J. Madarás 1 , F. Marko 2 , R. Vojtko 2 , A. Šedivá – Kohoutová 3 & L. Pekárik 3

1. Zmena rozvodia Popradu a Hornádu v kvartéri: príklad neotektonických pohybov na vikartovskom zlome v pohorí Kozie chrbty (Západné Karpaty) J. Madarás1, F. Marko2, R. Vojtko2, A. Šedivá – Kohoutová3& L. Pekárik3 1Štátny geologický ústav Dionýza Štúra, Bratislava 2Katedra geológie a paleontológie, Prírodovedecká fakulta UK, Bratislava 3Ústav zoológie, Slovenská akadémia vied, Bratislava APVV 0158-06 NEOTACT VEGA 2/0037/08 2. Otevřený kongres České geologické společnosti a Slovenskej geologickej spoločnosti, 21.-25.9. 2011 Monínec Zmena rozvodia Popradu a Hornádu v kvartéri

2. Tieňovaná reliéfna mapa strednej časti Slovenska. Študovaná oblasť s vyznačením vikartovského zlomu (VIF) je vyznačená rámčekom (Vojtko et al., 2011) Zmena rozvodia Popradu a Hornádu v kvartéri

3. Recentné povodia a rozvodia riek: 1 Dunajec 2 Váh 3 Hron 4 Poprad 5 Hornád 6 Hnilec 7 Torysa 1 a 4 – úmorie Baltického mora; 2,3,5,6,7 – úmorie Čierneho mora Mapa geomorfologických jednotiek a povodia riek. Hrubá čierna čiara vyznačuje hlavné európske rozvodie v strednej Európe; severná časť patrí k úmoriu Baltického mora, južná k úmoriu Čierneho mora. Tenké čiary vyznačujú hranice geomorfologických jednotiek (Vojtko et al., 2011). Zmena rozvodia Popradu a Hornádu v kvartéri

4. Zjednodušená geologická mapa a ideový profil v oblasti Kozích chrbtov (modifikované podľa Biely et al., 1992; Gross et al., 1999; Mello et al., 2000) – Vojtko et al., 2011 Zmena rozvodia Popradu a Hornádu v kvartéri

5. Južný okraj sedla Vysová s visutou terasou amputovanou z juhu vikartovským zlomom Mapa riečneho terasového systému v oblasti sedla Vysová a lokalizácia vrtov V-1 až V-3 (Vojtko et al., 2011) Zmena rozvodia Popradu a Hornádu v kvartéri

6. Horninový záznam vrtu V-3 s lokalizáciou odberu vzoriek z aluviálneho ílovito –piesčitého horizontu (Vojtko et al., 2011) Zmena rozvodia Popradu a Hornádu v kvartéri

7. IRSL vekové rozpätie fosílnych riečnych sedimentov súvisiace s vekom aktivity vikartovského zlomu (VIF) v porovnaní s krivkou klímy (podľa Gibbard a Cohen, 2008), ktorá zodpovedá zistenému spoločenstvu peľových spór paliny (Artemisia), brezy (Betula), lipnicovej trávy (Poaceae) a borovice (Pinus) (Vojtko et al., 2011) Zmena rozvodia Popradu a Hornádu v kvartéri

8. Geologickým, geomorfologickým, geochronologickým a paleobotanickým • výskumom bolo preukázané: • - visuté paleoúdolia Vysová (a s veľkou pravdepodobnosťou aj Kvetnica) • boli počas veľkej časti kvartéru riečnymi údoliami paleoHornádu, • resp. Vernárskeho potoka • - OSL (kremeň) a hlavne IRSL (živec) datovanie aluviálnych sedimentov, • podporené paleobotanickým výskumom peľových spór stanovilo vek • riečnych sedimentov do interglaciálu riss – wurm • (cca 130 – 140 ka) • - neotektonická (mladokvartérna) aktivita • vikartovského zlomu a výzdvih paleoúdolí Vysová (a Kvetnica) o 105 – 135 m nad • dnešnú úroveň terénu poukazuje na relativnu rýchlosť pohybov na zlome • 0,8 – 1 mm ročne (pokles, resp. výzdvih) • mladosť reliéfu Kozích chrbtov a recentný pohyb na zlome zaraďujú • vikartovský zlom medzi najmladšie aktívne zlomy • v centrálnych Západných Karpatoch Zmena rozvodia Popradu a Hornádu v kvartéri

