Terciérní pánve a ložiska hnědého uhlí České republiky

Transkript

1 Terciérní pánve a ložiska hnědého uhlí České republiky

2

3 Terciérní pánve a ložiska hnědého uhlí České republiky Jiří Pešek Josef Adámek, Rostislav Brzobohatý, Miroslav Bubík, Ivan Cicha, Jiřina Dašková, Nela Doláková, Antonín Elznic, Oldřich Fejfar, Juraj Franců, Šárka Hladilová, Katarína Holcová, Josef Honěk, Kerstin Hoňková, Zuzana Jurková, Jiří Krásný, Oldřich Krejčí, Jiří Kvaček, Zlatko Kvaček, Vlastimil Macůrek, Stanislav Opluštil, Radek Mikuláš, Peter Pálenský, Petr Rojík, Petr Skupien, Josef Spudil, Irena Sýkorová, Jan Šikula, Lilian Švábenická, František Titl, Pavla Tomanová-Petrová, Jaroslav Ulrych Vydavatelství České geologické služby Praha 2010

4

5 Obsah Předmluva (J. Pešek) Úvod Stručná geologická charakteristika území České republiky (R. Brzobohatý, J. Pešek) Vulkanismus (J. Ulrych) Křídové a terciérní klima (Z. Kvaček, J. Kvaček, V. Teodoridis, K. Holcová) Hnědé uhlí (J. Pešek, I. Sýkorová) Cenomanská ložiska hnědého uhlí (J. Pešek, J. Krásný, J. Kvaček, M. Svobodová, I. Sýkorová) Podkrušnohorské pánve Severočeská (mostecká) pánev (A. Elznic, V. Macůrek, B. Brož, J. Dašková, O. Fejfar, J. Krásný, Z. Kvaček, R. Mikuláš, J. Pešek, ed., J. Spudil, I. Sýkorová, V. Teodoridis, F. Titl) Sokolovská pánev (P. Rojík, J. Dašková, J. Krásný, Z. Kvaček, J. Pešek, ed., I. Sýkorová, V. Teodoridis) Chebská pánev (P. Rojík, J. Dašková, O. Fejfar, J. Krásný, Z. Kvaček, J. Pešek, ed., I. Sýkorová, V. Teodoridis) Hrádecká část žitavské pánve a uhlonosné relikty terciérních sedimentů v jejím okolí (S. Opluštil, J. Dašková, J. Krásný, Z. Kvaček, J. Pešek, ed., I. Sýkorová, V. Teodoridis) Jihočeské pánve (J. Spudil, J. Dašková, K. Holcová, J. Krásný, Z. Kvaček, J. Pešek, ed., M. Svobodová, I. Sýkorová, V. Teodoridis) Terciérní uhlonosné relikty ve Slezsku (J. Pešek, N. Doláková, I. Sýkorová) Relikty terciéru na území Českého masivu (J. Spudil, Z. Kvaček, J. Pešek, ed., I. Sýkorová, V. Teodoridis) Karpatská předhlubeň a neogén v jejím okolí (P. Pálenský, J. Adámek, R. Brzobohatý, Š. Hladilová, Z. Jurová, J. Krásný, O. Krejčí, J. Pešek, ed., J. Šikula, L. Švábenická, P. Tomanová-Petrová) Vídeňská pánev (J. Honěk, J. Franců, N. Doláková, J. Krásný, R. Mikuláš, J. Pešek, ed., R. Pipík, I. Sýkorová, P. Tomanová-Petrová) Karpatský flyš (M. Bubík, J. Krásný, R. Mikuláš, J. Pešek, ed., L. Švábenická) Přehled ložisek a prognózních zdrojů nerostných surovin vázaných na sladkovodní cenoman a terciér na území České republiky (B. Brož, J. Spudil) ???????? Literatura ?? Rejstřík

6 Seznam zkratek BKK bazální křídový kolektor BKZ bazální křídová zvodeň CF vrtná souprava typu Counterflush CLAMP multivariační program klimatické a listové analýzy CR vrtná souprava typu Crelius ČGS Česká geologická služba ČGÚ Český geologický ústav ČKP česká křídová pánev ČM Český masiv ČR Česká republika DP dobývací prostor DS dubňanská sloj ECE-UN Evropská ekonomická komise Spojené národy GWh gigawatthodina HKČ hovoransko-kyjovská část ChP chebská pánev JLD Jihomoravské lignitové doly JLR Jihomoravský lignitový revír kcal kilokalorie KDČ kelčansko-domanínská část KKZ Komise pro klasifikaci zásob KP karpatská předhlubeň KS kyjovská sloj kwh kilowatthodina Ma milion let MAT průměrná roční teplota MJ megajoule MÚP moravská ústřední prohlubeň MW megawatt MŽP Ministerstvo životního prostředí PUPEL zalesněná část území v jihočeských pánvích RBČ rohatecko-bzenecko-strážnická část SGG Stavební geologie Geotechnika Praha SHP severočeská hnědouhelná pánev SHR Severočeský hnědouhelný revír SNOW mezinárodní standard izotopového složení mořské vody SP sokolovská pánev SRN Spolková republika Německo TJ terajoule ÚVP Ústav pro výzkum paliv VÚHU Výzkumný ústav hnědého uhlí ÚEL územní a ekologické limity vlády České republiky URB typ vrtné soupravy ÚÚG Ústřední ústav geologický VP vídeňská pánev ZPF zemědělský půdní fond ZK Západokarpatská soustava ŽP žitavská pánev

7 Předmluva Palivová základna České republiky (ČR) je nekompletní. Zatímco valnou část ropy a zemního plynu musíme importovat, spotřebu černého i hnědého uhlí zatím kryjeme z vlastních ložisek. Přestože po roce 1989 těžba obou komodit klesla přibližně na polovinu a z cca 31 % elektrickou energii produkují naše jaderné elektrárny, cca 62 % jí stále vyrábíme v tepelných elektrárnách především z hnědého uhlí. Geologickou i ložiskovou problematiku našich svrchnopaleozoických černouhelných ložisek koncem minulého a začátkem tohoto století shrnuli Dopita et al. (1997) a Pešek et al. (2001). Pokud jde o hnědouhelná ložiska ČR, ta byla naposledy podrobněji popsána Havlenou (1964). Později byla detailněji popsána geologie a ložiska severočeské pánve (Malkovský et al. 1985, Hurník 2001) a jihomoravského lignitového revíru (Honěk et al. 2001). Díky grantové agentuře ČR bylo možné v letech (grant č. 105/06/0653) shrnout a novými výzkumy doplnit charakteristiku všech hnědouhelných pánví a uhlonosných i neproduktivních terciérních pánví a reliktů na území ČR. Zpracování textu v předložené podobě, tj. včetně kapitol o reliktech terciéru, karpatské předhlubni a karpatském flyši s minimální nebo prakticky nulovou uhlonosností, a jeho doplnění potřebnou grafikou, tabulkami a fotografiemi umožnily finanční příspěvky vedení Mostecké uhelné společnosti, a. s., Severočeských dolů, a. s., Sokolovské uhelné, právní nástupce, a. s., společnosti Nikon, s. r. o., a vydavatelství České geologické služby. Na jeho přípravě se přímo nebo nepřímo podílela většina geologů a specialistů, kteří se zabývají výzkumem terciéru. Někteří z nich, kteří měli možnost studovat vrtná jádra nebo dnes již dávno opuštěná důlní díla, jsou již v důchodu a byla by obrovská škoda, aby mnohé svoje nepublikované poznatky vzali s sebou na věčnost. Úmrtí RNDr. Stanislava Hurníka, CSc. při řešení tohoto projektu je toho smutným dokladem. Vzhledem k tomu, že projekt byl přijat sekcí technických věd Grantové agentury ČR, je v této knize akcentována nejen ložisková problematika, ale popsány jsou např. i metody průzkumu a těžby, sanace a rekultivace těžbou dotčených území. Třebaže návrh tohoto projektu předpokládal pouze shrnutí dosavadních znalostí o jednotlivých terciérních pánvích a reliktech, byla mj. nově studována jejich hydrogeologie, uhelně petrografický charakter jednotlivých slojí, obsahy síry a majoritních a minoritních prvků ve vzorcích odebraných jak v činných dolech, tak z materiálu získaného z Muzea Vysoké školy báňské Technické univerzity Ostrava, Přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy v Praze a Ústavu struktury a mechaniky hormnin AV ČR. Přípravě tohoto rukopisu velmi napomohla přednostní digitalizace posudků a výpočtů zásob, kterými nám ČGS Geofond usnadnila studium archivních materiálů. Do zpracovávané problematiky jsme považovali za nutné zahrnout i svrchnokřídová hnědouhelná ložiska. Při jejich popisu jsme se na rozdíl od terciérních pánví soustře-

