Ekosystemy kenozoiku Antarktyki Zachodniej

Transkrypt

1 Ekosystemy kenozoiku Antarktyki Zachodniej Andrzej GaŸdzicki 1 Polska ma d³ug¹ tradycjê i znacz¹ce osi¹gniêcia w badaniach z zakresu nauk o Ziemi w Antarktyce. Badacze polscy ju od ponad 100 lat uczestnicz¹ w eksploracji tego kontynentu, wnosz¹c znacz¹cy wk³ad do tej dziedziny nauk. Wœród uczestników belgijskiej wyprawy do Antarktyki Zachodniej, w latach , na statku Belgica byli dwaj Polacy: Henryk Arctowski i Antoni Boles³aw Dobrowolski, którzy w czasie przymusowego, pierwszego zimowania w Antarktyce, oprócz prowadzenia szerokiego wachlarza badañ naukowych, zebrali równie licz¹ce siê kolekcje ska³ z rejonu Pó³wyspu Antarktycznego. Za³o enie 26 lutego 1977 r. Polskiej Stacji Antarktycznej PAN im. Henryka Arctowskiego na Wyspie Króla Jerzego stworzy³o dobre warunki do badañ geologiczno-paleontologicznych w archipelagu Szetlandów Po³udniowych i w sektorze Pó³wyspu Antarktycznego (patrz ryc. 1 4 na str. 90 i ryc. 5). Rozpoczêto tak e badania terenowe w obszarze Basenu Jamesa Rossa, obejmuj¹cym wyspy Seymour i Cockburn, prowadzone wspólnie z naukowcami z Argentyñskiego Instytutu Antarktycznego (IAA) oraz uniwersytetów w Buenos Aires i La Plata, z wykorzystaniem argentyñskiego wsparcia logistycznego (Doktor i in., 1988; GaŸdzicki, 1996, 2001). Antarktyda, centralny segment Gondwany, zawiera w zapisie geologicznym dane klimatyczne i œrodowiskowe istotne dla poznania kenozoicznej historii naszej planety, SZETLANDY PO UDNIOWE 58 W Low Head Wyspa Króla Jerzego CIEŒNINA BRANSFIELDA PÓ WYSEP ANTARKTYCZNY Wyspa Jamesa Rossa MORZE Cape Melville Zatoka Nadziei 50km 64 S Wyspa Cockburn Wyspa Seymour Wyspa Snow Hill ANTARKTYDA 1 Instytut Paleobiologii PAN, ul. Twarda 51/55, Warszawa; gazdzick@twarda.pan.pl 60 S WEDDELLA Ryc. 5. Mapka lokalizacyjna Wyspy Króla Jerzego, ze stanowiskami Low Head i Cape Melville, oraz wysp Seymour (Marambio) i Cockburn w Antarktyce Zachodniej a tak e zrozumienia pochodzenia i ewolucji flor i faun z koñcowego okresu rozpadu tego superkontynentu, wi¹ ¹cego siê z oddzieleniem Australii od Antarktydy w eocenie i utworzeniem cieœnin Tasmana i Drake a na prze³omie eocenu i oligocenu (Francis i in., 2009). Zdarzenia te znajduj¹ odbicie w zapisie paleontologicznym w morskich, glacjalno-morskich i l¹dowych utworach kenozoiku Antarktyki, zwi¹zanych z powstaniem w paleogenie pr¹du wokó³antarktycznego i pojawieniem siê paleogeñsko-neogeñskich zlodowaceñ w Antarktyce Zachodniej (Birkenmajer, 2001; Birkenmajer i in., 2005). Ods³oniêcia sekwencji kenozoicznych w archipelagu Szetlandów Po³udniowych (Wyspa Króla Jerzego) i Pó³wyspu Antarktycznego (wyspy Cockburn i Seymour; zob. ryc. 5) zawieraj¹ liczne i bogate zespo³y organizmów kopalnych, które dostarczy³y znacz¹cych informacji o czasowo-przestrzennych zmianach œrodowiskowych, jakie zachodzi³y w kluczowym okresie od