9. Popradská kotlina Kozie chrbty Hornádska kotlina Nízke Tatry Digitálny model reliéfu (DMR) s naznačenou sieťou zlomov Zmena rozvodia Popradu a Hornádu v kvartéri

10. sedlo Vysová sedlo Kvetnica Kozie chrbty z Hornádskej kotliny (pohľad z juhu na sever) sedlo Kvetnica sedlo Vysová Kozie chrbty z Popradskej kotliny (pohľad zo severu na juh) Zmena rozvodia Popradu a Hornádu v kvartéri

11. S N Cross section river Hornád Vikartovce fault

12. S N Location of sampling for OSL dating change of river course to the East alluvial sediments of paleo-Hornád river

13. Charakteristický je strmý južný svah (zlomový) a mierny severný svah pohorí Tilting – rotácia blokov (model podľa Marko, 1995) Zmena rozvodia Popradu a Hornádu v kvartéri

14. Výsledok rotácie blokov: veľká mierka (Tatry), stredná mierka (Kozie chrbty), malá mierka (pahorky v Hornádskej kotline) Foto: lacitot (panoramio) Zmena rozvodia Popradu a Hornádu v kvartéri

15. Ďalším okruhom otázok bolo: • Je možné preukázať aj zmenu rozvodia riek Poprad a Hornád? • Skutočne tiekol Hornád do Popradu? • Nemohol tiecť horný Poprad spolu s Hornádom smerom na východ • cez Slovenský raj? • Kedy sa obe povodia definitívne oddelili? • Aký je možný scenár opätovnej zmeny rozvodí? Zmena rozvodia Popradu a Hornádu v kvartéri

16. Interdisciplinárna pomoc zoológov Zmena rozvodia Popradu a Hornádu v kvartéri

17. Modelový druh: SLÍŽ SEVERNÝ č.: MŘENKA MRAMOROVANÁ (Barbatula barbatula) Vyskytuje sa v menších tečúcich čistých vodách so štrkovitým alebo skalnatým podložím (t.j. horný Hornád a horný Poprad). Cieľom genetickej časti štúdie bolo zistiť genetickú variabilitu a vzťahy medzi rybími populá- ciami oboch povodí. Na detekciu stôp potenciálneho toku génov sa využil mitochon- driálny gén i jadrové markery, vrátane mikrosatelitov. Zmena rozvodia Popradu a Hornádu v kvartéri

18. Analýza mikrosatelitov- výstup z programu STRUCTURE Jasne oddelené dve genetické skupiny, zodpovedajúce povodiam riek Poprad a Hornád. Viditeľný je ale aj určitý stupeň hybridizácie medzi oboma skupinami, keďže niektorí jedinci sa zdajú byť miešaného pôvodu. Každý jedinec je reprezentovaný vertikálnou čiarou. Zmena rozvodia Popradu a Hornádu v kvartéri

19. Závery genetického štúdia: • - bola potvrdená silná diferenciácia oboch populácií do takej miery, • že každé povodie nesie v súčasnosti charakteristickú genetickú líniu • slíža severného; • - špecifické genetické línie svedčia o odlišnej evolučnej histórii oddelených • populácií a tiež odlišných refúgiách; • genetická analýza však odhalila i stopy toku génov medzi oboma povodiami • v nedávnej minulosti; • prítomnosť hybridov oboch línií v potokoch povodia rieky Poprad indikuje • imigráciu rýb horného Hornádu cez rozvodie. Výskyt hybridov (resp. halotypov • typických pre hornádsku líniu) bol zistený v piatich z desiatich študovaných • lokalít povodia Popradu a predstavovali 7,3% chytených jedincov; • na druhej strane rozvodia (v povodí Hornádu) bol nájdený jediný mitochondri- • álny halotyp, patriaci do popradskej línie, ktorý bol však nesený len jedným • jedincom. Neboli zistené žiadne stopy jadrovej introgresie. Zmena rozvodia Popradu a Hornádu v kvartéri

