MASARYKOVA UNIVERZITA PŘÍRODOVĚDECKÁ FAKULTA

Transkript

1 MASARYKOVA UNIVERZITA PŘÍRODOVĚDECKÁ FAKULTA LUDĚK HABRDA Hydrogeologické poměry zřídelní struktury v Karlově Studánce Rešerše k diplomové práci Vedoucí práce: Mgr. Tomáš Kuchovský, Ph.D. Brno

2 Obsah 1 Přírodní poměry zřídelní struktury Geomorfologie Geologie Hydrogeologie Geneze minerálních vod Chemismus minerálních vod Hydrologie Klima Seznam literatury Přílohy

3 1 Přírodní poměry zřídelní struktury 1.1 Geomorfologie Zřídelní struktura v Karlově Studánce leží v centru pohoří Hrubého Jeseníku na východním svahu Pradědu (1492 m n.m.), který je nejvyšší horou této oblasti. Východní svah Pradědu spadá údolím horské říčky Bílá Opava až k obci Karlova Studánka. Vývěry minerálních vod se nacházejí na pravém břehu Bílé Opavy na mírně se svažujícím úpatí vrchu Hradečná (1056 m n.m.). Hrubý Jeseník, jako dominantní pohoří severní Moravy a části Slezska, náleží k nejvýchodnější části subprovincie krkonošskojesenické (Demek a Mackovčin, 2006). 1.2 Geologie Geologicky zřídelní struktura v Karlově Studánce náleží moravskoslezské oblasti, respektive sileziku (Mísař et al., 1983), jehož západní hranice je tvořena nýznerovským a ramzovským nasunutím. Na východě je silezikum omezeno hranicí výskytu kulmu Nízkého Jeseníku. Za jižní hranici je považován systém zlomů, z nichž nejvýznamnější jsou zlom bušínský a zlomové pásmo Hané. Na severu se silezikum noří pod terciérní a kvartérní formace na jih od oderského hlubinného zlomu. Celé silezikum bylo velmi intenzivně deformováno a regionálně metamorfováno. Intenzita starší prevariské regionální metamorfózy se mnoho nemění a odpovídá převážně amfibolitové facii, jen na jihovýchodě keprnické klenby klesá až do facie zelených břidlic. Variská metamorfóza byla v celém rozsahu jaderné série pravděpodobně velmi intenzivní a stará tektonická stavba byla patrně natolik přepracovaná, že došlo k jejímu ztotožnění s mladší stavbou (Cháb a Suk, 1977). Intenzita metamorfózy klesá směrem od západu k východu (Mísař et al., 1983). Oblast zřídelní struktury leží při hranici krystalinika desenské klenby a vrstev vrbenské skupiny (obr. 1). Ty lemují krystalinikum desenské klenby na severu a na východě a představují úplný sedimentární cyklus od transgrese přes prohloubení pánve, provázené iniciálním vulkanismem, k sedimentaci karbonátových hornin a nakonec přechod do diastrofických sedimentů, což značí regresi. Tyto vrstvy jsou tvořeny epizonálně metamorfovanými slepenci, kvarcity, fylity, vulkanity, vápenci a vápnitými dro- 3

4 bami (Pelikán et al., 1964). Ohraničení krystalinika desenské klenby na severozápadě tvoří metamorfované horniny jesenického amfibolitového masivu s výskyty mineralogicky pozoruhodných chloritických, aktinolitických a mastkových zelených břidlic s magnetitem a čočkami mastku. Ke stejným devonským bazickým magmatitům patří patrně i horniny sobotínského amfibolitového masivu ohraňující krystalinikum desenské klenby na jihu (Chlupáč et al., 2002). Na západě je ohraničena skupinou Červenohorského sedla, která vznikla tektonickým spojením hornin desenské a keprnické skupiny (Mísař et al., 1983) a je tvořena hlavně metakvarcity a svory. Dále na jihozápadě tvoří hranici keprnická klenba tvořená proterozoickými varisky silně přepracovanými horninami, jako jsou pararuly, svory různých typů a hojné, tlakem silně porušené ortoruly s mikroklinem (Chlupáč et al., 2002). Obr. 1: Schematická geologická mapa silezika (upraveno podle Aichlera et al., 1994) Desenská klenba je tvořena jadernou jednotkou proterozoického stáří a obalovou jednotkou tvořenou vrbenskou skupinou. V jaderné jednotce rozlišujeme vývoj jednotvárný, tvořený převážně biotitickými pararulami a vývoj pestřejší. Ten je vázaný spíše 4

