K rozšíení poznatk o kvartérních sedimentech na erveném kopci v Brn

Transkript

1 K rozšíení poznatk o kvartérních sedimentech na erveném kopci v Brn Jaromír Demek 1, Marek Havlíek 1, Karel Kirchner 2, Slavomír Nehyba 3, Lenka Lisá 4 1 Agentura ochrany pírody a krajiny, poboka Brno,Lidická 25/27, Brno DemekJ@seznam.cz, marek_havlicek@nature.cz, 2 Ústav geoniky AV R, poboka Brno, Drobného 28, Brno kirchner@geonika.cz, 3 Ústav geologických vd PF MU, Kotláská 2, Brno slavek@sci.muni.cz, 4 Geologický ústav AV R, Rozvojová 135, Praha 6-Lysolaje, lisa@gli.cas.cz Úvod: Brnnský prostor na kontaktu Dyjsko-svrateckého úvalu a Bobravské vrchoviny, s pestrou geologickou stavbou, složitou tektonikou a se soutokem významných ek Svitavy a Svratky, prodlal v kvartéru velmi složitý a dynamický vývoj, proto mu byla vnována geomorfology i kvartérními geology prbžná pozornost (nap. Zapletal , íkovský 1932, 1933) Zejména významné bylo zkoumání systém íních teras a sprašových pokryv (Demek. Kukla eds. 1969, Musil 1982). Zvlášt intenzivn i díky existujícím rozsáhlým odkryvm ve štrkovnách (nap. tuanská terasa) byly studovány terasy Svitavy. íní terasy Svratky jsou poznány podstatn mén, existují starší systematické práce (nap. íkovský 1932, Zapletal ), které je však poteba revidovat a ada dílích poznatk z druhé poloviny 20. století. Širší pohled poskytují pouze publikace Musila ed. (1982) a nová práce Müllera, Nováka et. al. (2000). Proto každé další poznatky o íních sedimentech i ostatních kvartérních uloženinách ve svrateckém údolí pispjí k dalšímu poznání vývoje svrateckého údolí, jeho srovnání s vývojem údolí Svratky a k doplnní složité mozaiky poznatk o geomorfologickém vývoji brnnského prostoru. Významnou možnost pro poznání kvartérních sediment na pravobeží Svratky poskytlo staveništ obytných dom, které realizuje firma Rentalkon Developerská s.r.o. z Brna Pisárek, na jihovýchodním svahu erveného kopce (východní okraj Kohoutovické vrchoviny). Komplexní vyvýšenina erveného kopce (311,4 m n.m.) tvoí protáhlý hbet mezi Pisáreckou kotlinou na severu a nižším terénem Modické pahorkatiny na jihu. Souasná eka Svratka pi vstupu do Pisárecké kotliny náhle mní smr toku ze smru S - J na V - Z. Této náhlé zmn smru toku badatelé vnovali pozornost již díve a uvažovali o toku pleistocenní Svratky po jižních svazích erveného kopce tzv. novolískoveckým údolím (nap. íkovský 1932, str. 15,1933, str. 9). Od léta 2004 byl pi postupném zakládání obytných dom v píkrém svahu komplexní vyvýšeniny erveného kopce nad ulicí Vinohrady v Brn Stýicích nad domy.p. 10/783 a 12. odkrýván stupovitý profil kvartérními sedimenty. Tento profil se nachází v rozsahu nadmoských výšek 216 až 250 m, stupn jsou až 17 m vysoké. Zemní práce pokraují i lednu a únoru 2005 a jsou stále dokumentovány. V pedkládaném píspvku se budeme vnovat fluviálním sedimentm, které interpretujeme jako íní terasy Svratky a vátým pískm, které tvoí v nejvyšší ásti stupovitého profilu výrazné tleso. Základní geologické a geomorfologické pomry zájmového území: Przkum byl z metodického hlediska založen na popisu kvartérních profil, odbru vzork a fotodokumentaci. Následovaly orientaní petrografické valounové analýzy vzork (analyzovány klasty zrnitostní frakce 4 64 mm) a jejich interpretace. Pro studium vátých písk zahrnovala metodika 1. detailní makroskopické popisy; 2. sítování mokrou cestou na frakce 0,063-0,250mm a 0,250-0,500mm; 3. separace frakce 0,063-0,250mm v tžké kapalin (Tetrabrommethan, D=2.964 g/m 3 ; 3. Mikroskopický popis tžké prsvitné frakce pod polarizaním mikroskopem; 4. povaení frakce 0,250-0,500mm v HCl; 5. runí separace kemenných zrn, lepení na uhlíkovou pásku; 6. studium kemenných zrn na skenovacím mikroskopu BS 340, SEM, 20KW, 1nA na katede biologie PF MU v Brn (technik J. Butula). Do hodnocení