Geoscience Research Reports for 2009 Czech Geological Survey, Prague, 2010 ISSN 0514-8057 229 Geofyzikální sledování a petrologická charakteristika permského melafyru na jižním okraji orlické pánve u Předního Arnoštova Geophysical tracing and petrologic characteristic of Permian melaphyre at the southern termination of the Orlice Basin near the village of Přední Arnoštov LUKÁŠ KRMÍČEK 1 ANTONÍN PŘICHYSTAL 2 VOJTĚCH ŠEŠULKA 3 1 Ústav geologických věd, Přírodovědecká fakulta, Masarykova univerzita, Kotlářská 2, 611 37 Brno; l.krmicek@gmail.com, 2 prichy@sci.muni.cz, 3 siesa@mail.muni.cz (24-21 Jevíčko) Pozdně paleozoické intermediální až bazické vulkanity, dříve souhrnně označované melafyry, se v rámci Českého masivu vyskytují především v permokarbonských pánvích lužické oblasti (podkrkonošské, vnitrosudetské, severosudetské), kde jsou předmětem studia řady badatelů (souhrnně Awdankiewicz 2006, Ulrych et al. 2006). Koncem 70. let se pozornost soustředila také na jižněji ležící orlickou pánev, kde se Mrázkovi a Rejlovi (1979) podařilo na mírném návrší v. od s. okraje obce Přední Arnoštov nalézt jak fragmenty typických permokarbonských melafyrů, tak s nimi svázané výskyty achátových pecek. Mrázek a Rejl (1979) předpokládají lokální intruzivní/extruzivní původ tohoto melafyru. Hlavním cílem našeho příspěvku je potvrdit nebo vyloučit přítomnost předpokládaného podložního tělesa melafyru v okolí Předního Arnoštova, odhadnout případně jeho tvar a formu vystupování (ložní žíla, mělce podpovrchová intruze, lávový proud apod.) a přinést jeho bližší petrologickou charakteristiku. Metodika Key words: Bohemian Massif, Permian, alkali feldspar trachyte, adularisation, Cs-magnetometry Abstract: Based on a geophysical study performed by ground Cs-magnetometer, we cannot confirm the presence of considered hidden melaphyric body in the Orlice Basin in the vicinity of Přední Arnoštov, district of Svitavy. The volcanic rock occurs only as pebbles in clastic rocks probably of Autunian age. Prevalent subrounded shapes of quartz-free volcanite pebbles suggest relatively short transport. Mineralogical and geochemical composition of the rock is overprinted by intensive adularisation and corresponds to olivine-bearing alkali feldspar trachyte. Geotectonic position of the rock is connected with an Early Permian extensional gravitational collapse. Geofyzikální ověření výskytu podložního tělesa melafyru jsme prováděli pozemním měřením pomocí cesiového magnetometru Navmag SM-5 (Scintrex, Canada), který je schopen dvěma nezávislými senzory přesně detekovat změny magnetického pole ΔT podložních hornin. Použitelnost této metody jsme mj. úspěšně ověřili na mapování průběhu žíly trachyandezitu, prorážející spodnopermskými rokytenskými slepenci boskovické brázdy u Budkovic, která byla překryta mocnější vrstvou nivních sedimentů (Šešulka Krmíček 2008). Minerální složení melafyru bylo studováno pomocí optické mikroskopie a elektronové mikrosondy (CAMECA SX100) na ÚGV PřF MU (analytik Š. Benedová). Silikátová analýza dvou reprezentativních vzorků, které jsme odebrali na studované lokalitě, byla provedena v geochemické laboratoři ÚGV PřF MU (analytik P. Kadlec). Geologická pozice Orlická pánev je 40 km dlouhá a maximálně 10 km široká struktura half-grabenového typu, protažená ssz.-jjv. směrem (obr. 1). Pánev leží mezi trutnovsko-náchodskou depresí a výskyty permu v Orlických horách na SZ a boskovickou brázdou na J. Na výplni této pánve se podílí více než 1000 m mocný komplex kontinentálních sedimentů s předpokládaným autunským až saxonským stářím (Martínek 2001). Nálezy melafyru a achátů byly popsány z mírné elevace vystupující v. od s. okraje obce Přední Arnoštov (obr. 2). Lokalita je situována poblíž strukturně komplikovaného jižního ukončení orlické pánve. Podloží je na studované lokalitě tvořeno polymiktním slepencem až brekcií s písčitým tmelem. Litostratigraficky facie slepenců až brekcií s předpokládaným autunským stářím připomíná facii balínských slepenců boskovické brázdy (Stárková 2000). Výsledky geofyzikálního měření Hodnoty magnetické susceptibility nalezených melafyrových fragmentů zůstávají napříč jejich alterací v průměru