8 8 Terciérní pánve a ložiska hnědého uhlí České republiky dili pouze na produktivní jednotku, tj. perucké vrstvy. Kromě ložisek uhlí jsou, ve smyslu projektu přijatého Grantovou agenturou ČR, ale vzhledem k rozsahu rukopisu a příloh pouze tabelární formou, shrnuta a velmi stručným textem popsána ložiska tekutých a plynných uhlovodíků, nerud a rud (na CD). Výše uvedené tabulky jsou doplněny i o nerudní suroviny vázané na terciérní vulkanity ležící mimo pánve a terciérní relikty a stejně přehledně jsou shrnuta i ložiska uhlí. Všechny tyto komodity jsou také zakresleny buď plošně, resp. tam, kde to vzhledem k rozsahu ložiska nebylo možné, pouze bodově v mapových přílohách. S ohledem na počet nerostných surovin a map, na kterých jsou vyznačeny, bylo nutné do některých map zahrnout nerostné suroviny, které k sobě jak co do geneze, tak co do svého využití vůbec nepatří. Rozsah a předpokládané finanční náklady na vydání této publikace nás přiměly k tomu, abychom do ní tyto mapy přiložili na CD, zároveň také redukovali počty tabulek s výčtem fosilií a fototabulí a také tyto přiložili pouze na CD. Vždyť úplný výčet fosilií zjištěný v jednotlivých pánvích by vydal na samostatnou publikaci. Zpracování zejména ložiskové problematiky terciérních pánví narazilo na řadu problémů jak formálních, tak faktických. Třebaže nejlépe prozkoumané jsou dosud těžené pánve, potýkali jsme se jak s jejich nerovnoměrným pokrytím vrty a důlními díly, tak s různým stupněm věrohodnosti jejich dokumentace. Potvrdil se již dříve známý fakt, že těžební organizace utajují nejen řadu nových údajů, ale obtížně jsou přístupné i některé nepublikované práce dříve financované státem. Z odborné problematiky bylo mj. nutné rozhodnout, zda v textu používat nedávno zavedený termín kenozoikum pro terciér a kvartér, nebo nadále psát o terciéru nejen proto, že to doporučili Chlupáč et al. (2002), ale i z toho důvodu, že by vznikly problémy, kam do tohoto textu zařadit např. oligomiocenní sloje. Určité komplikace souvisí i s rozdílnými názvy stupňů terestrického a parathetydního terciéru. Navíc statigrafická příslušnost některých lokalit zejména terestrického terciéru není jednoznačná, protože se opírá pouze o nálezy fosilní flóry, které mnohdy nejsou zcela průkazné, nebo jsou jejich sedimenty sterilní. Prakticky neřešitelným problémem bylo striktní oddělení reliktů terestrického a marinního terciéru od výběžků terciérních depozit karpatské předhlubně. I když jsou v předloženém textu popsány všechny hnědouhelné pánve na území ČR, hlavní důraz je kladen na pánve těžené, tj. na pánev severočeskou a sokolovskou v Podkrušnohoří a na jihomoravský lignitový revír součást pánve vídeňské. Řešili jsme i problém, zda nadále používat označení severočeská hnědouhelná pánev (SHP), nebo pánev mostecká. Název této pánve jako pánev mostecká, byť i schválený Čs. statigrafickou komisí, nepovažujeme za nejšťastnější mj. i vzhledem k tomu, že v minulosti byla tato pánev označována jako pánev chomutovsko-mostecko-teplická (Havlena 1964), takže název mostecká pánev lze chápat i tak, že se jedná pouze o část pánve severočeské. Mosteckou pánev jako součást SHP chápou i autoři knihy o hnědém uhlí Valášek a Chytka (2009). Na tomto místě považuji za svoji povinnost poděkovat všem spolupracovníkům, kteří se podíleli na přípravě tohoto rukopisu. Ve snaze o jeho pokud možno jednotné pojetí jsem byl nucen v řadě případů jednotlivé texty buď krátit, upravovat, nebo naopak požadovat jejich doplnění, což vyžadovalo oboustranně velkou trpělivost a vzájemnou toleranci. Řada textů, obrázků a tabulek byla několikrát přepracovávána, za což patří můj dík jejich autorům. Přesto však je jejich obsahová i grafická úroveň z mnoha důvodů rozdílná a nebylo ani v silách garantů jednotlivých kapitol, kteří jsou v obsahu knihy uváděni tučně, ani v silách mých ji dále vylepšit. Většinu obrázků

9 Předmluva 9 kreslil a také často několikrát upravoval pan B. Valeš ve spolupráci se svým vnukem Ondřejem Zástěrou. Na úpravě některých z nich se také podílel Mgr. Karel Martínek, Ph.D., kterému jsem za tuto pomoc velmi zavázán. Rukopis této práce posuzovali a svými připomínkami nepochybně vylepšili Ing. J. Godány, Ing. K. Mach, Ph.D. a především doc. RNDr. Z. Kukal, DrSc. Náleží jim můj mimořádný dík za čas, který nad tímto textem strávili. Závěrem chci poděkovat manželce Jarmile za její technickou pomoc. Jsem si velmi dobře vědom toho, že několik let, které jsem strávil nad touto prací, mělo náležet právě jí. Prof. RNDr. Jiří Pešek, DrSc. Ústav geologie a paleontologie Univerzita Karlova v Praze, Přírodovědecká fakulta, Praha

