Karbon

Karbon je geologický útvar prvohor (paleozoikum) a jde tedy také o součást eónu fanerozoika. Počátek karbonského útvaru je kladen 354 milionů let (Ma) zpět do minulosti a jeho spodní hranice je vymezena nástupem druhu Siphonodella sulcata, což je drobný konodont (Conodonta). Stratotyp spodní hranice je v jižní Francii západně od Montpellier na kopci La Serre v Montagne Noire. Svrchní hranice je vymezena ve stratotypu u Aidaralašského potoka v Jižním Uralu v severním Kazachstánu – 50 km od města Aktjubinsk, kde je hranice vymezena také výskytem konodont. Konec karbonu je kladen 298 milionů let (Ma) zpět. Dělení karbonu se stále vyvíjí, nicméně se obecně dělí na starší spodní karbon a mladší svrchní karbon, přičemž uvažovaná hranice je stále věcí diskuzí a dohadů. V mezinárodním stratigrafickém dělení se spodní karbon nazývá mississip a svrchní karbon je nazýván pennsylvan.
V Evropě se používala a ještě používají obdobná pojmenování, spodní karbon byl nazýván dinant (čti dyná) a svrchní karbon byl nazýván silesian. Také stupně karbonu jsou pojmenovány v jednotlivých oblastech různě. V České republice, střední a západní Evropě to jsou: tournai, visé, namur, westphal a stephan (od nejstaršího). Ve východní Evropě to jsou: tournai, visé, serpuchov, baškir, moskov, kasimov a gžel (od nejstaršího). V Severní Americe to jsou: kinderhook, osage, meramec, chester, morrow, atoka, des moines, missouri, virgil.
Přestože má karbon své nejvýznačnější stratotypy ve Francii, Kazachstánu a Spojených státech amerických, popsán byl prvně anglickými vědci Conybearem a Phillipsem v roce 1822 ve Velké Británii, kde také dostal jméno Carboniferous (obsahující uhlí) podle velkého množství černého uhlí, které bylo v karbonských horninách obsaženo, z latinského   carbon (uhlí). Několik let dříve (1808) používá francouzský vědec Omalins D´Halloy označení "terrain houiller" /uhelný útvar/.

Flóra
V karbonu jsou poprvé v historii Země příhodné části kontinentů pokryty bylinnou a stromovou flórou, v níž převládají rostliny výtrusné (plavuně /Lycophyta/, přesličky /Sphenophyta/), které společně s kapraďovitými rostlinami tvořily hlavní zdroj uhlotvorné hmoty. Z plavuní jsou to zejména rody Lepidodendron a Sigillaria, vytvářející obrovské stromy až 30 m vysoké s průměrem kmene 1,5 - 2 metry, s listy od několika cm až metrové délky. Povrch kmenu byl pokryt listovými polštářky kosočtverečného až vřetenovitého tvaru, sestavenými do šroubovice. Všechny stromovité plavuně se rozmnožovaly větrem roznášenými výtrusy. Pro podloží uhelných slojí jsou charakteristické horizonty tvořené kořenovými částmi rostlin (Stigmaria). Mezi spodnokarbonskými přesličkami je důležitý rod Asterocalamites, ve svrchní karbonu pak rody Calamites a Mesocalamites. Stratigraficky významné jsou drobné popínavé přesličky rodu Sphenophyllum. V karbonských pralesích byly hojné kapraďosemenné rostliny (Pteridospermae). Na gondwanském kontinentu převládaly zejména rody Glossopteris a Gangamopteris. Známé jsou i vyšší nahosemenné rostliny (Cordaites - pojmenované podle pražského přírodovědce z 19. st. A.J.C.Cordy) a ve svrchním karbonu se objevují i první pravé jehličnany (rod Walchia). Pro bližší členění karbonu jsou důležité i palynologické nálezy. Hranice devon-karbon je dána druhy Hymenozonotriletes lepidophytus a Vallatisporites pusillites, mezi karbonem a permem pak zástupci rodu Laevigatosporides. Svými popisy nálezů ze svrchního karbonu na Plzeňsku v díle „Versuch einer geognostisch-botanischen Darstellung der Flora der Vorwelt“, vydaném v letech 1820-1838 se k zakladatelům paleobotaniky zařadil i hrabě Kašpar Šternberk.