eocenu do pliocenu. Na Morzu Weddella, w pobli u Pó³wyspu Antarktycznego znajduje siê wyspa Seymour (ryc. 5). Ods³aniaj¹ siê na niej m.in. niezwykle bogate w skamienia³oœci p³ytkomorskie, klastyczne osady eocenu, o mi¹ szoœci przekraczaj¹cej 700 m, stanowi¹ce formacjê La Meseta (ryc. 6), których szczegó³ow¹ charakterystykê sedymentologiczn¹ przedstawi³ m.in. Porêbski (1995). To w³aœnie w utworach tej formacji zosta³y w 1892 r. znalezione pierwsze skamienia³oœci antarktyczne (ryc. 7 Cucullaea donaldi), udokumentowane publikacj¹ (Sharman & Newton, 1894). Utwory formacji La Meseta zawieraj¹ nie tylko liczne, ale równie wspaniale zachowane skamienia³oœci (Feldmann & Woodburne, 1988; Stilwell & Zinsmeister, 1992; GaŸdzicki, 1996, 2001; ryc. 8 Eometacrinus australis). Bogactwo stwierdzonych tutaj faun bezkrêgowców i krêgowców, a tak e flor sprawia, e wyspa Seymour jest szczególnie znacz¹cym stanowiskiem, okreœlanym jako kamieñ z Rosetty antarktycznej paleontologii. Dostarcza ono ci¹gle nowych informacji o morskim, a tak e l¹dowym ekosystemie eocenu, i to o znaczeniu globalnym. Z faun¹ morsk¹ podrzêdnie wspó³wystêpuj¹ dobrze zachowane, pochodz¹ce z pobliskiego l¹du szcz¹tki roœlinne, g³ównie liœcie i fragmenty drewna, oraz koœci i zêby krêgowców l¹dowych (Doktor i in., 1996; Case, 2006). Polscy paleontolodzy opisali st¹d wiele nowych dla nauki taksonów, m.in. ramienionogów (Bitner, 1996), korali (Stolarski, 1996), liliowców (Baumiller & GaŸdzicki, 1996), je owców (Radwañska, 1996), mszywio³ów (Hara, 2001), ma³ oraczków (Szczechura, 2001), ryb (Jerzmañska, 1991) i pingwinów (Myrcha i in., 1990, 2002). WyraŸn¹ zmianê klimatyczn¹ (wskazuj¹c¹ na och³odzenie) w okresie sedymentacji górnej czêœci formacji dokumentuj¹ badania izotopowe (GaŸdzicki i in., 1992; Ivany i in., 2008). To postêpuj¹ce och³odzenie jest udokumentowane równie obecnoœci¹ tillitów pozostawionych przez lodowce typu alpejskiego, stwierdzonych wœród eoceñsko-oligoceñskich law bazaltowych w rejonie Hervé Cove w Zatoce Admiralicji na Wyspie Króla Jerzego (Birkenmajer i in., 2005). Dalsze, zasadnicze zmiany klimatyczne by³y zwi¹zane z pojawieniem siê kontynentalnych zlodowaceñ oligoceñsko- 120

2 Wyspa Jamesa Rossa Wyspa Cockburn Ryc. 6. Na pierwszym planie ods³oniêcia utworów formacji La Meseta (eocen) na wyspie Seymour. W drugim planie widoczna wyspa Cockburn, gdzie w górnej jej czêœci ods³aniaj¹ siê utwory plioceñskiej formacji 2cm 2cm Ryc. 7. Muszlowiec z Cucullaea donaldi Sharman & Newton, 1894; formacja La Meseta (eocen); wyspa Seymour. Fot. G. Dziewiñska Ryc. 8. Liliowiec Eometacrinus australis Baumiller & GaŸdzicki, 1996; formacja La Meseta (eocen); wyspa Seymour. Fot. M. Dziewiñski 121