staveništ bytových dom jsme rovnž zahrnuli získané podklady o inženýrsko-geologickém a geofyzikálním przkumu (Fojtík 2003, Frolka, Janovi 2004). V rámci Ústavu geoniky AV R je przkum podporován grantovým projektem GA R 205/03/0211 a výzkumným zámrem AVOZ V rámci Ústavu geologických vd PF MU je studium podporováno grantovým projektem GA R 205/03/1204. V rámci Geologického ústavu AV R je projekt podporován nestátní spoleností Archaia Brno o.p.s. a výzkumným zámrem AVOZ Staveništ bytových dom je situováno na píkrém jihovýchodním svahu severovýchodního výbžku komplexní vyvýšeniny ervený kopec (311,4 m n. m). Píkrý svah pechází zhruba v nadm. výšce 250 m do mírn zvlnného hbetu, zásti narušeného kamenolomy. Jižní svah byl prakticky v celém rozsahu pemodelován tžbou spraší (stará cihelna). V dolní ásti byly pi stavebních pracích odkryty zbytky starých sklep (cca 225 m n. m.). Staveništ je ukoneno ulicí Vinohrady, kde je i vjezd do areálu (221 m n. m.). Stavební práce šly až pod úrove ulice a konily septikem s kanalizací v nadm. výšce 216 m. O složitosti zástavby a poloze jednotlivých objekt podává pehled obr. 1, v návaznosti na oznaení stavebních objekt jsou uvádny i popisy v následujícím textu. Jižn od popisovaného odkryvu jsou zbytky svtoznámé kvartérní lokality známé jako Kohnova cihelna (nap. Demek, Kukla eds. 1969, Musil 1982).

2 Skalní podloží zájmové lokality tvoí spodnodevonské ervenohndé kemenné slepence a arkózy, které byly tženy v opuštných kamenolomech na severním a východním svahu. Skalní podloží se na staveništi píke sklání k jihovýchodu a jeho povrch je zvlnný. Stedem staveništ probíhá od SZ k JV úpad. Spodnodevonské horniny jsou siln tektonicky porušené, místy rovnž zvtralé s výskytem ostrohranných balvan. Zvtráváním rozšíené trhliny rozvtralého skalního podloží obsahovaly místy mastné ervené jílovité (lateritické) zvtraliny. V horní ásti staveništ pi zakládání dom D3 a D4 bylo odkryto zvlnné skalní podloží spodnodevonských klastik ( m n. m.), místy se ve sníženinách vyskytovaly svtležluté dobe tídné písky, které jsou azeny k ottnangu (ústní sdlení P. Petrová, M. Bubík GS Brno). Výsledky a diskuse: Ve stavební jám pro objekt D3 byl popsán nejdelší neperušovaný profil (expozice profilu k JV, smr profilu SV-JZ). Nadmoská výška 250 m (dle sdlení stavební firmy) 0,00 0,15 m - erný, humózní horizont 0,15 3,00 m - rezavohndá až svtlehndá, vápnitá spraš 3,00 8,00 m - svtlehndé, vápnité váté písky 8,00 8,20 m - písitohlinitá, rezavohndá zemina (soliflukcí rozvleený pdní horizont) 8,20 8,30 m - jemný, hndý, vápnitý písek s polohami štrík 8,30-8,55 m - hndý, fluviální štrk pestrého petrografického složení 8,55 8, 70 m - rezavohndý, fluviální štrk pestrého petrografického složení 8,70 9,20 m - zelený silt 9, ,30 m - svtlešedé, fluviální štrky etáž 240,80 m n. m. 9,30 10,10 m - svtlešedé až šedé hrubozrnné písky až písité štríky pestrého petrografického složení, drobná pravidelná laminace 1 až 2 cm mocných vrstev 10,10 10,45 m - hndé, písité fluviální štrky s dobe opracovanými valouny pestrého petrografického složení s ostrohrannými úlomky spodnodevonských klastik 10,45 10,60 m - šedý, jemný, laminovaný písek 10,60 10,80 m - šedý, písitý fluviální štrk pestrého petrografického složení s valouny spodnodevonských bazálních klastik, na bázi 10,80 11,20 m - šedý, jemný písek, laminovaný 11,20 11,25 m - písitý štrík (valouny spodnodevonských klastik) 11,25 11,80 m - šedý, jemnozrnný, fluviální písek, laminovaný 11,80 11,85 m - šedý až tmav šedý, písitý štrík 11,85 12,40 m - šedý, jemný písek 12,40 12,70 m - šedý až rezav hndý, hrubý, fluviální štrk s pímsí písku, na bázi místy ostrohranné úlomky bazálních klastik, v delší ose až 25 cm. Báze této vrstvy nerovná, mocnost vrstvy se v profilu mní. 12,70 13,50 m - svtle rezavý až rezavý, fluviální