Projekt Návrat Ropako. Dr. Karel Schulmann a kolektiv

Transkript

1 Projekt Návrat Ropako Dr. Karel Schulmann a kolektiv

2 Bilance Projekt N{vrat Ropako Projekt Návrat Role paleozoických akrečních a kolizních orogénů na tvorbu a růst kontinentální kůry č. LK11202 financovaný MŠMT přidělen roku 2011 Karlu Schulmannovi (Univerzita Štrasburk) a administrativně přiřazen k České geologické službě (ČGS). V dubnu pracovníků: Karel Schulmann (profesor Univerzity Štrasburk) 60%, Pavla Štípská (MdC Univerzity Štrasburk) 90%, Pavlína Hasalová (prof. Assistant Univerzity Monash) 60%, Tomáš Magna (ČGS) 40%, Petra Maierová (MFF UK) 60%, Ondrej Lexa (doc. PřF UK) 30%, Vojtěch Janoušek (ČGS) 20%, Alexandra Guy (Univerzita Štrasburk) 50% + sekretářka Petra Hejtmánková / Jaroslava Svojsíková 50% Skupina formalizována jako odbor ČGS pod názvem Centrum výzkumu litosféry (CVL) Během 5 let existence CVL rozšířili: Stephen Collett od 2016 (Univerzita Leicester, PřF UK), Anne Sophie Tabaud od 2016 (Univerzita Besancon), Carmen Aguilar od 2017 (Univerzita Barcelona), Prokop Závada (Geofyzikální ústav AV, 30% CVL), Pavel Pitra od 2016 (Univerzita Rennes, 15% CVL), Jean Marc Lardeaux od 2016 (Univerzita Sophia Antipolis Nice, 10% CVL), ČGS zaměstnala v CVL: Hugo Nguyen v roce 2015 (Univerzita ve Štrasburku), Thibaud Calassou v roce 2016 (Univerzita Štrasburk), Yingde Jiang (Univerzita Hong Kong, 50% CVL nyní Guangzhou), Jerémie Soldner v roce 2015 (Univerzita Štrasburk nyní Guangzhou), Arnaud Broussolle v roce 2014 (Univerzita Štrasburk nyní Hong Kong), Francis Chopin v roce 2013 (Univerzita Štrasburk), Pauline Wernert v roce 2015 (Univerzita Štrasburk), 15 studentů z Francie, Austrálie a Číny v rámci programů Erasmus a bilaterálních projektů

3 Bilance Centrum výzkumu litosféry Výzkum fungování moderních a fosilních geologických systémů Orientace na unikátní přírodní laboratoře Použití klasických i moderních kvantitativních metod V různých měřítkách od mikroškály po globální modely Tvorba nových strukturních a koncepčních modelů Vedení národních a mezinárodních akcí a projektů

4 Bilance Kde pracujeme

5 Bilance Výsledky v číslech Publikace (s dedikací na projekt Návrat) Plán 30 Realita 59, z toho 41 článků v časopisech s vysokým IF, 8 kapitol v knihách Geology, Journal of Geophysical Research, Earth and Planetary Science Letters, Journal of Metamorphic Geology, Gondwana Research, Tectonics, Lithos, Journal of Petrology publikací se studenty MSc pobývajícími na ČGS Zahraniční spolupráce Plán 11 Realita 28 Polská akademie věd, BRGM, Čínská akademie věd, 14 Erasmovských smluv, Mongolská akademie věd, Univerzita v Salamance, Ženevě... Nejvýznamnější neformální spolupráce Univerzita Hong Kong, Rennes, Grenoble, Univerzita Santa Barabara, Key State Laboratory Guang Zhou, Urumqi, Beijing 16 studentů z Francie, Austrálie a Číny a tři krátké pobyty francouzských studentů Bibliografie klíčových osob projektu K. Schulmann (150 titulů, H index 36, 4119 citací) v roce 2015 Professeur classe exceptionelle des universités francaises (3% prof. populace), v roce 2017 Invited professor Key State Laboratory of Geodynamics Beijing P. Štípská (56 titulů, H index 23, 1497 citací), V. Janoušek (75 titulů, H index 19, 1618 citací), T. Magna (36 titulů, H index 13, 685 citací)