 

Fauna
Z prvoků jsou stratigraficky významné foraminifery. Drobné formy ze spodního karbonu (Endothyra, Quasiendothyra) byly nahrazeny velkými (řád Fusulinacea, Valvalina), jejichž schránky vytvářejí ve východní Evropě a Asii polohy vápenců. V mělkých vodách jsou hojní brachiopodi s masivními a velkými schránkami (až 20 cm Gigantoproductus). Z měkkýšů významné místo zaujímají amonoidní goniatité (Gattendorfia, Pericyklus, Goniatites, Gastrioceras). Nautiloidní hlavonožci jsou reprezentovány pevně svinutými loděnkami (mizí druhy s přímými a zahnutými schránkami). Mezi epiplanktonické mlže řadíme Pectinacea s tenkými schránkami, ke sladkovodním druhům patřily druhy Carbonicola, Anthracosia, Curvirinula. Nápadný úbytek zaznamenali trilobiti. Většinou patří k drobným zástupcům čeledi Proetidae. Naopak rozvoj zaznamenali suchozemští členovci - pavouci, štíři, stonožky a zejména hmyz. Typické jsou pravážky (rod Ostrava z ostravského svrchního karbonu), dosahující rozpětí křídel až 75 cm (rod Meganeura, největší dosud známý hmyz). Objevují se i pravé vážky, jepice, brouci, stejnokřídlí, chrostíci a jiné skupiny hmyzu. Mezi vymřelými skupinami zaujímají zvláštní postavení Palaeodictyoptera se třemi páry křídel či Arthropleura, zbytky jejichž až 250 cm dlouhých článkovaných těl se zachovaly v sladkovodních sedimentech svrchního karbonu (i v ČR). Z mořských ostnokožců mají horninotvorný význam lilijice, v Severní Americe používané k stratigrafickému členění. Jejich husté porosty obývaly mělká moře (Cyathocrinus, Woodocrinus, Actinocrinus). Do sladkých jezer se rozšiřovaly trnoploutvé ryby, rozvíjí se ryby paprskoploutvé (Palaeoniscida). V jezerech a řekách žili velcí žraloci (Xenacanthida), u nás žijící rod Xenacanthus dosahoval délky až 70 cm. Rozšíření byli akantoidé. Vymírají pancéřnaté ryby. Obojživelníci jsou zastoupeni hlavně krytolebci (Stegocephali), připomínající stavbou těla ještě své rybí předchůdce. Jejich tělo bylo pokryto pancířem z jemných šupin. Plochá hlava měla trojúhelníkovitý nebo obloukový tvar. Tvar zubů prozrazuje dravý způsob života. Mezi týlními kostmi měli světločivný orgán (třetí oko). Obývali převážně močály a tůně se stojatou vodou, objevují se však i na vlhkých březích jezer či klidně tekoucích řek. Množili se vajíčky, larvy dýchaly vnějšími žábrami. Pěkné nálezy těchto tvorů pocházejí z nýřanských slojí.
Díky ústupu hladiny moře se postupně vyvíjely druhy se zrohovatělou pokožkou, která je chránila před vypařovaním vody. Přestaly klást vajíčka do vody a potřebnou vodu pro vývoj zárodku nahradila tekutina v tzv. amnionové dutině (dodnes je tomu tak u "vyšších obratlovců, tj. ptáků, plazů a savců). Změna kostry pak dala ve svrchním karbonu vzniknout skupině pokročilých obojživelníků a pravých plazů (Archerperton, Seymouria, Hylonomus).