písek, na bázi hutný, s ojedinlými balvany bazálních spodnodevonských klastik (výjimen až 50 cm v delší ose) 13,50-13,60 m - rezavý písek s opracovanými štrky a balvany spodnodevonských slepenc 13,60 15,40 m - siln rozvtralé spodnodevonské slepence a arkózy V týlové stn staveništ v objektu D3 leží povrch fluviálních štrk v nadmoské výšce 241,80 m. Báze se pak nachází ve výšce 236,50 m n. m.. V západní stn výkopu pro dm D3 v horní ásti lokality bylo nalezeno štrkové tleso, jehož povrch se ve výkopu sklánl z výšky cca 237,55 m n.m. blízko týlové stny smrem k JV. Ve vzdálenosti 7,70 m od týlové stny povrch ležel ve výšce 237 m n. m. (tj. cca 40 m nad nivou eky Svratky). Zde terasa konila stupnm a navazovaly na ní váté písky. Báze štrk nebyla bohužel odkryta. Ve východní stn ležel povrch štrk v nadmoské výšce 237 m, báze ve výšce 236,55 m n. m. a klesala oste smrem k JV. Povrch skalního podloží byl zvlnný. Na bázi fluviálních štrk ležely velké balvany spodnodevonských hornin. Ve východní stn výkopu pro sousední dm D4 byl situován povrch štrk v nadmoské výšce 234,45 m a báze ve výšce 232,60 m n. m. Povrch tohoto štrkové tlesa se tedy sklání od SZ k JV. Fluviální štrky a písky byly nalezeny i ve výkopech, níže na píkrém jižním svahu, smrem k ulici Vinohrady. V západní ásti staveništ u domu B1 byly odkryty siln zvtralé slepence. Zvtráváním rozšíené pukliny byly vyplnné ervenými lateritickým zvtralinami. V této ásti staveništ mezi budoucími objekty D1 a C4 ležely na zvlnném skalním povrchu fluviální štrky, jejichž povrch se nacházel zhruba v nadm. výšce 234 m (tj. cca 37 m nad nivou eky Svratky) a báze v cca 232 m n. m. V rozsáhlém výkopu pro podzemní garáž (objekt A2 pod domem A1) byly nalezeno tleso polymiktních fluviálních štrk jejichž povrch ležel ve výšce 219 m n. m. (tj. cca 22 m nad nivou Svratky). V levém (severozápadním) rohu výkopu byla jejich báze odkryta ve výšce 217,95 m n.m. Celá mocnost štrk však nebyla odkryta. Ve vrtu V-1, situovaném ve východní ásti objektu A1, byl povrch štrk zastižen na k. 214,5 m a báze na k. 213,7 m. Ve vrtu V-3 situovaném výše na svahu, ležel povrch štrk ve výšce 213,9 m n. m. a báze ve výšce 209,9 m n. m. (Fojtík 2003).

3 V týlové stn objektu D3 (s pokraováním v objektu D4) bylo identifikováno cca 4-5 mocné tleso vátých písk (viz výše). Jedná se návj písito-prachovitých vrstevnatých sediment žlutohndé barvy. V tchto sedimentech jsou zetelné deluviální až deluviofluviální vložky sediment. Zhruba uprosted profilu nasedají na tleso vátých písk spraše. Z dané pozice vátých písk lze usuzovat na stáí písk, genezi i provenienci materiálu. Stáí vátých písk je evidentn pleistocénní (würm). Spodní hranice stáí písk je omezena stáím terasy na které leží. Svrchní hranice je dána stáím nadložních spraší. Vzhledem k tomu, že takto mocné pokryvy vátých písk na Svratce známe pouze z jižní ásti Dyjsko-svrateckého úvalu (okolí Pouzdan prozatím nejsevernji popsaný profil vátými písky -Musil 1993), mžeme tyto považovat za nejsevernjší výskyt vátých písk v údolí Svratky. Z existence deluviálních sediment usuzujeme na perušování eolické sedimentace svahovými procesy. Pítomnost deluviálních vložek, které v nadložních spraších chybí, indikuje mén stabilní sedimentární prostedí. Sedimentace vátých písk tedy pravdpodobn probíhala v teplejší a humidnjší fázi. Transport, jak deluviálního tak eolického materiálu, je oproti spraším otázkou kratšího asového úseku. Probhl jen na velmi malou vzdálenost, nebo kemenná zrna nevykazují tém známky eolického transportu. Podle zaoblení a povrchových mikrostruktur byla kemenná zrna vyváta z nivních sediment, v tomto pípad eky Svratky. Tvar návje vátých písk indikuje smr vtru od V k Z. Oproti tomu smr vtru, který transportoval nadložní spraše (Krystková, 1969, Cílek, 2001) ml opanou tendenci, tzn. od