5 na vyšší části jejího sledu s projevy acidního a intermediárního vulkanismu a s tím spojenými metasedimenty. Zastoupení ortorulových hornin je vázáno zvláště na severní část klenby (Přichystal et al., 1993). Bělský zlom dělí klenbu na dvě části, a to kru Pradědu a kru Orlíku. Obě tyto dílčí jednotky mají odlišnou litologii, méně i stavbu a metamorfózu. Jižní kru Pradědu charakterizuje poměrně monotónní vývoj biotitických pararul, který má ve svrchní části horizont magnetitových rud typu Sydvaranger těžených v lokalitě Vernířovice - Kosaře (Pouba, 1970) a dále horniny acidního a intermediárního vulkanismu a jím ovlivněných metasedimentů. Severní kra Orlíku je svojí litologickou náplní pestřejší. Vedle různých typů desenských biotitických pararul je popsán pestrý sled různých litologických a texturních typů rulových hornin (Přichystal et al., 1993). Značnou roli hrají horniny ortorulového charakteru, jež jsou spolu s migmatity typické hlavně pro severní část této kry (Cháb a Suk, 1977). V pleistocénu byly tyto obě kry vystaveny intenzivnímu mrazovému zvětrávání, což nám dokladují kryoplanační terasy severně od Karlovy Studánky, např. jv. rozsocha Skalnatého vrchu, i mrazové sruby a kryoplanační terasy na Petrových kamenech (Demek, 1969). Kvartérní pokryv okolí Karlovy Studánky tvoří balvanité sutě a fluviální hlinitopísčité až štěrkovité sedimenty údolní nivy Bílé Opavy (Čurda et al., 1994). V místě výskytu minerálních pramenů jsou tyto vrstvy až 20 m mocné (Pelikán et al., 1964). 1.3 Hydrogeologie Bělské zlomové pásmo je uskočené pokračování okrajového zlomu lugika, které se v Hrubém Jeseníku rozšiřuje a dosahuje šířky téměř 8 km. Bělský zlom procházející Karlovou Studánkou ve směru SSZ-JJV přebírá funkci hlavního zlomu. Na tomto zlomovém pásmu, které ve svém jihovýchodním prodloužení směřuje až do oblasti mladovulkanického centra Roudného, dochází k oběhu a posléze i výstupu pramenů studených prostých kyselek (Hynie, 1963). Mimo oblast Karlovy studánky nacházíme vývěry uhličitých vod též v obcích Dolní Moravice, Ludvíkov, Karlov a Suchá Rudná. Ve větší vzdálenosti, ale na stejné zlomové poruše leží vývěry uhličitých vod v lokalitách Domašov, Hraničné Petrovice, Jakartovice, Jamartice, Jánské Lázně, Nová Pláň, Ondrášov, 5

6 Razová a dále pak vývěry v údolí Střední Opavy. Některé z těchto pramenů jsou již v dnešní době zaniklé (Květ a Kačura, 1978 a Zýka, 1961) Geneze minerálních vod Genezi minerálních vod v Karlově Studánce přehledně shrnul Pelikán et. al. (1987). Srážkové vody, spadlé v infiltrační oblasti, zasakují přes kvartérní pokryv do skalního podloží sítí vzájemně komunikujících puklin (obr. 2 a 3). Při sestupu se obohacují o rozpustné složky pocházející z hornin budujících puklinový kolektor. Minerální voda nemá přesně vymezené pásmo tvoření vzhledem k tomu, že je zde značný nadbytek CO 2 oproti množství vody. Minerální vody se tvoří ve větších hloubkách, kde se plyn dostává do styku s vodou. Část minerálních vod pak vzniká na bázi kvartérních sedimentů. Obr. 2: Schematická hydrogeologická mapa lokality Karlova Studánka (upraveno podle Pelikána et al., 1987) Tektonickou zónou tvořenou bělským zlomem je od mladovulkanického centra Roudného přiváděn plynný CO 2, který tyto podzemní vody sytí. K výstupu minerálních vod dochází jak po této tektonické linii, tak i po rozptylových cestách tvořených žílami 6