10 Úvod Stručná geologická charakteristika území České republiky Území České republiky vyplňují dvě rozdílné geologické jednotky (obr. 1) Český masiv (ČM) a Západokarpatská soustava (ZS). Český masiv, konsolidovaný variským vrásněním, je součástí v. větve evropských variscid. Větší část ČM vyplňují silně až slabě metamorfované prekambrické horniny a převážně nepřeměněné spodnopaleozoické a mississippské (= spodnokarbonské a spodnonamurské) sedimenty, vulkanity a vulkanoklastika. Podle Chlupáče et al. (2002) jeho velké celky, označované jako oblasti, spolu před variským vrásněním patrně nesouvisely. Teprve toto vrásnění je spojilo a vytvořilo z nich jednotný kratonizovaný celek fundament, na kterém se s výjimkou pennsylvanu (= střední namur až stephan) hornoslezské pánve ukládala již víceméně nezvrásněná svrchnopaleozoická až kvartérní dopozita. Ve smyslu Chlupáče a Štorcha (eds) (1992) se fundament ČM dělí do těchto oblastí: oblast moldanubická (moldanibikum), středočeská, resp. tepelsko-barrandienská, sasko-durynská (saxothuringikum), západočeská (lužická) a moravsko-slezská (moravikum). S výjimkou moldanubika, překrytého pouze místy křídovými, terciérními a kvartérními klastiky a zvětralinami, jsou ostatní oblasti místy zakryté pennsylvanskými až kvartérními horninami. Moldanubikum vyplňuje jihozápadní až jihovýchodní část ČM. Převládají v něm kadomsky zvrásněné sillimanitické a cordieritické ruly a migmatity s vložkami ortorul, granulitů, amfibolitů, grafitických hornin, mramorů, kvarcitů a skarnů. Vyskytují se v něm i izolovaná tělesa patrně spodnopaleozoických (devonských?) magmatitů. Středočeskou oblast (také bohemikum) tvoří svrchnoproterozoické svory, fylity, buližníky a bazické vulkanity, označované jako spility a jejich tufy, a nemetamorfovaná spodnopaleozoická siliciklastika a vulkanity. Patří sem i kambrické až devonské slepence, břidlice, droby, arkózy, pískovce, křemence, vápence a tělesa kyselých a bazických vulkanitů. Horniny této oblasti lze sledovat ze západních až do východních Čech, event. až na západní Moravu. Saxothuringikum zasahuje do ČR pouze na SZ, tj. do Krušných hor a podloží části podkrušnohorských hnědouhelných pánví. V této svrchnoproterozoické až spodnopaleozoické jednotce převládají muskoviticko-biotitické pararuly s vložkami bazických vulkanitů, kvarcitů, metakonglomerátů, metadrob a černých břidlic. Dále se zde vyskytují i poměrně rozsáhlá tělesa ortorul a variských granitoidů. Západosudetská oblast (také lugikum) vyplňuje severní a severovýchodní části území ČM. Tvoří ji poměrně pestrý komplex svrchnoproterozoických a patrně též kambrických až ordovických metamorfik a vulkanitů. Jsou to např. pararuly, svory,

11 Úvod 11 Obr. 1. Zjednodušená geologická mapa území České republiky. Chlupáč et al. (2002) podle podkladu České geologické služby, upraveno. 1 neogén, 2 paleogén, 3 neovulkanity, 4 svrchní křída, 5 křída flyšových příkrovů, 6 svrchní paleozoikum, 7 spodní paleozoikum, 8 svrchní proterozoikum, 9 moldanubické krystalinikum, 10 granitoidy, 11 zlomy a přesmyky. metamorfovaná siliciklastika s vložkami krystalických vápenců, amfibolitů, dále ortoruly a migmatity s polohami eklogitů a granulitů. Do této jednotky náleží i několik těles různě starých granitoidů a devonské svory, fylity, kvarcity, krystalické vápance, metamorfované břidlice s vložkami bazických vulkanitů a karbonáty (převážně vápence). Moravsko-slezská oblast (také silezikum) tvoří okraj ČM. Zahrnuje mimořádně pestrý komplex metamorfovaných hornin a přeměněných i nepřeměněných vulkanitů převážně svrchnoproterozoického stáří. Tuto jednotku tvoří jak biotitické pararuly, svory a fylity, tak tělesa ortorul s vložkami amfibolitů a karbonátů. Náleží k ní i různé typy magmatitů od granitoidů až po ultrabazika. Vývoj Českého masivu významně ovlivnilo především kadomské a variské vrásnění. Po skončení hlavních variských hornotvorných pohybů nebyly již až na malé výjimky jednotlivé oblasti ČM vrásněny a tvořily pevný podklad, na kterém přibližně od pennsylvanu sedimentovala převážně horizontálně až subhorizontálně uložená platformní depozita. Jejich regionální geologické dělení se v hlavních rysech shoduje se zachovanými zbytky původních sedimentačních nebo vulkanických prostorů. Mladší horotvorné procesy, svrchnomezozoické a terciérní alpinské vrásnění se v ČM projevuje vznikem disjunktivních struktur nebo klenbovitými výzdvihy či poklesy větších regionů (Chlupáč et al. 2002). K platformnímu pokryvu však nelze řadit namurské a spodnovestfálské přehlubňové sedimenty a vulkanity české části hornoslezské pánve ostravského a karvinského souvrství. K tzv. preplatformním pánvím řadí Havlena

12 12 Terciérní pánve a ložiska hnědého uhlí České republiky (1964) výplň všech svrchnopaleozoických terestrických pánví a reliktů v jejich okolí, tj. pánví plzeňské, manětínské, žihelské, kladensko-rakovnické a mšensko-roudnické s vestfálskými až svrchnostefanskými depozity. Dále k nim náleží pánve sudetské (lugické) s okolními relikty: pánev mnichovohradišťská, českokamenická, podkrkonošská, vnitrosudetská a orlická s různě starou výplní od visé až do triasu, deprese (brázdy) blanická a boskovická se svrchnostefanskými až autunskými uloženinami a svrchnopaleozoický relikt v okolí Brandova v Krušných horách. Mezozoické sedimenty se v ČM ukládaly až do spodního cenomanu (albu? viz str. 00) pouze na poměrně malém území. Po hiátu, který následoval po skončení triasové sedimentace a trval až do střední jury (svrchního doggeru callovu), proniklo na naše území od SZ a JV moře, jehož existenci dokládá úzký pruh reliktů, převážně karbonátů s vložkami pískovců a rohovců, které vystupují na povrch jednak podél lužické poruchy v okolí Krásné Lípy, jednak v širším okolí Brna. Tato depozita se ukládala buď v úzkém průlivu, který spojoval boreální provincii na S s tethydní oblastí na JV, nebo se jedná pouze o sedimenty ukládané v poměrně úzkých mořských zálivech, které zasahovaly na území ČM z těchto oblastí. Téměř úplný sled jurských sedimentů, zpočátku patrně terestrických slepenců, pískovců a aleuropelitů, na které nasedají převážně karbonáty a jílovito-karbonátové uloženiny, se zachoval na v. okraji ČM, dnes zakrytém uloženinami karpatské předhlubně. Svrchnokřídová sedimentace začala na našem území buď v albu, nebo až ve spodním cenomanu (viz str. 00), kdy přes území ČM došlo k propojení tethydní a boreální oblasti. Na řadě míst této významné události předcházelo ukládání terestrických sedimentů v nehlubokých depresích. Některé z nich vznikly v důsledku nestejné odolnosti před(svrchno)křídových hornin, rozdílné rejuvenace pohybů podél variských nebo prevariských zlomů. Poměrně krátká epizoda ukládání terestrických sedimentů přechází do období několikrát přerušované depozice siliciklastik mělkého epikontinentálního moře, které pokrylo poměrně rozsáhlé území části severozápadních, středních a severovýchodních Čech a severní Moravy. Ukládání mořských sedimentů místy doprovázejí ojedinělé výlevy bazických láv a terestrické sedimentace na jihu Čech. Toto období trvalo na většině území nejméně do santonu, kdy svrchnokřídové moře z ČM definitivně ustoupilo. Cenomanská až patrně maastrichtská sedimentace je však doložena i ze zakrytého v. okraje ČM. Zpočátku se zde ukládaly pestře zbarvené terestrické jíly a písky, které překrývají mořské pískovce a slínovce. Po přerušení sedimentace dochází v eocénu k jejímu obnovení na omezeném území ČM v Podkrušnohoří (starosedelské souvrství) a patrně též v nehlubokých depresích (kaňonech) na jv. okraji ČM. Ve svrchním eocénu se objevují první náznaky uhlotvorby a vznikají také první třetihorní, převážně bazické vulkanity. Ve většině podkrušnohorských pánví po krátkém hiátu ve spodním oligocénu začíná ve zcela odlišném území a s několika hiáty pokračuje ukládání sedimentů a vulkanoklastik. Poměrně rozsáhlá území zarůstají vegetací, která dala vznik uhelným slojím. Současně začíná sedimentace v čs. části žitavské pánve a v pánvích jihočeských, pokud bychom k oligocénu řadili lipnické souvrství, u něhož se někteří autoři přiklánějí spíše ke svrchnokřídovému stáří. Ve svrchním oligocénu a především ve spodním miocénu pokrývají siliciklastika a vulkanoklastika relativně největší, byť i plošně ne příliš rozsáhlou část ČM. V té době vznikla v Čechách, na Moravě a ve Slezsku říční síť, která je zejména v západních Čechách zčásti kopírována recentními toky. Oligomiocenní sedimentace je v Podkrušnohoří doprovázena rozsáhlou vulkanickou činností v Doupovských

