odessza-tamáni típusú emlős fauna jellemző. Korukat sokan az olduvai eseményekkel hozzák kapcsolatba, de még többen (pl. [10]) 1,0-1,1 millió évre datálja. A kárpát-medencebeli paleontológiai leletek is ezt igazolják. A Felső-Bihariumban ugyanis domináns állatfaj volt a medence területén a gyapjas orrszarvú, a rénszarvas, a jávorszarvas, a pézsmatulok, az ősbölény vagy a mamut. Ekkor alakultak ki a fakó sárga, főként csernozjom-talajokkal tagolt, ún. hideg időszaki löszök és az I-V. számú folyóvízi teraszok is. Ekkor történt a periglaciális domborzatformálódás a krioplanációs, szoliflukciós folyamatok dominanciájával, amelyek végül kialakították a Kárpát-medence mai domborzatát.

Irodalom

  1. A.L. Berger, Pleistocene climatic variability at astronomical frequences, Quaternary International 2 (1989) 1-14.
  2. R.W. Fairbridge, Climatology of glacial cycle, Quaternary Research 2 (1972) 283-302.
  3. I.Sz. Scsukin, Obscsaja geomorfologija, Tom 1, Moszkva, Izd. Moszkovszkogo Univ., 1960, p. 614.
  4. A. Wegener, Die Entstehung des Kontinents und Oceans, Vie weg, 1915.
  5. F. Enquist, Der Einfluss des Windes auf die Verteilung der Gletscher, Bul. Geol. Inst. Uppsala 14 (1916).
  6. C. Emiliani, The Pleistocene record of the Atlantic and Pacific oceanic sediments, Progress in Oceanogr. 4 (1967) 219-224.
  7. L. Du Toit-Alex, Our Wandering Continens, Antarctic Journal of the U.S. 5 (1970) 83-85.
  8. K.J. Hsu, W.B.F. Ryan, M.B. Cito, Laté Miocéné Dessication of the Mediterranean, Nature (1973) 240-244.
  9. Y. Tardy, C. Roquin, Dérive des continents, in Paléoclimats et altérations tropicale, Orleans, Ed. BRGM, (1998) p. 473.
  10. V.A. Zubakov, I.I. Borzenkova, Global Paleoclimate of the late Cenozoic, Elsevier, 1990, p. 456.
  11. B.U. Haq, J. Hardenbol, P.R. Vail, Chronology of Fluctuating Sealevels since the Triassic, Science 235 (1987) 1156-1167.
  12. F. Schweitzer, Jégkorszakok képződésének lehetősége a neogénben. Előadás, MTA X. Földtudományok Osztálya, 2003.
  13. M. Kretzoi, A negyedkor tagolása a gerinces fauna alapján, Acta Geol. 2/1-2 (1953) 6-76.
  14. S. Funder, N. Abrahamsen, D. Bennike, R.W. Feyling- Hansen, Forested Arctica: Evidencefrom North Greenland, Geology 13 (1985) 542-546.
  15. L. Kordos, Neogene Vertebrate Biostratigraphy in Hungary, in Földt. Int. Évi Jel. 1984-ről, 1987, pp. 523-553.
  16. D.J. Easterbrook, J. Boellstraft Paleomagnetic chronology of "Nebraskan-Kansas" tills in Midwestern U.S., in: Quaternary Glaciation of the North Hemisphere 6 (1981) 72-82.