3 Grañ Chopina Ryc. 9. Zatoka Polonez i Grañ Chopina widziane z Low Head; Wyspa Króla Jerzego. W dolnej i œrodkowej czêœci klifu ods³aniaj¹ siê utwory oligoceñskiej formacji Polonez Cove. Fot. A. GaŸdzicki -mioceñskich, których zapis geologiczny zawieraj¹ utwory formacji Polonez Cove (oligocen) i Cape Melville (miocen) na Wyspie Króla Jerzego (Birkenmajer, 1987, 2001). Glacjalno-morskie osady formacji Polonez Cove ods³aniaj¹ siê w rejonie Low Head Lions Rump (ryc. 9), gdzie osi¹gaj¹ mi¹ szoœæ oko³o 90 m (Porêbski & Gradziñski, 1987). Utwory tej formacji s¹ bogate w skamienia³oœci, w szczególnoœci ogniwo Low Head, w którym wystêpuj¹ ma³ e Austrochlamys, tworz¹ce masowe nagromadzenia w osadach o cechach sztormowych (GaŸdzicki, 1984). Stwierdzono tutaj równie nanoplankton wapienny, okrzemki, planktonowe i bentosowe otwornice, ma³ oraczki, a tak e mszywio³y, ramienionogi, œlimaki i je owce (GaŸdzicki & Pugaczewska, 1984). Utwory te powstawa³y w okresie zlodowacenia Polonez, które by³o najrozleglejszym zlodowaceniem kenozoicznym Antarktyki Zachodniej (Birkenmajer, 1987, 2001). Mioceñska, glacjalno-morska sekwencja klastycznych utworów formacji Cape Melville, o mi¹ szoœci siêgaj¹cej Zatoka Polonez 200 m, ods³ania siê w stromych klifach Pó³wyspu Melville a (ryc. 10, Birkenmajer i in., 1983). Jej zapis geologiczny i paleontologiczny jest zwi¹zany z wczesnomioceñskim zlodowaceniem Melville (Birkenmajer, 1987, 2001). Osady formacji s¹ bardzo bogate w skamienia³oœci bezkrêgowców, wœród których dominuj¹ korale osobnicze z rodzaju Flabellum i kraby Antarctidromia oraz ma³ e i œlimaki (GaŸdzicki, 1987). Zespó³ biotyczny zasiedla³ obszary zewnêtrznego szelfu w strefie proglacjalnej. Jednoczeœnie utwory formacji zawieraj¹ tak e eratyki i redeponowane skamienia³oœci (m.in. kredowe belemnity), przywleczone z kontynentu antarktycznego przez dryfuj¹ce góry lodowe. Warto zaznaczyæ, e wystêpuj¹ce w oligoceñsko-mioceñskich osadach morsko-lodowcowych na Wyspie Króla Jerzego eratyki ska³ wapiennych zawieraj¹ wczesnokambryjskie skamienia³oœci szkieletowe, które dostarczaj¹ informacji do rekonstrukcji wczesnych etapów ewolucji organizmów morskich (Wrona, 2004, 2009). Szczyt Melville a 549 m n.p.m. Ryc. 10. Pó³nocna strona Pó³wyspu Melville a na Wyspie Króla Jerzego. W klifie dobrze widoczne poziomo warstwowane utwory mioceñskiej formacji Cape Melville, o mi¹ szoœci oko³o 200 m. Fot. A. GaŸdzicki 122

4 Utwory tzw. konglomeratu pektenowego (Pecten Conglomerate) na wyspie Cockburn (ryc. 5, 6) zosta³y odkryte przez uczestników s³ynnej Szwedzkiej Wyprawy Antarktycznej ( ), kierowanej przez geologa Otto Nordenskjölda (Andersson, 1906). Obecnie utwory te s¹ zaliczane do formacji Cockburn Island, a jej wiek okreœlono na pliocen (Jonkers, 1998). Utwory formacji reprezentuj¹ œrodowisko interglacjalne i zawieraj¹ najbardziej paleontologicznie zró nicowan¹ plioceñsk¹ sekwencjê z Antarktyki. Bogate i zró nicowane zespo³y mikro- i makrofauny obejmuj¹ ponad 100 gatunków, z dominuj¹cym ma³ em Austrochlamys anderssoni, i wskazuj¹ na p³ytkowodne