13 horách a v Českém středohoří a dále na řadě míst ČM. Izolovaná, převážně bazická podpovrchová i výlevná tělesa vznikala i na severovýchodě Čech, na Moravě a ve Slezsku. Doklady o ukládání mladších tj. střednomiocenních až svrchnomiocenních a pliocenních sedimentů nacházíme pouze v jižních Čechách, event. též ve Slezsku. Svrchnopliocenní depozita sedimentovala také na území chebské pánve v Podkrušnohoří. Hluboké deprese na v. okraji ČM jsou vyplněny především aleuropelity, event. též pískovci a slepenci. Tyto eocenní až spodnooligocenní, podle Jiříčka (např. 1964) však paleocenní až spodnomiocenní, převážně mořské sedimenty zasahují hluboko do platformní části ČM. Zatímco se v ČM na velmi omezeném území ukládaly jurské, převážně mořské sedimenty a ještě před konce svrchní jury došlo k přerušení této sedimentace, navazují na jurské vápence a slínovce v oblasti Alp a Západních Karpat spodnokřídové uloženiny. Sedimentace zde již probíhala v paleogeograficky a tektonicky odlišných podmínkách tethydní, zpočátku oceánské oblasti. Silnou tektonickou aktivitu zde od spodní křídy dokládají flyšové sedimenty jílovce, pískovce a slepence, doprovázené místy žilami a podmořskými výlevy bazik. Flyšové sekvence přecházejí do paleogénu ukládáním mocných těles pískovců, jílovců, slínovců, ojediněle vápenců a diatomitů. Od středního eocénu a v oligocénu začínají jednotlivé fáze alpinských orogenetických pohybů postupně zkracovat sedimentační prostor a zvedat a nasouvat flyšové horniny směrem do ČM. V dílčích a změlčujících se depresích pak flyšová sedimentace slábne a vyznívá, depoziční centra se spolu s mořskou transgresí přesouvají více do okrajových částí ČM na JV. Během spodního miocénu flyšové pánve postupně zanikají a jejich původní sedimentární výplň se stává součástí plochých příkrovů sunutých desítky kilometrů do předpolí na ČM. Přitom vznikají nové pánve jednak v depresích mezi příkrovy (vídeňská pánev), jednak před čelem příkrovů (karpatská předhlubeň). Na rozdíl od flyše je vyplňují jak mořská, tak terestrická klastika, méně časté jsou vápence, evapority, uhelné sloje a vulkanogenní horniny. Vídeňská pánev má během spodního miocénu ráz nesené pánve, od konce karpatu se však rozevírá a poklesává již na místě. Depoziční prostor předhlubně se posouvá před postupujícími příkrovy do předpolí, jeho spodnomiocenní výplň je posléze z větší části spolu s autochtonním paleogénem kaňonů přesunuta a zakryta příkrovy. Teprve od počátku středního miocénu jsou, po konečném dosunutí čel příkrovů, sedimenty spodního badenu předhlubně na střední a jižní Moravě uloženy jen před čely příkrovů. Na Ostravsku doznívají pohyby příkrovů později, a tak zde flyšové příkrovy leží i na horninách spodního badenu. Zatímco v karpatské předhlubni, do které ústila od SZ řada toků pramenících hluboko na území ČM, skončila mořská sedimentace v badenu, ve vídeňské pánvi pokračovala s kratšími přestávkami až do pannonu. Alpinské vrásnění vytvořilo mohutný oblouk Vnějších Karpat, jehož příkrovové jednotky obsahují i zbytky neflyšových hlubokomořských sedimentů křídy a jurských sledů vystupujících místy i na povrch v podobě tektonických útržků (Pavlovské vrchy). Na naše území zasahuje z Rakouska a pokračuje do Polska, na Slovensko, Ukrajinu a až do Rumunska. Geneticky samostatná je pánev Hornomoravského úvalu a mohelnické brázdy, orientované kolmo na směr karpatských depresí a vyplněné výlučně terestrickými uloženinami s ojedinělými polohami uhelnatých jílů a ne příliš mocných slabě prouhelněných hnědouhelných slojí. Úvod 13

14 14 Terciérní pánve a ložiska hnědého uhlí České republiky Vulkanismus 1) Mladý vnitrodeskový alkalický vulkanismus Českého masivu (ČM) je integrální součástí svrchnokřídové a terciérní až kvartérní středoevropské vulkanické provincie ve smyslu např. Wimmenauera (1974), resp. Zieglera (1982). Středoevropská a západoevropská vulkanická provincie jsou geneticky spjaty s evropským terciérním až kvartérním riftovým systémem (Dèzes et al. 2004). Ten nejspíše souvisí s litosférickým prohnutím a extenzí spolu s astenosférickým vydutím pod touto oblastí. Vyvíjel se jako reakce varisky konsolidovaného předpolí na pozdější fáze alpinské orogeneze (Ziegler 1982). Mladý vulkanismus ČM se soustřeďuje do pruhu směru VSV-ZJZ, zhruba sledujícího tok Ohře. Podle něj nazval celou strukturu Kopecký (např. 1985) oháreckým, resp. oherským riftem 2). Přes významnou korelaci vzniku riftu s alkalickým magmatismem mají podle Baileyho (1974) oba společný vztah ke zdvihu oblasti. I přes některé nejasnosti původní riftové koncepce je označení rift používáno i novějšími autory viz např. Adamovič a Coubal (1999) či Rajchl a Uličný (2000). Oherský rift s hojným vulkanismem silně alkalické, podřízeně i slabě alkalické série dosahuje délky téměř 300 km a maximální šířky 30 km. Jeho součástí je asymetrický příkop, jehož morfologicky výrazné sz. omezení je postvulkanického stáří (Elznic et al. 2007). Na SV vulkanické projevy oherského riftu přestupují lužické zlomové pásmo a přecházejí do oblasti Horní Lužice a Slezska, na Z pak do Horní Falce až k francké linii (obr. 2). Lužické zlomové pásmo je součástí příčné (ZSZ-VJV) struktury labské zóny ve smyslu Scheckové et al. (2002) s méně významnými projevy alkalického vulkanismu. Další významnou strukturou ČM s rozvojem vulkanismu značně odlišného složení s přítomností silně alkalické, ale zejména silně rozvinuté slabě alkalické série je chebsko-domažlický příkop směru SSZ-JJV (Ulrych et al. 2003). Podle německých autorů (např. Bankwitz et al. 2003) je součástí s.-j. řezensko-lipsko-roztocké zóny 700 km dlouhé a 40 km široké. Tato struktura se však na území ČR výrazněji neuplatňuje. Chebsko-domažlický příkop je dalším příkladem asymetrického příkopu s vůdčím mariánskolázeňským zlomovým pásmem při jeho sv. okraji. Nejstarší sedimenty tohoto příkopu jsou mladší než střední oligocén, nejmladší pak patrně svrchnopliocenního stáří. Vulkanické projevy se však vyskytují výhradně mimo příkopovou strukturu ve vyzdvižené sv. kře tvořené Tepelskou vysočinou a Slavkovským lesem. Kvartérní vulkanismus je spoře přítomen v oblasti křížení chebsko-domažlické struktury a struktury oherské v oblasti chebské pánve. Oderská tektono-vulkanická zóna směru ZSZ-VJV, nazývaná polskými autory (Oberc Dyjor 1969) též předsudetský blok, omezená na JZ sudetským okrajovým zlomem a oderským zlomem na SV, zasahuje na naše území pouze omezeně v oblasti Nízkého Jeseníku. Vedle chebské pánve je území Nízkého Jeseníku druhým významným výskytem plio-pleistocenního vulkanismu v ČM. 1) Kapitolu Vulkanismus připravil doc. RNDr. J. Ulrych, DrSc., díky finanční podpoře grantu IAA Grantové agentury Akademie věd České republiky. 2) Termín oherský rift je podle názoru editora vhodné používat pouze ve vazbě na výstup značného množství vulkanického materiálu v severozápadních. a západních Čechách. Elznic et al. (2007) prokázali, že tato oherská struktura neovlivňovala ukládání terciérních sedimentů v podkrušnohorských pánvích.