7 metabazitových hornin (diabasů). Tyto rozptylové cesty mají podstatně vyšší propustnost než okolní fylity (Pelikán et al., 1987). Obr. 3: Geologický řez lokalitou (upraveno podle Pelikána et. al., 1964) Chemismus minerálních vod Minerální voda jímaná v této oblasti je v podstatě jednoho hydrochemického typu, a to kalcium-hydrogenkarbonátová. Rozdílná je celková mineralizace, obsah volného CO 2 a Fe 2+ (obr. 4 a 5). Podzemní vody mělkého oběhu mají celkovou mineralizaci do 100 mg/l, vody z větších hloubek až mg/l. Obsah Fe 2+ nemá takovou závislost a nepravidelně kolísá, přičemž hodnoty jsou velmi variabilní. Objekty ležící na hlavních rozptylových cestách mají obsah volného CO 2 přes mg/l, u objektů ležících na vedlejších rozptylových cestách je obsah volného CO 2 menší. Jeho obsah se řídí vzdáleností od hlavních rozptylových cest (Pelikán et al., 1987). Ze stopových prvků jsou v minerálních vodách dané oblasti zastoupeny stříbro, zinek, měď a olovo (Zýka, 1961). 7

8 leden 05 duben 05 červenec 05 říjen 05 leden 06 duben 06 červenec 06 říjen 06 leden 07 duben 07 červenec 07 říjen 07 leden 08 duben 08 červenec 08 říjen 08 c e lk ov á m ine ra liza c e [m g/l] Obr. 4: Pipperův diagram celkového chemického složení minerální vody S2A Petr (Habrda, 2009) celková m ineralizace P etr Vladim ír datum m ěření [ ] Obr. 5: Vývoj celkové mineralizace (Habrda, 2009) 8

9 1.4 Hydrologie Lokalita zřídelní struktury s infiltrační plochou cca 10,01 km 2 je odvodňována do toku Bílé Opavy pramenící na jižním svahu hory Praděd (obr. 6). Z větší části je porostlá druhotnými monokulturami smrku (85,7 %) a kosodřevinou (2,7 %). Vegetační pokryv horských luk tvoří 9 %, zbytek potom zahrady, vodní a zastavěná plocha (obr. 7). N Obr. 6: Mapa povodí Bílého potoka louky zahrady kosodřevina zastavěná plocha lesy Obr. 7: Procentuální zastoupení pokrytí infiltrační plochy Bílé Opava hraje v režimu podzemních vod roli drenáže. Hladina vývěrů minerálních vod je vysoko nad úrovní vody v tomto toku a vzhledem k velkému spádu řečiště 9

10 nemůže být ovlivněna kolísáním mezi maximálním a minimálním průtokem Bílé Opavy (Pelikán et al., 1964). 1.5 Klima Karlova Studánka patří do oblasti chladné, horské, s průměrnou roční teplotou 5 C (příloha 1) a ročním průměrem srážek mm (příloha 2). Období s průměrnou teplotou nižší než 0 C začíná v listopadu a končí v půlce dubna (Tolasz et al., 2007). Srážky spadlé v tomto chladném období mají největší vliv na obnovu zásob podzemních vod, neboť voda ze sněhové pokrývky při pomalém tání snáze infiltruje. To se projevuje v měsíci dubnu rychlým vzestupem hladiny podzemních vod, které v tomto období dosahují maxima (srovnej Pelikán et al., 1964 a Habrda, 2009). 10