œrodowisko sedymentacji (GaŸdzicki & Webb, 1996). Prowadzone w rozwa anym rejonie Antarktyki badania paleobiologiczne pozwoli³y na kompleksow¹ analizê zespo³ów organizmów kopalnych, maj¹cych istotne znaczenie dla korelacji wiekowej, fluktuacji klimatycznych oraz rekonstrukcji paleoœrodowiskowych i paleobiogeograficznych (Zinsmeister & Feldmann, 1984; GaŸdzicki i in., 1992; Dzik & GaŸdzicki, 2001; Birkenmajer i in., 2005; Ivany i in., 2008; Francis i in., 2006, 2009; Beu, 2009; Florindo & Siegert, 2009). Dog³êbne poznanie uwarunkowañ, które doprowadzi³y do termicznej izolacji i w konsekwencji zlodowacenia Antarktydy na prze³omie eocenu i oligocenu (ok. 34 mln lat temu) s¹ podstaw¹ do zrozumienia ewolucji zarówno kopalnych, jak i wspó³czesnych zespo³ów biotycznych tego rejonu Ziemi. Literatura ANDERSSON J.G On the geology of Graham Land. Bull. Geol. Inst., Univ. Upsala, 7: BAUMILLER T.K. & GA DZICKI A New crinoids from the Eocene La Meseta Formation of Seymour Island, Antarctic Peninsula. [W:] A. GaŸdzicki (ed.), Palaeontological Results Polish Antarctic Expeditions. Part II. Palaeont. Pol., 55: BEU A.G Before the ice: Biogeography of Antarctic Paleogene molluscan faunas. Paleogeogr. Palaeoclimat. Palaeoecol., 284: BIRKENMAJER K Oligocene-Miocene glacio-marine sequences of King George Island (South Shetland Islands), Antarctica. [W:] A. GaŸdzicki (ed.), Palaeontological Results Polish Antarctic Expeditions. Part I. Palaeont. Pol., 49: BIRKENMAJER K Mesozoic and Cenozoic stratigraphic units in parts of the South Shetland Islands and Northern Antarctic Peninsula (as used by the Polish Antarctic Programmes). Stud. Geol. Pol., 118: BIRKENMAJER K., GA DZICKI A. & WRONA R Cretaceous and Tertiary fossils in glacio-marine strata at Cape Melville, Antarctica. Nature 303 (5912): BIRKENMAJER K., GA DZICKI A., KRAJEWSKI K.P., PRZYBYCIN A., SOLECKI A. TATUR A. & YOON H.I First Cenozoic glaciers in West Antarctica. Pol. Polar Res., 26: BITNER M.A Brachiopods from the Eocene La Meseta Formation of Seymour Island, Antarctic Peninsula. [W:] A. GaŸdzicki (ed.), Palaeontological Results Polish Antarctic Expeditions. Part II. Palaeont. Pol., 55: CASE J.A The late Middle Eocene terrestrial vertebrate fauna from Seymour Island: the tails of the Eocene Patagonian size distribution. [W:] J.E. Francis i in. (eds), Cretaceous-Tertiary High-Latitude Palaeoenvironments: James Ross Basin. Geol. Soc. London, Special Publication, 258: DOKTOR M., GA DZICKI A., MARENSSI S.A., PORÊBSKI S.J., SANTILLANA S.N. & VRBA A.V Argentine-Polish geological investigations on Seymour (Marambio) Island, Antarctica, Pol. Polar Res., 9: DOKTOR M., GA DZICKI A., JERZMAÑSKA A., PORÊBSKI S.J. & ZASTAWNIAK E A plant-and-fish assemblage from the Eocene La Meseta Formation of Seymour Island (Antarctic Peninsula) and its environmental implications. [W:] A. GaŸdzicki (ed.), Palaeontological