15 Úvod 15 okrajový vnitrosudetský zlom oderský zlom Obr. 2. Tektonické schéma Českého masivu. Podle M. Malkovského (1977) upravil J. Ulrych (2000). 1 nejdůležitější výskyty terciérních terestrických sedimentů na území Českého masivu, 2 křídové sedimenty na území Českého masivu, 3 povrchové výskyty svrchnokřídových až kvartérních vulkanitů, 4 izolované výskyty vulkanitů, 5 předkřídové horniny na území Českého masivu, 6 omezení Českého masivu, 7 pokřídové poklesy a horizontální posuny, 8 pokřídové přesmyky; CHDP chebsko-domažlický příkop, MLZ mariánskolázeňský zlom, KHZ krušnohorský zlom, LHZ litoměřický hlubinný zlom, SSZ středosaský zlom, LZ lužický zlom, ŽHZ železnohorský zlom, JZ jílovický zlom, OR oherský rift, CS České středohoří, DH Doupovské hory, LTVZ labská tektono-vulkanická zóna, OTVZ oderská tektono-vulkanická zóna. Zachovaný objem a rozsah výskytů terciérních až kvartérních vulkanitů v ČR byl odhadnut na cca 180 km 3 a 1100 km 2. Více než 99 % se jich zachovalo v Doupovských horách (123 km km 2 ) a v Českém středohoří (52 km km 2 ; Shrbený 1995). Největší mocnosti dosahují vulkanické produkty v Doupovských horách (až 500 m) a v Českém středohoří (až 400 m). V rámci kontinuálně probíhající terciérní až kvartérní (včetně nejsvrchnější křídy) vnitrodeskové vulkanické aktivity (79 až 0,26 Ma viz obr. 3) byla v ČM prokázána existence časově odlišných diferenciačních sérií vulkanických hornin, vyznačujících se odlišným složením. Byly odlišeny hlavní vulkanické fáze produkující dvě principiálně odlišné horninové série (Ulrych Pivec 1997, Ulrych 2000), které tito autoři v rámci riftových interpretací označují takto:

16 16 Terciérní pánve a ložiska hnědého uhlí České republiky 1. Předriftová série ultramafického ultraalkalického vulkanismu tvořená unimodální sérií olivinický melilitolit-polzenit-olivinický melilitit/nefelinit. Tato série je svrchnokřídového až paleogenního stáří (79 49 Ma). Vyskytuje se výhradně v bočních blocích oherského riftu tvořených sedimenty české křídové pánve (ČKP) v severočeské a přilehlé saské oblasti (Pfeiffer 1994; Ulrych 2000). Vulkanismus této série lze považovat za předchůdce následného eocenního(?) vzniku riftu, nebo je projevem nezávislého plášťového chocholu, který je podle Le Base (1987) zdrojem ultramafického vulkanismu spjatého s aktivním vyklenutím a není prostorově ani časově spjatý s vývojem riftu. Osečenský komplex (79 49 Ma Ulrych et al. 1988, Pivec et al. 1998) je typickým reprezentantem předriftové série v s. Čechách. Vystupuje v širším prostoru intersekce oherského riftu s lužickým zlomovým pásmem. Komplex má znaky ringového uspořádání s centrální lopolitickou intruzí tvořenou olivinickým melilitolitem, obklopenou systémem kuželových a pravých žil. Žíly doprovázející tuto intruzi jsou tvořeny jednak ploše uloženými mikromelilitolity, jednak strměji ukloněnými melilitickými lamprofyry polzenitového složení. Mikromelilitolity vytvářejí též okrajovou facii centrální intruze a zejména z ní prstovitě vybíhající apofýzy. Žíly mladších melilitických olivinických nefelinitů vytvářejí systém tzv. Čertových zdí jednotného směru SSV- JJZ se subvertikálním úklonem k Z. Královédvorský komplex (69 Ma Ulrych et al. 1997), spjatý též s pokračováním struktury lužického zlomového pásma ve v. Čechách, má s osečenským komplexem Obr. 3. Četnost údajů o stáří svrchnokřídových, terciérních a kvartérních vulkanitů Českého masivu vycházející ze souboru 260 K-Ar analýz. J. Ulrych (2000), upraveno.

17 Úvod 17 podobné stáří, geologický vývoj i složení (olivinický klinopyroxenit-klinopyroxenitalkalický klinopyroxenit). 2. Synriftová série alkalického vulkanismu zcela převládá jak v oherském riftu, tak i v dalších oblastech ČM s mladým vulkanismem. Tato série je eocenního až svrchnomiocenního stáří. Byly v ní vyčleněny dvě vulkanické epizody: Hlavní vulkanická epizoda (42 16 Ma) charakteristická vývojem koexistujících bimodálních sérií alkalického vulkanismu středně eocenního až spodnomiocenního stáří tvořených jednak slabě alkalickou sérií (olivinický nefelinit/bazanit-trachybazalt/ alkalický olivinický bazalt-trachyt), jednak silně alkalickou sérií (melilitit/nefelinittefrit-fonolit). Největší akumulace jejich produktů se vyskytují v Českém středohoří a v Doupovských horách. Pozdně miocenní epizoda (16 4 Ma) se projevuje unimodálními (ultra)mafickými produkty (olivinické foidity) v Českém středohoří a v oblasti lužického zlomu v svv. Čechách (6,6 4 Ma). Nejvýznamněji je však rozšířena v oblasti sv. křídla chebskodomažlického příkopu s výskyty převládající (i) slabě alkalické série (/bazanit/-trachybazalt-/bazaltický/trachyandezit-trachyt-ryolit) a minoritní (ii) silně alkalické série (nefelinit/tefrit-fonolit/?/) 3. Pozdně riftová série (sensu Wilson Ulrych 2004) je plio-pleistocenního stáří. Její horniny se vyskytují pouze místy ve vzájemně vzdálených oblastech chebské pánve (0,9 0,17 Ma Wagner et al. 2002) a Nízkého Jeseníku (5,0 0,9 Ma Ulrych et al. 1999). Je unimodálního charakteru. Složením olivinický melilitit/nefelinit připomíná vulkanity předriftové série. Významná uniformita Sr-Nd-Pb izotopového složení ( 87 Sr/ 86 Sr = 0,7032 0,7037, 143 Nd/ 144 Nd = 0, ,51288 a 206 Pb/ 204 Pb = 19,4 20,0; Wilson Ulrych 2004) primitivních (ultra)mafických mladých vulkanitů všech výše uvedených sérií mladého vulkanismu ČM naznačuje společný zdroj v jednotném evropském astenosférickém rezervoáru ovlivněném dalšími subkontinentálními litosférickými plášťovými komponentami a projevujícím se ve všech vulkanických oblastech Evropy s terciérním až kvartérním vulkanismem (Wilson Patterson 2001).