20. Genetické štúdiá nenápadného slíža severného potvrdzujú hypotézu, že v nedávnej geologickej histórii tiekol Hornád do Popradu... Čo na to geológia? Štúdium obliakového (valúnového) materiálu riečnych terás Popradu a Hornádu hovorí presný opak... My však vieme tento zdanlivý rozpor vysvetliť! Zmena rozvodia Popradu a Hornádu v kvartéri

21. Poprad Posudzovaný je úsek dnešného toku Popradu od mesta Poprad, resp. Kežmarok smerom na SV – Nižné Ružbachy, Starú Ľubovňu. Tretia vysoká terasa (spodný pleistocén – mladší stupeň günzu) petrograficky nie je preukázaný prínos materiálu z Tatier (hlavne granitoidy) Vrchné terasy (stredný pleistocén – mindel) ojedinele granity z Tatier glacifluviálne hrubé až balvanité štrky sa zistili na terajšom gánovskom rozvodí medzi Popradom a Hornádom; náplavy v priestore mesto Poprad –juh a gánovské rozvodie sú silne polymiktné, s prevahou granitoidov 1.a 2. stredné terasy (stredný pleistocén – starší riss) len ojedinele z granitoidov 3. stredné terasy (stredný pleistocén – mladší riss) hojné sú granitoidy najmä na báze súvrstvia dnes len sčasti prietočná dolinka, využitá pre hlavnú trasu železnice v mladšom risse nepochybne súvisela z prítokom Popradu z juhu a odtokom Kvetnickej doliny na sever; v priestore sídliska Poprad – juh miešanie sedimentov obliakov granitoidov, kryštalických bridlíc, melafýrov, kremencov, vápencov, pieskovcov a ílovcov paleogénu; predpokladaný tok paleo Hornádu do Popradu Nadnivná, resp. nízka terasa; dnová akumulácia nív (vrchný pleistocén – würm) prevládajú granitoidy Zmena rozvodia Popradu a Hornádu v kvartéri

22. Hornád Posudzovaný je úsek dnešného toku Hornádu od Betlanoviec, resp. Hrabušíc a Spišskej Novej Vsi smerom na V, po Spišské Vlachy. Najvyššie terasy (spodný pleistocén – günz) značne navetraný obliakový (valúnový) materiál; rezistentné voči zvetraniu ostali len kremene a kremence; iný materiál (napr. z granitoidov) ak bol prítomný je úplne rozvetraný a rozpadnutý formovanie epigenetického prielomu Hornádu v Slovenskom raji medzi Hrabušicami a Čingovom formovanie najväčších jaskynných koridorov a úrovní (4. jaskynná úroveň v Stratenskej jaskyni – Tulis a Novotný, 1989) Vyššie stredné terasy (stredný pleistocén – mindel) dobre opracované obliaky granitoidov Stredné terasy (stredný pleistocén – riss) dominujú granitoidy Nízke terasy (vrchný pleistocén – riss-würm, až starší würm) obliakovom materiáli v západnej časti prevládajú granitoidy Dnová akumulácia nív (vrchný pleistocén - spodnejšia časť würmu) menej granitoidy Sedimentačný pokryv nív (holocén) bez granitoidov Zmena rozvodia Popradu a Hornádu v kvartéri

23. Paleo Hornád bol počas dlhého kvartérneho obdobia, pravdepodobne až takmer do konca würmu dotovaný vodou paleo Popradu, čo by vysvetľovalo aj vysokú eróznu schopnosť pri zahlbovaní sa v dnes takmer 150 metrov hlbokom epigenetickom údolí – prielome Hornádu cez karbonátové mezozoické komplexy Slovenského raja medzi Hrabušicami a Čingovom pri Spišskej Novej Vsi. Koncom würmu neotektonické zmeny v Podtatranskej kotline spôsobili postupné odškrtenie dotovanej vody a prísun granitoidného materiálu z paleo Popradu a zníženie eróznej a akumulačnej schopnosti paleo Hornádu. Zmena rozvodia Popradu a Hornádu v kvartéri