Results Polish Antarctic Expeditions. Part II. Palaeont. Pol., 55: DZIK J. & GA DZICKI A The Eocene expansion of nautiloids to high latitudes. Paleogeogr. Palaeoclimat. Palaeoecol., 172: FELDMANN R.M. & WOODBURNE M.O Geology and Paleontology of Seymour Island, Antarctic Peninsula. Geological Society of America, Memoir, 169: FLORINDO F. & SIEGERT M. (ed.) 2009 Antarctic Climate Evolution. Development in Earth & Environmental Sciences, 8: FRANCIS J.E., PIRRIE D. & CRAME J.A. (ed.) 2006 Cretaceous-Tertiary High-Latitude Palaeoenvironments: James Ross Basin. Geol. Soc. London, Special Publication, 258: FRANCIS J. E., MARENSSI S., LEVY R., HAMBREY M., THORN V.C., MOHR B., BRINKHUIS H., WARNAAR J., ZACHOS J., BOHATY S. & DeCONTO R From Greenhouse to Icehouse The Eocene/Oligocene in Antarctica. [W:] F. Florindo & M. Siegert (ed.), Antarctic Climate Evolution. Development in Earth & Environmental Sciences, 8: GA DZICKI A The Chlamys coquinas in glacio-marine sediments (Pliocene) of King George Island, West Antarctica. Facies 10: GA DZICKI A. (ed.) 1987 Paleontological Results of the Polish Antarctic Expeditions. Part I. Palaeont. Pol., 49: GA DZICKI A. (ed.) 1996 Paleontological Results of the Polish Antarctic Expeditions. Part II. Palaeont. Pol., 55: GA DZICKI A. (ed.) 2001 Paleontological Results of the Polish Antarctic Expeditions. Part III. Palaeont. Pol., 60: GA DZICKI A. & PUGACZEWSKA H Biota of the Pecten Conglomerate (Polonez Cove Formation, Pliocene) of King George Island (South Shetland Islands, Antarctica). Stud. Geol. Pol., 79: GA DZICKI A. & WEBB P.N Foraminifera from the Pecten Conglomerate (Pliocene) of Cockburn Island, Antarctic Peninsula. [W:] A. GaŸdzicki (ed.), Palaeontological Results Polish Antarctic Expeditions. Part II. Palaeont. Pol., 55: GA DZICKI A., GRUSZCZYÑSKI M., HOFFMAN A., MA KOWSKI K., MARENSSI S.A., HA AS S. & TATUR A Stable carbon and oxygen isotope record in the Paleogene La Meseta Formation, Seymour Island, Antarctica. Antarctic Sci., 4: HARA U Bryozoans from the Eocene of Seymour Island, Antarctic Peninsula. [W:] A. GaŸdzicki (ed.), Palaeontological Results Polish Antarctic Expeditions. Part III. Palaeont. Pol., 60: IVANY L.C., LOHMANN K.C., HASIUK F., BLAKE D.B., GLASS A., ARONSON R.B. & MOODY R.M Eocene climate record of a high southern latitude continental shelf: Seymour Island, Antarctica. Geol. Soc. Amer. Bull., 120: JERZMAÑSKA A First articulated teleost fish from the Paleogene of West Antarctica. Antarctic Sci., 3: JONKERS H.A The Cockburn Island Formation; Late Pliocene interglacial sedimentation in the James Ross Basin, northern Antarctic Peninsula. Newslet. Stratigr., 36: MYRCHA A., TATUR A. & del VALLE R A new species of fossil penguin from Seymour Island, West Antarctica. Alcheringa, 14: MYRCHA A., JADWISZCZAK P., TAMBUSSI C.P., NORIEGA J.I., GA DZICKI A. & TATUR A Taxonomic revision