11 2 Seznam literatury Demek J. (1969): Cryoplanation Terraces, their Geographical Distribution, Genesis and Development. Rozpravy Československé Akademie věd, 79, 4. Praha. Demek J. Mackovčin P. Balatka B. Buček A. Cibulková P. Culek M. Čermák P. Dobiáš D. Havlíček M. Hrádek M. Kirchner K. Lacina J. Pánek T. Slavík P. Vašátko J. (2006): Zeměpisný lexikon ČSR, Hory a nížiny. AOPK ČR. Brno Habrda L. (2009): Vývoj kvantitativních a kvalitativních parametrů minerální vody jímané v Karlově Studánce. Bakalářská práce, Masarykova univerzita, Přírodovědecká fakulta. Brno. Hynie O. (1963): Hydrogeologie ČSSR II, Minerální vody. Nakladatelství Československé akademie věd. Praha. Cháb J. Suk M. (1977): Regionální metamorfóza na území Čech a Moravy. Ústřední ústav geologický. Praha. Chlupáč I. Brzobohatý R.- Kovanda J. Stráník Z. (2002): Geologická minulost České republiky. Academia. Praha. Květ R. Kačura G. (1978): Minerální vody Severomoravského kraje. Ústřední ústav geologický. Praha. Mísař Z. Dudek A. Havlena V. Weiss J. (1983): Geologie ČSSR I, Český masív. Státní pedagogické nakladatelství. Praha. Pelikán V. Mašek F. Plesník K. (1964): Výpočet zásob minerálních vod v Karlově Studánce. MS, Přírodovědecká fakulta Masarykovy Univerzity, Brno. Pelikán V. Michele L. Staněk I. Gillová E. Skalský C. Pospíšiplová M. (1987): Informační systém o minerálních vodách, zřídelní oblast Karlova Studánka. MS, závěrečná zpráva, GeoTest Brno. Pelikán V. Běluša L. Doležal V. Hiekl J. Klein F. Loupanec M. (1988): Hydrogeologická měření. SNTL Nakladatelství technické literatury. Praha. Pouba Z. (1970): Precambrian banded magnetite ores of the Desná Dome. Sborník geologických věd, LG, 12, Praha Přichystal A. Obstová V. Suk M. (1993): Geologie Moravy a Slezska. Moravské zemské muzeum. Brno 11

12 Řezníček V. Valeš V. (1966): Zpráva o hydrogeologickém průzkumu lázní Karlova Studánka, etapa IV a V. MS, Přírodovědecká fakulta Masarykovy Univerzity, Brno. Tolasz R. Míková T. Valeriánová A. Voženílek V. (2007): Atlas podnebí Česka. Český hydrometeorologický ústav. Praha. Zýka V. (1961): Minerálna vody ČSSR. Vydavateľstvo Osveta. Bratislava. Mapy Aichler J. Koverdynský B. Mixa P. Pecina V. Večeřa J. ( 1994): Mapa geologických zajímavostí pro turisty, list Jeseníky, 1: Český geologický ústav.praha. Čurda J. Kratochvílová H. Cicha I. (1994): Hydrogeologická mapa ČR, list Bělá pod Pradědem, 1: Český geologický ústav.praha. 12

13 3 Přílohy 1. Průměrná teplota vzduchu 2. Průměrné srážky 3. Zdroj Norbert 4. Zdroj S7 Vladimír 5. Pitný pavilon 6. Zdroj S2A Petr 13

14 úhrn [m m ] te plota [s t C ] P R Ů M Ě R N Á TEPLO TA V ZD U C H U roční leden únor březen duben květen červen červenec srpen září říjen listopad prosinec období Příloha 1: Průměrná teplota vzduchu P R Ů M Ě R N É S R Á ŽK Y roční leden únor březen duben květen červen červenec srpen září říjen listopad prosinec období Příloha 2: Průměrné srážky 14

15 Příloha 3: Zdroj Norbert Příloha 4: Zdroj S7 Vladimír 15

16 Příloha 5: Pitný pavilon Příloha 6: Zdroj S2A Petr 16