Český masív

• sasko-durynská oblast (vogtlandsko-saské paleozoikum) - limnický spodní karbon má typický kulmský vývoj (břidlice, prachovce, pískovce, droby), dle diskordantně uložených vrstev nejsvrchnějšího visé na podloží je zřejmé, že hlavní fáze orogeneze proběhla na konci visé, uhelné sloje v této oblasti jsou převážně stáří svrchního vestfálu (Lugau-Ölsnitz)
• krušnohorská oblast - stratigraficky významná je malá pánvička u Brandova o rozloze 2,5 km², na bázi jsou zastoupena šedá, až 270 m mocná klastika, nad nimi je několik slojí antracitického uhlí, stáří svrchního vestfálu, které odpovídají radnickým vrstvám středočeského karbonu, vestfál D a stefan chybějí, pro tuto oblast je charakteristický kyselý subsekventní vulkanismus (teplický ryolitový komplex)
• lužická oblast - v krkonošsko-jizerském krystaliniku patří spodnímu karbonu jitravská skupina, kde sedimentace pokračuje nepřerušeně od svrchního devonu, v Labském pohoří břidličném patří spodnímu karbonu droby, břidlice a brekcie, v ještědském krystaliniku má převážně kulmský vývoj s klastiky, dále jsou to břidlice s trilobity, prachovce, droby a slepence, ekvivalenty stáří tournai byly nalezeny ve vrtech u Třebechovic a Nepasic u Hradce Králové
• moravsko-slezská oblast - ze svrchního devonu pokračuje sedimentace karbonátů a pelitů, doložená konodonty, foraminiferami a trilobity z Moravského krasu a organodetritickými vápenci s korálovou faunou od Hranic, po mořské regresi nastupuje kulmský vývoj - rytmické jílovito-písčité sedimenty flyšového rázu s drobami a slepenci
  • Moravský kras a Drahanská vrchovina (drahanský kulm)
    • březinské a ostrovské břidlice (trilobitová fauna) na bázi, nasedající na devonské karbonáty
    • souvrství protivanovské - již typický kulmský vývoj, stáří tournai-svrchní visé, mocnost do 2,5 km
      • velenovské břidlice
      • brodecké droby
      • rozstáňské břidlice
    • souvrství myslejovické (svrchní visé), až 3 km mocné - na jihu račické a lulečské slepence, které směrem k S přecházejí do drob a břidlic
  • Nízký Jeseník (slezský kulm)
  • andělskohorské souvrství (tournai-spodní visé) - prachovce ("černý flyš"), droby, slepence
  • hornobenešovské souvrství - asi 1000 m mocné
    • moravskoberounské slepence
    • láryšovské vrstvy
    • brantické vrstvy
  • moravické s. - stáří střední-svrchní visé, mocnost do 2,5 km, drobně rytmický flyš, těží se pokrývačské břidlice s bohatou makroflórou
  • bohdanovické v.
  • cvilínské v.
  • brumovické v.
  • vikštejnské v.
