Nature and timing of cold-climate aeolian processes during the Last Glacial Period in the Moravian Sahara, Czechia

Mgr. Jakub Holuša, Ph.D.

Doctoral thesis

Abstract:

Prostředí střední Evropy bylo během poslední doby ledové ovlivněno přítomností rozsáhlého Fennoskandského ledovcového štítu a procesy odehrávajícími se v periglaciální zóně. Jedním z přírodních archivů proxy dat těchto podmínek jsou pí-sečné duny, které mimo jiné poskytují představu o převažujícím proudění větrů v dané oblasti. Změny v atmosférické cirkulaci jsou ve střední Evropě známé, ovšem pocházejí pouze ze studií sprašových sedimentů v oblastech přiléhajících k ledovcovému štítu. Písečné duny nacházející se na lokalitě Moravská Sahara v jihovýchodní části Česka představují jeden z mála systémů, ve kterých je tato změna zaznamenaná. Cílem této disertační práce bylo detailně popsat místní písečné duny a jejich prostorové vztahy, klasifikovat je, vyhodnotit faktory řídící jejich vývoj, analyzovat jejich vnitřní struktury a zasadit jejich časový vývoj do středoevropského kontextu. Výše zmíněné bylo učiněno pomocí analýzy digitálního modelu reliéfu, od-vrtaných sedimentárních jader, geofyzikálních metod a absolutního datování vzorků prostřednictvím opticky stimulované luminiscence. Z výsledků bylo zjištěno, že Moravská Sahara představuje komplex transverzálních dun, které byly formovány přibližně severními a západními větry během několika epizod. Na výsledné prostorové uspořádaní písečných dun měla kromě bohatého přísunu zdrojového materiálu vliv i topografie. Příkladem je systém nížin spojující Severoevropskou nížinu a Panonskou pánev, bez kterých by nebyla možná propagace větrů vanoucích ze severu od Fennoskandského ledovcového štítu. Vícegenerační vývoj dunového pole dále potvrdily i výsledky geofyzikálního měření, popis sedimentárních jader a luminiscenční datování. Eolická aktivita na Moravské Sahaře byla prokázána mezi posledním glaciálním maximem (LGM) a mladším dryasem, přičemž tou nejvýraznější fází byl nejstarší dryas. Srovnání s ostatními středoevropskými dunovými poli odhalilo, že časový vývoj eolické aktivity odpovídá lokalitám v Panonské pánvi a mírně předchází vznik podobných forem v Evropském písečném pásu. Kombinace výsledků luminiscenční-ho datování a ostatních metod také ukázala, že severní větry formovaly duny na Moravské Sahaře mezi LGM a počátkem nejstaršího dryasu. Posléze byly nahrazeny západním prouděním, které uložilo mladší generaci příčných dun a ve střední Ev-ropě dominuje dodnes.

Abstract:

The Central European environment was influenced by a large Fennoscandian Ice Sheet (FIS) and processes occurring in a periglacial zone during the Last Glacial Period. Aeolian sand dunes are one of the proxy data archives of these conditions, which provide a picture of changes in the prevailing winds in that area. Changes in atmospheric circulation are well known in Central Europe, although the proves are usually found only in loess sediments from areas adjacent to the FIS. The Moravian Sahara dune field in southeastern Czechia represents one of the few systems in which this change is reflected. The main aim of this doctoral thesis was to describe local dunes and their spatial relationships, classify them, evaluate the factors controlling their development, analyse their internal structures, and put their chronology in the Central European context. The abovementioned goals have been reached through the analysis of the digital terrain model, sedimentary cores, geophysical measurements, and optically stimulated luminescence (OSL) dating. The results show that the Moravian Sahara represents a multigenerational transverse dune complex formed by winds blowing approximately from the north and west. The topography and abundant sand sources also controlled the resulting spatial pattern of the dunes. For example, katabatic winds blowing from the north from the FIS would not be able to propagate to the Moravian Sahara without interacting with the lowland system connecting the North European Plain and the Pannonian Basin. Multigenerational development of the dune field was further confirmed by the results obtained from geophysical measurements, sedimentary core descriptions, and OSL dating. Aeolian activity in the Moravian Sahara occurred between the Last Glacial Maximum (LGM) and Younger Dryas and peaked during the Oldest Dryas. A comparison with other Central European dune fields revealed that this temporal development corresponds with the localities in the Pannonian Basin and slightly precedes the formation of similar landforms in the European Sand Belt. A combination of OSL dating and other analysis results shows that wind blowing from the north formed the dunes between the LGM and the early stages of the Oldest Dryas. Later, westerlies formed the younger generation of transverse dunes and they have been dominant in Central Europe since then.

Keywords

cold-climate aeolian dunes, transverse dunes, Last Glacial, Central Europe, OSL dating, geophysical methods, atmospheric circulation change, palaeoenvironmental reconstruction, near-surface wind modelling, GIS analysis, periglaciální eolické duny, příčné duny, poslední doba ledová, střední Evropa, OSL datování, geofyzikální metody, změna atmosférické cirkulace, paleoenvironmentální rekonstrukce, modelování přízemního pole větru, GIS analýzy

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 23. 4. 2024

Thesis defence

• Date of defence: 21. 6. 2024
• Supervisor: doc. Mgr. Daniel Nývlt, Ph.D.
• Reader: RNDr. Jan Hošek, Ph.D., PhD. Krisztina Sebe

Masaryk University

Faculty of Science

Doctoral programme / field:
Physical geography / Physical geography