24. Stredný tok Popradu bol až do mladšieho rissu, resp. würmu len riekou, ktorá erodovala a akumulovala materiál najmä z miestnych, málo vzdialených zdrojov flyšových súvrství vnútrokarpatského paleogénu. Až po definitívnom odškrtení toku horného Popradu do Hornádu v dôsledku stúpajúceho hrastu Kozích chrbtov sa formoval tok rieky v súčasnej podobe. Zmena rozvodia Popradu a Hornádu v kvartéri

25. Recentná situácia v povodí Popradu a Hornádu Paleo situácia v povodí Popradu a Hornádu (gunz – riss) Zmena rozvodia Popradu a Hornádu v kvartéri

26. Hranica recentného rozvodia medzi úmorím Baltického a Čierneho mora Hranica paleo rozvodia medzi úmorím Baltického a Čierneho mora Zmena rozvodia Popradu a Hornádu v kvartéri

27. Kľúčovou sa javí otázka komunikačného koridoru medzi riekami Hornád a Poprad. Z paleogeografického pohľadu, ako aj zo súčasnej výšky rozvodí (len 15 - 30 m) medzi Popradom a prítokom Hornádu – Gánovským potokom, je vysoko pravdepodobnou komunikačnou spojkou údolie Gánovského potoka; ten cez krátky prielomový úsek cez Kozie chrbty medzi Hôrkou (Primovcami) a Betlanovcami je prepojený s Hornádom. Prielomový úsek cez Kozie chrbty mohol byť krátkym antecedentným údolím erodovaným oveľa aktívnejším tokom paleo Popradu už v staršom kvartérnom období. Týmto údolím sa vracali späť na juh aj toky horného paleo Hornádu (resp. potoku Bystrá, paleoúdolie Vysová) a tok Vernárskeho potoka (paleoúdolie Kvetnica), ktoré ústili nakrátko do Popradu. Spočiatku – možno už období mindelu, určite v risse – sa toky tečúce na sever cez dnešné Kozie chrbty stihli zarezávať do stúpajúceho hrastu Kozích chrbtov, vo würme už táto komunikácia bola prerušená a bývalé riečne údolia ostali „zavesené“ v pohorí. Vtedy sa aj definitívne ustálil v smere V-Z tok dnešného horného Hornádu. Zmena rozvodia Popradu a Hornádu v kvartéri

28. Gánovce pri Poprade – komunikačný koridor horného paleo Popradu a horného paleo Hornádu v kvartéri (pohľad na západ) Zmena rozvodia Popradu a Hornádu v kvartéri

29. Gánovce pri Poprade – komunikačný koridor horného paleo Popradu a horného paleo Hornádu v kvartéri (pohľad na východ) Zmena rozvodia Popradu a Hornádu v kvartéri

30. Prielomové údolie dnešného nevýrazného Gánovského potoka cez východné ukončenie Kozích chrbtov medzi Hôrkou a Betlanovcami Pravdepodobný paleokoridor horného paleo Popradu a paleo Hornádu cez výbežok Kozích chrbtov späť do Hornádskej kotliny Zmena rozvodia Popradu a Hornádu v kvartéri

31. Aká je neotektonická budúcnosť rozvodia? Na severe (v Popradskej kotline) Gánovský potok prevyšuje koryto Popradu o zanedbateľných 10 m, zatiaľ čo zo strany Hornádu toto prevýšenie dosahuje 60 m (Lacika, 1998). Načapovaním rieky Poprad aktívne erodujúcim Gánovským potokom, umocnenú výškovým rozdielom medzi Popradom a Hornádom, Lacika (l.c.) predpokladá v blízkej geologickej budúcnosti výrazné zmeny dolinovej siete hornej časti povodia Popradu. Je pravdepodobné, že sa povodie Hornádu rozšíri o tretinu povodia Popradu na území Tatier a Podtatranskej kotliny. Týmto sa späť vráti stav medzi Popradom a Hornádom, ktorý bol pred obdobím holocénu, resp. mladšej časti würmu. Zmena rozvodia Popradu a Hornádu v kvartéri

32. Ďakujem za pozornosť Zmena rozvodia Popradu a Hornádu v kvartéri