6 Bilance Projekty a financov{ní GAČR celkem Eur (Schulmann, Lexa) Contrasting mechanisms of formation of the Pangea supercotinent: new insights into formation of continental crust ( Eur) (Lexa, Štípská) The role of inherited continental margin architecture on early Variscan convergence ( Eur) (Štípská, Hasalová) Melting the metagranitoids: important but poorly understood aspect of crust evolution ( Eur) (Hasalová, Lexa) Tracking magmas from source to pluton: new insight into granites diversity ( Eur) (Lexa, Štípská) Prograde metamorphism, crustal thickening and lower crustal flow: new concept of building of crustal root in Variscan orogen ( Eur) (Schulmann) Crustal growth and construction of continental crust exemplified by Central Asian Orogenic Belt ( Eur) Mezinárodní aktivity celkem Eur v zahraničí Chinese Academy of Science (Xiao, Schulmann) RIPI program excelence ( RMB) Chinese National Foundation (Jiang, Schulmann) Geodynamic evolution of the Altai orogen ( RMB) Agence National de Recherche (Guillot, Schulmann) DSP Tibet ( Eur) Campus France Hong Kong (Sun, Schulmann) - Procore ( Eur) AO_INSU France-China (Schulmann, Yuen) FEI 2017 CNRS ( Eur). Interní projekty ČGS celkem Eur Čgs podpora výzkumu (Hasalová, Nahodilová) Understanding of high pressure fluid present melting of metagranitoids: examples from Eger crystalline and Kutna Hora crystalline complexes (5500 Eur) (Guy) Moho depth model and lithospheric structures from GOCE gravity gradient data for the Central Asian Orogenic Belt (5400 Eur) (Schulmann, Hasalová) Microstructural and chemical reappraisal of mineralogical inheritance in partially molten rocks: implication of AMS resetting in granitoids in central Vosges (8400 Eur) (Tabaud, Aguillar) Granulite migmatite domes - insights to Devonian and Carboniferous evolution in the Variscan belt on the examples of the Náměšť granulite and Góry Sowie massifs. (7600 Eur)

7 Bilance Tematiky Identifikace mechanismů kontinentální konstrukce: metamorfní petrologie, tektonika, počítačové a analogové modelování Odhad důležitosti čistého růstu kůry versus její recyklace: geochemické a geochronologické metody, magmatická petrologie Geofyzikální charakteristika a vizualizace hlubinné stavby orogenů: geofyzika metody s specifickým zaměřením na potenciálové metody Vytvoření konceptuálního modelu vývoje eurasijského orogenního pásma: paleomagnetismus, geodynamika, počítačové modelování

8 Téma 1 Identifikace mechanismů kontinent{lní konstrukce (Štípsk{ Hasalov{, J. Petrol, JMG) Použití metamorfní petrologie pro studium vývoje kontinentální kůry Nástroje: Petrologie v kontextu strukturního vývoje Petrologie v kontextu mikrostrukturního vývoje Chemismus a zonalita hlavních minerálů Termodynamické modelování Aktuální výzkum: Vývoj kontinentální kůry během orogeneze (Evropské Variscidy, Alpy, CAOB) Procesy v subdukčním kanálu na příkladu eklogitů (Saxothuringikum Českého masívu, Tien-Shan, Čína)

9 Téma 1 Identifikace mechanismů kontinent{lní konstrukce (Štípsk{ Aguilar, JMG, CMP, Chem. Geol.) Petrochronologie nový přístup v metamorfní petrologii

10 Téma 1 Identifikace mechanismů kontinent{lní konstrukce (Maierov{, EPSL) Fyzikální modelování mikrostruktur a deformačních mechanismů Nástroje: Termodynamický model vývoje mikrostruktury hornin a deformačních mechanismů Mapy deformačních mechanismů Mikrostrukturní analýza (software PolyLX) Aktuální výzkum: Vývoj granulitů při jejich výstupu a chladnutí (Český masív) Inverze pevnosti mramoru a kvarcitu vlivem fluid (Český masív)

11 Téma 2 Odhad důležitosti čistého růstu kůry versus její recyklace (Janoušek, Tabaud, Kusbach, J. Geol. Soc. London) Použití geochemie pro studium petrogeneze magmatických hornin v různých geotektonických prostředích Nástroje: Petrologie a terénní vztahy Chemismus a zonalita minerálů (elektronová mikrosonda, CL) Horninová geochemie (hlavní a stopové prvky) Izotopy (Sr Nd Li ) U Pb datování zirkonu, stanovení in situ Hf izotopů v Zr Aktuální výzkum: Magmatismus intraoceánických a kontinentálních oblouků, vznik akrečních orogénů (Český masív, Mongolsko/Čína) Petrogeneze ultra-k magmat z anomálních plášťových domén kontaminovaných kůrou (Variscidy/Himálaj), alk. magmata CAOB Vznik kolizních anatektických granitových plutonů (moldanubikum) a frakcionovaných magmat (pegmatity) Magmatismus vázaný na pasivní okraje (rozpad Rodinie: Namibie/Brazílie, Rheic - MCF) Orogenetické procesy afrického kontinentu (vznik Gondwany)

12 Téma 2 Odhad důležitosti čistého růstu kůry versus její recyklace (Janoušek, Gond. Res.) Příklad: Khantaishir Magmatic Complex, Ikh-Mongol Arc