of Eocene Antarctic penguins based on tarsometatarsal morphology. Pol. Polar Res., 23: PORÊBSKI S.J Facies architecture in a tectonically-controlled incised-valley estuary: La Meseta Formation (Eocene) of Seymour Island, Antarctic Peninsula. Stud. Geol. Pol., 107: PORÊBSKI S.J. & GRADZIÑSKI R Depositional history of the Polonez Cove Formation (Oligocene), King George Island, West Antarctica: A record of continental glaciation, shallow-marine sedimentation and contemporaneous volcanism. Stud. Geol. Pol., 93: RADWAÑSKA U A new echinoid from the Eocene La Meseta Formation of Seymour Island, Antarctic Peninsula. [W:] A. GaŸdzicki (ed.), Palaeontological Results Polish Antarctic Expeditions. Part II. Palaeont. Pol., 55: SHARMAN G. & NEWTON E.T Notes on some fossils from Seymour Island, in the Antarctic regions obtained by Dr. Donald. 3. Trans. R. Soc. Edinb., 37: STILWELL J.D. & ZINSMEISTER W.J Molluscan systematics and biostratigraphy: lower Tertiary La Meseta Formation, Seymour Island, Antarctic Peninsula. American Geophysical Union, Antarctic Res. Ser., 55: STOLARSKI J Paleogene corals from Seymour Island, Antarctic Peninsula. [W:] A. GaŸdzicki (ed.), Palaeontological Results Polish Antarctic Expeditions. Part II. Palaeont. Pol., 55: SZCZECHURA J Ostracods from the Eocene of Seymour Island, Antarctic Peninsula. [W:] A. GaŸdzicki (ed.), Palaeontological Results Polish Antarctic Expeditions. Part III. Palaeont. Pol., 60: WRONA R Cambrian small skeletal fossils from glacial erratics of King George Island, West Antarctica. Acta Paleont. Pol., 49: WRONA R Early Cambrian bradoriidae and phosphatocopidae arthropods from King George Island, West Antarctica: Biogeographic implications. Pol. Polar Res., 30: ZINSMEISTER W.J. & FELDMANN R.M Cenozoic high latitude heterochroneity of Southern Hemisphere marine faunas. Science, 224:

5 TOM 58 NR 2 (LUTY) 2010 Cena 12,00 z³ (w tym 0% VAT) Indeks ISSN

6 Zdjêcie na ok³adce: Pingwiny Adeli (Pygoscelis adeliae), Wyspa Petermanna, Pó³wysep Antarktyczny, Antarktyda Zachodnia. Fot. A. GaŸdzicki (patrz str. 120) Cover photo: Adélie penuguins (Pygoscelis adeliae), Petermann Island of the Antarctic Peninsula, West Antarctica. Photo by A. GaŸdzicki (see p. 120)

7 Ekosystemy kenozoiku Antarktyki Zachodniej (patrz str. 120) Ryc. 1. Pobrze e Puerto Moro (Hut Cove) z ods³oniêciami ska³ silikoklastycznych formacji Hope Bay (?górny perm trias). Zatoka Nadziei (Hope Bay), Pó³wysep Antarktyczny Ryc. 2. Kamienny schron zbudowany przez cz³onków Szwedzkiej Wyprawy Antarktycznej ( ) pomnik historyczny, argentyñska baza Esperanza, Zatoka Nadziei, P³w. Antarktyczny Ryc. 3. Wybrze e Danco nad Zatok¹ Rajsk¹ (Paradise Bay), Pó³wysep Antarktyczny. Na pierwszym planie chilijska baza Gonzales Videla Ryc. 4. Gabrowa grañ Blade z kulminacj¹ Whitten Peak, Zatoka Nadziei, Pó³wysep Antarktyczny. Wszystkie fot. A. GaŸdzicki 90