  • hradecko-kyjovické s. - mocnost do 1,5 km, stáří svrchní visé - namur, na bázi droby, slepence (s goniatity), výše jemnozrnné sedimenty (prachovce, pelity)
  • kulm kry Maleníku - karbonátická sedimentace stáří tournai - spodní visé, následují aleuropelity odpovídající moravickému souvrství a droby, je doložen (vrty) přesun původně podložních devonských hornin přes spodnokarbonské sedimenty
• hornoslezská pánev - u nás pouze jz. cíp, který je zakrytý sedimenty neogénu a flyšovými příkrovy Západních Karpat
• ostravské s. - o mocnosti do 2,8 km, na spodní hranici je tzv. Štúrovo mořské patro (kulmský ráz) s brachiopodovou a trilobitovou faunou, následuje cyklická paralická sedimentace s uhelnými slojemi, jejichž celková hmotnost je asi 60 m (celkem 200 slojí), pískovci, prachovci, jílovci, která představuje přímořskou akumulační plošinu, mocnost prudce klesá na V a k J (okraj pánve)
  • petřkovické v. (namur A)
  • hrušovské v. (namur A)
    • mořské patro Enna
  • jaklovecké v. (namur A)
  • mořské patro Barbora
  • mořské patro Gaeblerovo
  • porubské v. (namur B)
  • uhelná sloj Prokop (nejmocnější sloj, mající v průměru kolem 5 metrů, max. mocnost 15,25 metru
• karvinské s. - stáří namur B - vestfál A, má kontinentální limnický vývoj, odpovídá jezerně deltovým a jezerním sedimentům, mocnost kolem 1000 metrů, více jak 120 slojí o průměrné mocnosti kolem 1,8 metru
• sedlové v. (namur B-C) - slepence, pískovce
• sušské v. (namur C - vestfál A)
• doubravské v. (pískovce, aleuropelity)
• středočeský permokarbon - bezodtoká pánev s přínosem materiálu zejména od J a JZ, dílčí pánve jsou plzeňská, manětínská, radnická, rakovnická, kladenská, žihelská, českokamenická, roudnická a mšenská, krom ložisek uhlí jsou v těchto pánvích ložiska kaolínu a žáruvzdorných jílovců
  • kladenské s. (350-400 m) - spodní šedé
    • radnické v. na bázi s brekciemi, radnické a lubenské souslojí, dále slepence, pískovce, prachovce (vestfál B-C), mezi spodní a svrchní radnickou slojí leží významný litologický horizont, tzv. brouskový obzor na bázi s pískovci (tzv. bělky) a nadložními ryolitovými tufy (tzv. brousky)
    • nýřanské v. - hrubozrnné sedimenty (mirošovské slepence), pískovce, prachovce, pelity (vestfál D-stefan A)
  • týřanské s. (spodní červené) - arkózy, prachovce, sloje uhlí chybějí
  • slánské s. (svrchní šedé)
  • jelenické v.
  • mšenské v. s jílovci a mělnickým souslojím
  • otrubecké v. - pískovce, kounovské souslojí (Slaný), jedna ze slojí má v nadloží jílovec se zbytky ryb a krytolebců - tzv. "švartna"
  • líňské s. (svrchní červené) - sedimentace od stefanu (?) pokračuje do spodního permu
• dolnoslezská pánev
  • žacléřské s. (namur C - vestfál C) - jezerně deltové, proluviální sedimenty doprovázené často vulkanity (melafyry, ryolity), celková mocnost kolem 1 km
    • lampertické v. - uhlonosné, 52 slojí o mocnosti 0,5-2,5 metru, souslojí dolu Šverma má až 50 dílčích slojí
    • dolsko-ždárecké v. - 8 slojí (Malé Svatoňovice)
    • petrovické v. - slepence křenovské a hronovské
  • odolovské s. - vestfál D - stefan B, říční a jezerně deltové sedimenty o mocnosti 1,5 km
  • svatoňovické v. (prachovce) - uhlonosné
  • jívecké v. (žaltmanské arkózy) s radvanickými slojemi
• podkrkonošská pánev - svrchní vestfál - stefan, mocnost asi 1 km, klastické, červené sedimenty
• kumburské s. (štikovské arkózy)
• syřenovské s. - pískovce, jílovce se 3 uhelnými slojemi
• semilské s. - slepence, horniny ploužnického obzoru (prachovce, tufy, tufity, vápence, silicity)
• mnichovohradišťská pánev - zcela zakryta sedimenty svrchní křídy, známá pouze z vrtů, mocnost do 1 km, bezuhelnatá sedimentace stefanu (odpovídá týneckému - líňskému s.), v severní části tvoří výplň z 95% vulkanity permského stáří
• kontinentální (limnické) pánve
• lugická oblast - s dílčími pánvemi
• boskovická brázda - sedimenty stáří svrchního stefanu až permu, na východě patří karbonu rokytenské slepence, na západě balinské slepence, v jižní části brázdy jsou rosicko-oslavanské sloje (mezi Zbýšovem a Novou Vsí)
• blanická brázda - karbonu patří reliktní ostrov českobrodský v severní části