13 Téma 2 Odhad důležitosti čistého růstu kůry versus její recyklace (Magna a kolektiv) Příklad: LA-ICPMS datování magmatických, metamorfních a detritických populací zirkonů >1000 zrn na studii detritických populací k rozlišení jednotlivých fází rozlišení magmatických událostí v řádu stovek tisíc až prvních milionů let

14 Téma 2 Odhad důležitosti čistého růstu kůry versus její recyklace (Janoušek et al., kniha) Vývoj softwaru pro přepočty, grafickou prezentaci a modelování geochemických dat Výstupy: Učebnice modelování magmatických procesů v jazyce R Kurz geochemického modelování na Univerzitě v Catanii (Itálie) program Erasmus Přednáška PřF UK Data analysis in R and Python GCDkit 4.1 Chlopskie jadlo

15 Téma 3 Geofyzik{lní charakteristika a vizualizace hlubinné stavby orogénů (Guy, JGR, Tectonics.) Analýza měření potenciálových polí Nástroje: Úprava a filtrace gravitačních a magnetických dat (software Geosoft) Interpretace lineamentů a korelace s geologickými strukturami Aktuální výzkum: Srovnání nových gravitačných měření a korových struktur (jihozápadní Mongolsko) Relative and absolute gravity measurements

16 Téma 3 Geofyzik{lní charakteristika a vizualizace hlubinné stavby orogénů (Guy, Jiang, Schulmann,Tectonics) Výzkum kůry pomocí přímého modelování Nástroje: Seismická, geochemická, geologická a petrofyzikální data Termodynamické modelování hustot hornin (software Perplex) Přímé modelování (GM-SYS 2D, balíček softwaru Geosoft) Aktuální výzkum: Určení struktur a složení kůry pomocí přímého modelování (jihozápadní Mongolsko)

17 Téma 4 Vytvoření modelu vývoje eurasijského orogenního p{sma (Maierov{, Schulmann, Tectonics) Srovnání vývoje evropských variscid a Tibetu Himálaje Nástroje: Srovnání metamorfního a tektonického vývoje, chemizmu magmat Počítačové modelování Aktuální výzkum: Srovnání PT dat z xenolitů centrálního Tibetu a metamorfních dómů jižního Tibetu s evropskými Variscidami

18 Téma 4 Vytvoření modelu vývoje eurasijského orogenního p{sma (Edel, Schulmann, Tectonophysics, J. Geol. Soc. London) Určení pohybů litosférických desek při vzniku evropských Variscid z paleomagnetických dat

19 Téma 4 Vytvoření modelu vývoje eurasijského orogenního p{sma (Maierov{, Gond. Res., Tectonics) Počítačové modelování tektonických procesů v kontextu geologických a geofyzikálních dat Nástroje: Počítačové modelování Metoda konečných prvků, metoda konečných diferencí, particle-in-cell metoda (software Elmer, YACC, I2VIS) Aktuální výzkum: Vznik a výstup vysokotlakých granulitů při kontinentální kolizi (Český masív, Tibet Himálaj) Srovnání metamorfního vývoje pro evropský variský orogén a tibetsko himálajský systém s modely

20 Téma 4 Vytvoření konceptu{lního modelu vývoje eurasijského orogenního p{sma Paleomagnetically constrained formation of European Variscan belt Edel, Schulmann et al., Tectonophysics, Asian Journal of Eearth Sciences, Journal of the Geological Society, London, Earth Sciences Reviews.. Oroclinal bending at continental scale tested in Europe and central Asia

21 13 th Meeting of the Central European Tectonic Studies Groups 20 th Meeting of the Czech Tectonic Studies Group (ČTS) Kadaň April 2015 Czech Republic 115 mezinárodních účastníků 40 přednášek a 65 posterů 5 vyzvaných přednášek (Michel Ballevre, Vojtěch Janoušek, Ralf Schuster, Michal Nemčok and Michael Petronis) 2 exkurze: (1) geodynamic evolution of western part of the Bohemian Massif with special attention to early Variscan evolution of orogenic superstructure. (2) Postconference excursion have been devoted to last 14 million years of volcanic evolution of the Doupovské hory complex (Early Oligocene Early Miocene)

22 Závěry Jsou cíle projektu splněny? Mezinárodní vědecká skupina CVL je ustavena a dosahuje standardních výsledků v EU měřítku Je finančně zajištěna granty a výrazně podporována hostitelskou institucí finančně i materiálně Spolupráce zahraniční i na úrovni ČR (univerzity a ústavy akademie věd) jsou úspěšně rozvíjeny Zahraniční i domácí renomé je postupně budováno Editování knih Special Publication of the Geological Society, London Editování časopisů: Journal of Geosciences, International Journal of Earth Sciences