18 18 Terciérní pánve a ložiska hnědého uhlí České republiky Křídové a terciérní klima Ve svrchní křídě oscilovalo klima od téměř tropického k subtropickému až téměř k teplému mírnému. Vždy se jednalo o klima sezonní s výraznými obdobími sucha (Falcon-Lang et al. 2001). Podle multivariačního programu klimatické a listové analýzy (CLAMP) (Wolfe Spicer 1999) listnatých dřevin vychází v cenomanu hodnota průměrné roční teploty C (J. Kvaček in Herman et al. 2002). Podnebí během senonu odpovídá subtropům až teplému mírnému pásmu. Průměrná roční teplota v senonu vypočítaná metodou CLAMP vychází na C (Herman et al. 2002, Váchová 2009). Odhady paleoteplot stanovené na základě metody CLAMP v české křídě jsou v souladu s výsledky z dalších křídových lokalit s. polokoule (Herman J. Kvaček 2002, Herman in Samichatov Čumakov 2004). Také vývoj klimatu v ČM lze v třetihorách sledovat nejlépe na změnách vegetace CLAMP analýzou, koexistenčním přístupem (tzv. CA; Mosbrugger Utescher 1993) a ekofyziologickou metodou, tj. odhadem množství atmosférického oxidu uhlíku podle hustoty průduchů (van der Burgh et al. 1993, Beerling 1999). Nepřímé paleoklimatické indicie poskytuje i litologický vývoj, typy jílových minerálů apod. Geochemické rozbory poměru stabilních izotopů kyslíku byly pro odhad klimatu v ČM až dosud aplikovány poměrně málo. Paleogenní klimatické optimum z období svrchního paleocénu až spodního eocénu dosahuje v Evropě parametrů téměř tropického pásma (Collinson 1983). Průměrná roční teplota (MAT) se odhaduje podle přítomnosti mnoha tropických prvků ve flóře londýnských jílů a v obdobné flóře pařížské pánve na C. Z této flóry vyplývá, že v té době panovalo humidní teplotně vyrovnané klima. V Českém masivu v té době pravděpodobně vznikala ložiska kaolinů na Karlovarsku, která jsou v podloží starosedelského souvrství. Vlastní sedimenty spodnopaleogenního stáří nejsou u nás vyvinuty. Výše v eocénu nastává pozvolné snižování teploty v rámci subtropického humidního režimu. Podle CLAMP analýzy flóry starosedelského souvrství se snížila průměrná roční teplota až na 21,3 C (Uhl et al. 2007), stále doprovázená vysoce humidním klimatem. Podobné odhady byly publikovány i pro střednoeocenní až svrchnoeocenní sedimenty starší uhelné formace v Německu (např. Geiseltal, weisselsterská pánev Mai 1995). Během eocénu nebyly v ČM vhodné paleogeografické podmínky pro uhlotvorbu. Na hranici eocénu a oligocénu došlo k výraznému snížení roční teploty na řadě lokalit Doupovských hor (Valeč) a Českého středohoří (Roudníky, Bechlejovice), což vyplývá z první mohutné imigrace opadavé lesní vegetace z Asie na naše území. Podle CLAMP a CA analýzy flóry z Bechlejovic (Z. Kvaček Walther 2004) se snižuje teplotní režim na hodnoty odpovídající teplejšímu mírnému pásmu s poměrně nízkými rozdíly extrémních měsíčních průměrů, jak dokládají průměrná roční teplota C a její lednový průměr 8 10 C. Krátce po začátku spodního oligocénu dochází k opětnému oteplení, které dosahuje vrcholu na hranici se svrchním oligocénem, jak dokládají flóry z lokalit Suletice, Holý Kluk u Proboštova, Markvartice a Veselíčko, Vernéřice v Českém středohoří a na jeho periferii a Bystřice nad Olší na severní Moravě. Nastává rozvoj uhlotvorby, vzniká sloj Josef v sokolovské pánvi a sloje proboštovského a velkobřezenského terciérního reliktu v Českém středohoří. Subtropické klima přetrvává do svrchního oligocénu, jak dokládají egerské flóry z okolí Lince v s. Rakousku, na jižní Moravě a také na Karlovarsku (Pučírny, Podlesí). Začátkem spodního miocénu nastává slabé