západu na východ. Existenci blízké stratigrafické pozice vátých písk a spraší v této poloze lze vysvtlit rozdílnou rychlostí transportního média (tzv. lokální boue Musil, Valoch 1954), ale i rozdílnou proveniencí materiálu. Písitý materiál pochází pevážn z fluviálních sediment ek (Minaíková, Navrátilová 1969), naopak zdrojový materiál spraší této oblasti je nutno hledat v eluviích nejbližších krystalinik (Lisá 2004, Krystková 1969). Dokumentované fluviální štrky a písky považujeme na základ valounové analýzy za terasové sedimenty eky Svratky. Orientaní valounová analýza ukazuje na naprostou dominanci metamorfovaných hornin. V desítkách procent jsou zastoupeny nejrznjší typy rul. Významné je také zastoupení blavého ( mléného ) kemene. V jednotkách procent jsou pítomny kvarcity, svory a fylity. Stabilní zastoupení v jednotkách procent mají naervenalé granitoidní horniny a pegmatity. Obdobné procentuální zastoupení vykazuje valounová asociace štrkopísk nízké terasy Svratky (Karásek 1996). Ojedinlá je pítomnost granulitu, metabazitu, kemenného pískovce, arkózy. Valouny jsou jako celek dobe zaoblené. Pítomnost ostrohraných a poloostrohraných klast je v prvních procentech. Výsledky lze interpretovat jako doklad zdroje pedevším z metamorfovaných hornin krystalinika eského masívu (svratecká klenba moravika, svratecké krystalinikum). Dalšími zdrojovými oblastmi byly pak horniny brnnského masivu a klastické sedimenty spodního paleozoika z nejbližšího okolí zájmové oblasti. Uritou roli hrály i sedimenty Boskovické brázdy. Lokalizace tchto zdrojových oblastí odpovídá íní síti svrchního a stedního toku eky Svratky. Nejvýše položenou terasu na staveništi v týlové stn objektu D3 (povrch terasy 241,80 m n. m., báze 236,50 m n. m.) paralelizujeme ve shod s terasovými štrky z Kohnovy cihelny (Musil, 1982, str. 264) s tuanskou terasou eky Svitavy. Protože je však tuanská terasa výrazným specifikem pro vývoj Svitavy, navrhujeme pro tuto terasu Svratky název vinohradská terasa. Datování nižších teras je složité, protože na rozdíl od Kohnovy cihelny, byl ve spraších na staveništi nalezen jen jeden pohbený horizont, který byl antropogenn znan narušený. Ve spraších byly nalezeny postkryogenní textury, které svdí o hlubokém promrzání a o pítomnosti permafrostu ve würmu. V nejnižší ásti staveništ ve výkopu pro septik - tsn u domu p.10/783 na ulici Vinohrady byly nalezeny velmi zajímavé polohy neogenních štrk a písk. Jejich vrstvy byly strm uklonny a pekryty horizontáln uloženou polohou téglu spodního badenu a spraší (k. 216 m n. m.). Podle geofyzikálního przkumu (Frolka, Janovi 2004) iní mocnost neogenních sediment na staveništi kolem 5 m a spoívají na devonských sedimentech. Podle úklonu neogenních vrstev se mže jednat o podmoské skluzy na píkrém svahu. Závr: Koryto Svratky probíhalo v brnnském prostoru ve spodním kvartéru po jižním svahu erveného kopce. Na základ polohy fluviálních štrk a písk nalezených v horní ásti staveništ cca 40 m nad dnešní nivou Svratky i ve výkopech níže na píkrém jihovýchodním svahu smrem k ulici Vinohrady (fluviální sedimenty v úrovních cca 37 m a 22 m nad dnešní nivou Svratky) usuzujeme, že se koryto Svratky posunovalo po svahu smrem k jihu až jihovýchodu. Opuštná koryta byla vyplována a teleskopicky pekrývána vátými písky a spraší. Tleso vátých písk pekrývající nejvyšší íní vinohradskou terasu vzniklo za spolupsobení eolických a deluviálních faktor. Transport materiálu probhl na velmi krátkou vzdálenost a je výsledkem lokálních bouí v rámci teplejších a humidnjších podmínek. Vývoj toku eky Svratky ve spodním kvartéru v brnnském prostoru byl zejm znan složitý. Je otázkou, zda v dob kdy eka Svratka tekla po jižním úboí erveného kopce vbec existovala Pisárecká kotlina nebo pípadn byla v té dob vyplnná neogenními sedimenty.