23 Perspektivy Nový koncept tvorby superkontinentu Pangea (Schulmann, Lexa, Lardeaux...)

24 Perspektivy Studium architektury kůry za použití nových gravimetrických dat (Guy a kolektiv) Nový gravimetrický profil v západním Mongolsku Spolupráce s: IPG Strasbourg GÚ ČAV PřF UK GAČR

25 Perspektivy Vztah fosilní subdukce a mongolské oroklíny (Guy a kolektiv) Srovnání pozitivní anomálie seismických rychlostí a gradientu gravitačního pole v oblasti CAOB Interpretace v souvislosti s mongolskou oroklínou Spolupráce s: Univerzita v Kielu IPG Strasbourg Junior GAČR Y (Guy, předloženo) Seismická tomografie Satelitní gravitační gradeint

26 Perspektivy Mechanismy transferu tavenin a změkčení kůry (Z{vada, Hasalov{ a kolektiv) Reologie natavené spodní kůry Transfer tavenin během kolize a exhumace Interakce deformace a transferu tavenin během vysokotlakých podmínek spodní kůry Implikace pro dynamiku orogeneze

27 Perspektivy Transfer tavenin, vznik magmatických hornin a jejich deformace (Tabaud, Hasalov{, Z{vada) Vliv polyfázové deformace na heterogenní signál magnetických staveb (AMS) v granitoidech Sledování magmatických hornin od zdroje až k plutonu nový pohled na diverzitu granitů Pervazivní tok tavenin kontinentální kůrou Význam vody pro tavení kontinentální kůry GAČR

28 Perspektivy Metamorfní petrologie v kontextu geochronologie petrochronologie (Štípsk{, Aguilar, Collett ) Chemismus a zonalita hlavních a akcesorických minerálů, hlavní prvky, stopové prvky U Pb (Th) datování zirkonu, monazitu in situ i separované (LA-CPMS, LASS) Lu Hf, Sm-Nd datování granátu Termodynamické modelování (software Thermocalc, Perplex) Nový výzkum: (Re)Krystalizace zirkonu a monazitu v kontextu teplotní a tlakové dráhy hornin (Český masív, Maroko, CAOB v Mongolsku a Číně) Datování granátu jako indikátoru věku subdukčních procesů (Český masív, Francouzský centrální masív, Čínský Tien Shan)

29 Perspektivy Odhad důležitosti čistého růstu kůry versus její recyklace Geochemické a izotopové metody, magmatická petrologie: V březnu 2017 instalován tuhofázový hmotový spektrometr (TIMS) Thermo Fisher Scientific Triton : 9 Faradayových detektorů, 1 SEM, 2 quadrupoly umožní přesná a rutinní stanovení izotopů Sr, Nd, Pb, Ca, Cr mj. v malých vzorcích (vč. microdrillingu) Rozvoj software na bázi GCDkit, propojení s GIS a online databázemi Příklady aplikací: Vznik akrečních orogenů introverze vs. extroverze Nd modelová stáří oceánské kůry (CAOB) Petrogeneze ultra-k magmat stopování hluboce subdukované kůry, identifikace plášťových zdrojů a mechanismu jejich krustální kontaminace (evrop. Variscidy, Himálaj) Vznik anatektických granitových plutonů v kolizních orogénech numerické modelování hlavních a stopových prvků, inkorporace termodynamických modelů (PERPLEX, MELTS) (evropské Variscidy, pan-africké granity v Namibii, Uruguayi a Brazílii) Magmatismus intraoceánických a kontinentálních oblouků krustální vs. plášťové zdroje, evoluce magmat, role magma mixingu

30 Perspektivy Analogové modelov{ní ve spolupr{ci s GFÚ AV, PřF UK a Université de Rennes (Z{vada a kolektiv) Analogové modelování oroklinálního vrásnění a vrásnění horkých orogenů Škálované analogové modely Metoda PIV (particle image velocimetry) pro analýzu deformačního pole v modelech Pochopení vlivu tavenin na dynamiku transferu anatektické spodní kůry v orogenních doménách

31 Perspektivy Vznik a vývoj spodní kůry proces relaminace (Maierov{ a kolektiv) Modelování deformace kontinentální kůry při kolizi kontinentálních desek Určení podmínek pro zanoření a následný návrat kontinentální kůry relaminaci Srovnání s moderními a fosilními orogény (tektonika, deformace, PT podmínky, vznik a výstup magmat)

32 Perspektivy Nový koncept růstu superkontinentů na příkladu vzniku Pangey Nature Geoscience články budou systematicky předkládány v roce 2017 (1 v revizi, 3 v přípravě). Budou-li úspěšné, bude následovat ERC advanced grant v roce 2018, organizace mezinárodní konference v ČR v roce 2019