19 ochlazení. Dochází k návratu režimu humidního teplého mírného pásma. Dokládají to údaje CLAMP analýzy z oblasti hlavačovského terciéru a spodní části tzv. žatecké delty (viz dále). Podle Teodoridise (2004) dosahovaly roční průměrné teploty 8,7 C. Od této slabé klimatické krize se klima během spodního miocénu opět otepluje přibližně o 5 C během ukládání sedimentů mosteckého souvrství. Tento trend se podařilo dokumentovat na zvýšených koncentracích CO 2 v nadloží tzv. břešťanských jílů libkovických vrstev (Kuerschner Z. Kvaček 2006). Z tohoto období jsou k dispozici tyto parametry CLAMP analýzy břešťanské flóry: průměrná roční teplota 16,5 C, lednový průměr 5,7 C a červencový průměr 27,2 C (Teodoridis Z. Kvaček 2006, Teodoridis et al. 2006). Během tohoto časového úseku vznikly v Podkrušnohoří nejvýhodnější podmínky pro uhlotvorbu. Koncem spodního a začátkem středního miocénu dosahují teplotní parametry subtropických hodnot v rámci tzv. miocenního klimatického optima. Tehdy se rozvíjejí tzv. mladší mastixiové flóry v celé střední Evropě, k nimž náleží fosilní soubory svrchní části sokolovského a celého cyprisového souvrství, mydlovarského souvrství a svrchní části hrádeckého souvrství čs. části žitavské pánve. V důsledku změny klimatu jsou produkty uhlotvorby odlišné od severočeské pánve a mají mnoho společného s uhelnými slojemi lužické oblasti (hlavní a svrchní lužická sloj) a Porýní (hlavní sloj). Během středního miocénu nastává zlom v klimatickém vývoji střední Evropy. Výraznější trendy ochlazování byly zjištěny v různých částech Evropy v různých časových úsecích (Kovar-Eder et al. 2008). U nás jsou patrné v souboru opadavé vegetace v Horní Bříze na Plzeňsku (Němejc et al. 2003) a pak zejména ve svrchním miocénu na jižní Moravě (Z. Kvaček et al. 2006). Tyto klimatické trendy se odrážejí ve změně uhlotvorné vegetace s převahou opadavých dřevin, ze které vznikly sloje Jihomoravského lignitového revíru. Pro chladnější část miocénu existují paleoklimatická data mimo území ČR, např. z Porýní (Belz Mosbrugger 1994). Ochlazení vrcholí ve svrchním pliocénu, kdy dochází k prvnímu kvazi-glaciálnímu výkyvu dokumentovanému ve vildštejnském souvrství chebské pánve (Bůžek et al. 1985). Zatímco nižší spodnopliocenní vonšovské vrstvy lze klimaticky ještě řadit k mírnému teplému pásmu, vegetace zastižená v nadloží jílu typu Nero novoveských vrstev prozrazuje chladné mírné pásmo spojené s tzv. pretegelenským ochlazením. Uhlotvorná vegetace, ze které vznikly slojky u Nové Vsi, má charakter přechodových rašelinišť vznikajících v chladnějším režimu, který odpovídá současnému klimatu v ČR. Podle srovnání s dnešními vegetačními poměry dosahovaly střední roční teploty hodnot kolem 8 12 C a lednové teploty klesaly hluboko pod bod mrazu. Výše uvedené klimatické trendy během třetihor dobře odpovídají teplotním změnám odvozeným z geochemických rozborů stabilních izotopů kyslíku hlubokomořských profilů (Shackleton 1984) i novějších rozborů skloviny savců terestrického prostředí (Zanazzi et al. 2007). Jinou otázkou je vysvětlení příčin klimatických výkyvů. Na rozdíl od dříve přijímaných teorií o hlavním vlivu v důsledku globálních i regionálních paleogeografických změn se dnes klade větší důraz na vlivy skleníkových plynů v paleoatmosféře jako hlavního mechanismu ovlivňujícího kolísání globálního klimatu (Pagani et al. 2005, Bowen 2007). Tuto zákonitost bylo možno dnes prokázat podle závislosti hustoty průduchů na koncentracích atmosférického oxidu uhlíku v nedávné minulosti Země na mnoha příkladech. Údaje o paleoteplotě, paleosalinitě mořského prostředí flyšových pánví a Centrální Paratethydy se opírají o výsledky studia izotopů kyslíku a uhlíku. Z rozhraní eocénu a oligocénu ždánické a pouzdřanské jednotky publikovali hodnoty δ 18 O a δ 13 C z cel- Úvod 19

20 20 Terciérní pánve a ložiska hnědého uhlí České republiky kové horniny Krhovský et al. (1991). Změny v izotopovém složení interpretovali jako důsledek zvyšování množství živin a snižování salinity v průběhu nejvyššího eocénu a spodního oligocénu. Změny objasnili zvýšeným přítokem sladkých vod do pánve v důsledku klimatických změn (zvýšení huminidy). Z ottnangu a karpatu vrtu No - sislav-3 v karpatské předhlubni byly stanoveny hodnoty δ 18 O a δ 13 C v schránkách měkkýšů Hladilovou et al. (1991a, b) a Hladíkovou Hladilovou (2003). Na jejich základě byly vypočteny teploty mořské vody u dna pro eggenburg C, pro ottnang C a pro karpat C. Pro spodní baden karpatské předhlubně byly změřeny hodnoty δ 18 O a δ 13 C ze schránek foraminifer, měkkýšů a mechovek (Hladíková Hamršmíd 1986). Z hodnot získaných ze schránek mechovek byly vypočteny teploty u dna na 16,5 22 C, přičemž se předpokládá, že složení mořské vody bylo ovlivněno převahou výparu nad přítokem sladkých vod. Při výpočtech teploty bylo proto použito SMOW +1, podobně jak to navrhli pro tento časový interval i v Centrální Paratetydě Latal et al. (2006).

21 Hnědé uhlí Stupně prouhelnění Hnědá uhlí jsou slabě prouhelněné hnědě zbarvené kaustobiolity matného až lesklého vzhledu, které mají hnědý vryp. Vznikly z biochemicky rozložené a částečně i geochemicky přeměněné organické hmoty (Havlena 1963, Pokorný et al. 1984). Ve smyslu klasifikace ECE-UN (sine 1988 a 1998a) se tato uhlí označují jako uhlí slabě prouhelněná (low rank coal), která jsou více prouhelněná než rašelina (peat) a méně prouhelněná než černé uhlí (bituminous coal), resp. uhlí středně prouhelněná (medium rank coal). Hranice mezi rašelinou a hnědým uhlí je definovaná obsahem původní vody (W t r) 75 % (tabulka 1). Hranice mezi slabě a středně prouhelněným uhlím, tj. mezi hnědým a černým uhlím, byla stanovena světelnou odrazností vitrinitu (R r ) 0,6 % a hodnotou spalného tepla (Q s maf) 24 MJ. kg 1 přepočteného na bezpopelnatý vzorek při obsahu původní vody (tabulka 1). Z petrografického a chemického hlediska je pro hnědé uhlí charakteristický vysoký obsah huminitu a huminových látek rozpustných v alkáliích. Tabulka 1. Limitní hodnoty stupňů prouhelnění v mezinárodní klasifikaci ECE-UN (sine 1988 a 1998a) a jejich české ekvivalenty. I. Sýkorová, originál. Stupeň prouhelnění ECE-UN (1988 a 1998) W t r (%) Q s maf (MJ. kg 1 ) Rašelina (Peat) > 75 - Slabě prouhelněná uhlí (Low-rank coal) Hnědá uhlí (Lignite, Subbitaminous coal) < 75 < 24 < 0,6 Středně prouhelněná uhlí (Medium-rank coal) Černá uhlí (Bituminous coal) 24 0,6 Silně prouhelněná uhlí (High-rank coal) Antracit (Anthracite) > 2,0 R r (%) Úvod 21 Detailnější členění hnědého uhlí se provádělo a provádí buď vizuálně na základě makropetrografického vzhledu, nebo podle rozdílných fyzikálních a chemických vlastností, které samy jsou funkcí prouhelnění. Podle sine (1963, 1971, 1975, 1993), Stacha et al. (1982) a Taylora et al. (1998) se hnědá uhlí dělí na měkká hnědá uhlí (soft brown coal) a tvrdá hnědá uhlí (hard brown coal), která se dále rozlišují na matná a lesklá hnědá uhlí (dull and bright brown coal). Se vzrůstajícím prouhelněním od měkkého hnědého uhlí k lesklému hnědému uhlí vzrůstá obsah uhlíku, spalné teplo, světelná odraznost a klesá obsah vody. Rozlišení hnědého uhlí na matné a lesklé (tabulka 2) je více založené na petrografickém složení než na stupni prouhelnění. Objektivnější návrh rozdělení hnědého uhlí podle stupně prouhelnění postupně vytvořili Svoboda a Beneš (1956), Havlena (1963) a Hubáček (1964), kteří rozlišovali hnědouhelné hemitypy, ortotypy a metatypy odpovídající měkkému, matnému a lesklému hnědému uhlí (tabulka 2). Na principu obdobném klasifikaci Beneše a Svobody (1956) a dalších autorů (tabulka 2) je založeno rozdělení slabě prouhelněných uhlí v mezinárodní klasifikaci ECE-UN (sine 1998a). Na základě hodnot spalného tepla přepočteného na bezpopel - natý vzorek s původní vlhkostí uvedených v tabulce 3 je slabě prouhelněné uhlí rozděleno do tří skupin, jejichž prouhelnění vzrůstá od skupiny C do skupiny A. Tato klasifikace zavádí ve skupině slabě prouhelněných uhlí označení stupňů prouhelnění