4 Literatura: Cílek V. (2001): The loess of the Bohemian Massif: silt provenance, palaeometeorology and loessification processes. Quaternary International, 76/77: Demek J., Kukla J. (eds.) (1969): Periglazialzone, Löss und Paläolithikum der Tschechoslowakei.Geografický ústav SAV, Brno, 156 s. Fojtík K. (2003): Brno- ervený kopec, ulice Vinohrady. - Inženýrsko-geologický a radonový przkum. Geotechnika, Brno, 24 s. a pílohy. Frolka J., Janovi L. (2004): Bytové domy na erveném kopci Brno- Štýice. Geofyzikální przkum. Gf Instruments, Brno, 8 s. Karásek J. (1996): Valounová analýza asociace štrkopísk nízké íní terasy v Brn Pisárkách. Geologické výzkumy na Morav a ve Slezsku v r. 1995: 16, Brno. Krystková L. (1969): Výsledky výzkumu pestrých sediment západní ásti slezské a magurské jednotky. MS rigorózní práce PF UJEP, Brno. Minaíková, Navrátilová D. (1969): Petrografie kvartérních sediment Záhorské nížiny. MS PF UJEP Brno. Musil R. (1982): Souasný stav poznatk o kvartéru Brnnské kotliny. Studia Geographica, vol. 80: , Geografický ústav SAV, Brno. Musil R. (ed.) (1982): Kvartér Brnnské kotliny Stránská skála IV. Studia geographica 80, 283 s. Musil R. (1993): Geologický vývoj Moravy a Slezska v kvartéru. In: Pichystal (ed.): Geologie Moravy a Slezska, Moravské zemské Muzeum a sekce geologických vd PF MU, Brno, s Musil R. (1997): Tuanská terasa Svitavy v Brn. Geologické výzkumy na Morav a ve Slezsku v r. 1996: 14-17, Brno. Musil R., Valoch K., Neesaný V. (1954): Pleistocénní sedimenty okolí Brna. Anthropozoikum 4: Müller P., Novák Z. a kol. (2000): Geologie Brna a okolí. GÚ, Brno, 90 s. Lisá L. (2004): Exoscopy of Moravian eolian sediments. Bull. of Geosc., 79,3: Lisá L. (2004): Váté písky v Brn? Sborník abstrakt. Konference 10. Kvartér 2004, s. 22, Ústav geologických vd PF MU a eská geologická spolenost, Brno. íkovský F. (1926): Terasy dolní Svitavy a dolní Svratky. Spisy vydávané Pírodovdeckou fakultou Masarykovy university. 67. PF MU, Brno, 17 s. + mapa. íkovský F. (1932): Fluviatilní terasy stední Svratky. Spisy vydávané Pírodovdeckou fakultou Masarykovy university PF MU, Brno, 22 s. íkovský F. (1933): Dolní Svratka. Spisy vydávané Pírodovdeckou fakultou Masarykovy university PF MU, Brno, 27 s. Zapletal L. ( ): Geologie a petrografie okolí brnnského. asopis Moravského zemského musea, XXV: , Brno. Summary Distribution of Quaternary sediments on the ervený kopec (Red Hill) in Brno Complex of Quaternary sediments was exposed on the SE slope of the ervený kopec (Red Hill) in the southern part of the city of Brno. The Hill bedrock is composed of red quartzose conglomerates and arkoses of Lower Devonian age ( Old Red ). The bedrock surface is very uneven. Bedrock was partly covered by Ottnangian deposits in the upper part of the exposure. In the lower part of the locality Badenian deposits were exposed (submarine slump?). The authors found several bodies of fluvial gravels and sands in the exposure deposited as river terraces by the Svratka R.. The highest gravel body (surface cca 241 m a.s.l., base cca 235 m a.s.l.) can be compared with Tuany terrace of the Svitava R. dated paleontologically into Danubian Period. Age of lower gravel and sand terraces is unknown. Pebble analyses have shown composition typical for the Svratka River. Thick aeolian deposits (loess and air-blown sands) cover remnants of fluvial terraces.

5 Obr.1: Situace stavebních objekt v zájmovém prostoru ervený kopec (podle Fig.1: Localization of housing construction in the area of interest on the ervený kopec - Red Hill (after