22 22 Terciérní pánve a ložiska hnědého uhlí České republiky Tabulka 2. Druhy hnědého uhlí podle stupně prouhelnění. I. Sýkorová, originál. Prouhelnění (Stach et al. 1982, Pokorný et al. 1984) Prouhelnění (Svoboda Beneš 1956, Havlena 1963, Hubáček 1964) W t r (%) C daf (%) Q s daf (MJ. kg 1 ) Měkká hnědá uhlí Hemifáze hnědého uhlí > 40 < 68 < 28 > 0,20 Tvrdá hnědá uhlí Matná hnědá uhlí Lesklá hnědá uhlí Ortofáze hnědého uhlí Metafáze hnědého uhlí R r (%) ,2 0,4 < 20 > 73 < 31 < 0,60 ortho-lignite (přibližně naše hnědouhelné hemitypy), meta-lignite (přibližně naše hnědouhelné ortotypy) a sub-bituminous coal (přibližně naše hnědouhelné metatypy). Anglickému termí nu lignite odpovídá český název hnědé uhlí. Za lignit, což byl termín užívaný technology, se na území bývalého Československa považovala hnědá uhlí prouhelněná do stadia převážně hemifáze s původní vlhkostí 33 % až 55 % a spalným teplem od 24,2 do 27,2 MJ. kg 1 (Havlena 1963). Podle petrografického složení se uhlí včetně uhlí hnědého rozlišují podle systému ECE-UN (sine 1998a) na humitová a sapropelová. Další rozdělení uhlí včetně hnědého uhlí se provádí podle zvyšujícího se stupně znečištění vyjádřeném obsahem popela A d (%) na vysoce kvalitní uhlí s A d < 10 % (čisté nebo slabě popelnaté hnědé uhlí), středně kvalitní uhlí s A d %, uhlí nízké kvality A d % (popelnaté hnědé uhlí) a uhlí velmi nízké kvality A d % (silně popelnaté hnědé uhlí). Sediment s obsahem popela 50 % až 80 % se označuje jako uhelnatá hornina a sediment s popelnatostí nad 80 % se označuje jako hornina (např. jílovec, jíl) s uhelnatou příměsí. Detailnější rozdělení uhlí na základě obsahu popela do hodnoty 30 % A d dle ECE-UN (sine 1998a) je vhodné pro černá uhlí. Honěk (1980) a Honěk a Čepelová (2001) definují hranici mezi hnědým uhlím a popelnatým hnědým uhlím 35 % A d, do které vykazuje hnědé uhlí ještě příznivé technologické a ekologické parametry. Kromě humitových uhlí se na většině našich ložisek vyskytují nepravidelně a v omezeném množství také liptobiolity a sapropelity a jejich přechodné typy k humitům. Liptobiolity jsou uhlí bohatá na voskopryskyřičné látky vzniklé hromaděním odolných látek a částí rostlin po úplném rozkladu rostlinných těl v oxidačních podmínkách. Sapropelity vznikají usazováním především spor, pylových zrn a řas za redukčních podmínek. Tabulka 3. Stupně prouhelnění slabě prouhelněných hnědých uhlí v mezinárodní klasifikaci ECE-UN (1998a) a jejich české ekvivalenty. I. Sýkorová, originál. Prouhelnění Slabě prouhelněné uhlí typu kategorie C (Low-rank coal C) Slabě prouhelněné uhlí kategorie B (Low-rank coal B) Slabě prouhelněné uhlí kategorie A (Low-rank coal C) Hnědouhelný hemityp (Ortho-lignite) Hnědouhelný ortotyp (Meta-lignite) Hnědouhelný metatyp (Sub-bituminous coal) Q s maf (MJ. kg 1 ) < 15 R r (%) C daf (%) Q s daf (MJ. kg 1 ) R r (%) < 68 < 28 > 0, < 0, ,2 0, > 73 < 31 < 0,60

23 Úvod 23 Zásoby, těžba, použití uhlí Třebaže naše zásoby hnědého uhlí dosahují téměř 10 mld. t, zásoby vytěžitelné činily k ,9 mil. t. Z vytěžitelných zásob připadá na severočeskou hnědouhelnou pánev (SHP) 743,5 mil. t a na pánev sokolovskou 187,3 mil. t. V Jihomoravském lignitovém revíru (JLR) vídeňské pánve zbývá 2,1 mil. t vytěžitelných zásob tzv. lignitu (obr. 4). Přeložkou Hořanského koridoru v SHP bude uvolněno dalších 122,8 mil. t uhlí v SHP. Roční těžba této suroviny se v posledních letech pohybuje mezi 48 až téměř 50 mil. t (Starý et al. 2009). Obr. 4. Podíl vytěžitelných zásob hnědého uhlí (%) v činných hlubinných a povrchových dolech České republiky. Podle podkladů Nezávislé odborné komise pro posouzení energetických potřeb České republiky v dlouhodobém časovém horizontu 2008 sestavil V. Macůrek, originál. Spotřeba hnědého uhlí v České republice (ČR) je prozatím plně kryta těžbou z našich ložisek a to cca z 99 % ze severočeské a sokolovské pánve, zbytek pak z JLR. Uhlí se spaluje především v tepelných elektrárnách, teplárnách a v domácnostech. Pokud by se však hmotnost vytěženého uhlí nadále pohybovala kolem 48 mil. t, pak by toto množství uhlí velmi pravděpodobně nebylo možné nejpozději v roce 2015 zajistit v dosud otevřených dolech a bude nutné část uhlí začít dovážet, jak vyplývá z obr. 5. V současné době vyrábíme v tepelných elektrárnách asi 62 % elektrické energie především z hnědého uhlí. Vzhledem k tomu, že uhlí stejně jako další energetické suroviny jsou surovinami strategickými, je nutné zajistit v předstihu co nejvyšší energetickou soběstačnost ČR, což je možné buď urychlenou výstavbou dalších bloků v některé z našich jaderných elektráren, nebo prolomením územních a ekologických limitů (ÚEL) stanovených vládou ČR v roce 1991 v podkrušnohorských pánvích. Ty blokují přibližně 0,9 mld. t různě kvalitních zásob (obr. 6) především v předpolí dolů ČSA, Jan Šverma-Vršany a Bílina v severočeské pánvi (SHP). Spolu s uhlím vytěženým v dolech Družba a především Jiří v pánvi sokolovské (SP) by bylo možné zajistit z vlastních zdrojů až asi do roku 2025 cca 38 mil. t uhlí. Na rozdíl od SHP valná většina zásob v SP (téměř 200 mil. t), která leží za hranicemi ÚEL, je blokována

24 24 Terciérní pánve a ložiska hnědého uhlí České republiky Obr. 5. Výhled životnosti hnědouhelných dolů v severočeské a v sokolovské pánvi: A při zachování územních a ekologických limitů stanovených usnesením vlády České republiky č. 444/1991, B při prolomení územních a ekologických limitů. Sine 2008a. především městskou zástavbou. V severočeské pánvi jsou případnou těžbou ohroženy dvě obce a zbytky arboreta u Horního Jiřetína. Téměř další 0,5 mld. t uhlí leží zčásti pod Chemickými závody Litvínov. Roční těžba hnědého uhlí asi 5 kg na jednoho obyvatele ČR souvisí s dosud vy sokou energetickou náročností a částečně i strukturou našeho průmyslu, která byla výrazně ovlivněna začleněním býv. Československa (ČSR) do tzv. východního bloku v roce Tato skutečnost vyplývá jednoznačně z porovnání hmotnosti ročně vytěženého