230 Zprávy o geologických výzkumech v roce 2009 Česká geologická služba, Praha, 2010 ISSN 0514-8057 Obr. 1. Regionálně-geologické schéma v. okraje Českého masivu s vyznačením pozice orlické pánve, navazující boskovické brázdy a jejího jjz. pokračování k rakouské obci Zöbing (bez mezozoického až kvartérního pokryvu). Upraveno podle Mísaře a Dudka (1993). pětkrát vyšší než u okolních permských sedimentů, což je dostatečný kontrast, abychom na studované lokalitě mohli pomocí Cs-magnetometru zhotovit několik magnetometrických profilů (obr. 3). Měřená oblast pokrývala přibližně 0,3 km 2. Dodatečně jsme provedli měření na dvou více než kilometr dlouhých profilech situovaných ve směru pokračování elevace u Předního Arnoštova. Naměřené hodnoty korespondují s místní geomorfologickou a geologickou situací na straně jedné a neukazují na přítomnost jakéhokoliv skrytého tělesa melafyru na straně druhé. Nejvyšší hodnoty ΔT byly zjištěny na plochém temeni elevace v místech dobře odkrytých podložních permských sedimentů. Zjištěné hodnoty systematicky klesají směrem k úpatí elevace, kde jsou podložní horniny postupně překryty deluviálními sedimenty (obr. 3). V souladu s výsledky geofyzikálního měření jsme na lokalitě zjistili, že melafyr je pouze litologickou součástí okolního písčitého slepence, ve kterém tvoří polozaoblené klasty o variabilní velikosti (max. do 20 cm) s charakteristickou fialově hnědou barvou a bílými mandlemi (obr. 4). Výsledky petrologického studia V mikroskopu má studovaná hornina exemplární trachytickou mikrostrukturu a mineralogicky odpovídá olivinickému alkalickoživcovému trachytu. Automorfně omezené vyrostlice draselného živce a olivínu obklopují subparalelně
Geoscience Research Reports for 2009 Czech Geological Survey, Prague, 2010 ISSN 0514-8057 231 Obr. 2. Topografická situace v okolí Předního Arnoštova s vyznačeným prostorem, na kterém byly v minulosti zaznamenány výskyty melafyrů a achátů (topografický podklad převzat z mapového serveru Portálu veřejné správy ČR, ortofoto zhotovila společnost Geodis: http://geoportal.cenia.cz). Obr. 3. Zjednodušená geologická situace v okolí Předního Arnoštova s výsledky měření na jednotlivých magnetometrických profilech (geologický podklad převzat z mapového serveru ČGS, GEOČR50: http://mapy.geology.cz/). uspořádané lišty draselných živců základní hmoty (obr. 5). Živcové vyrostlice i živce v základní hmotě jsou prosté nečistot a taveninových inkluzí, obsahují vždy 100 % ortoklasové komponenty a velmi pravděpodobně odpovídají sekundárnímu (post-magmatickému) K-živci/aduláru, který nahradil původní živec (tab. 1). Olivínové vyrostlice a mikrovyrostlice jsou kompletně pseudomorfované iddingsitem (okraj) a sekundárním K-živcem/adulárem (střed), který je v různé míře nahrazen kaolinitem. Kaolinit rovněž zatlačuje živce v některých vyrostlicích a společně s magnetitem tvoří výplň intersticiálních prostor mezi živcovými lamelami devitrifikované základní hmoty. Kaolinit se také dominantně podílí na výplni četných mandlí. Jako xenolity se v rámci studované horniny nejčastěji objevují úlomky arkózovitých pískovců a kvarcitových zrn. Průměrné chemické složení vulkanické horniny je uvedeno v tabulce 1. Po přepočtu na bezvodou bázi je hornina intermediální (SiO 2 = 58,9 hm. %), peraluminická (A/CNK = 1,2) a náleží do vysokodraselné série. V TAS diagramu se hornina ocitá v poli trachytu. Extrémně vysoké obohacení u draslíku (K 2 O = 11,2 hm. %) reflektuje vysoký obsah sekundárního K-živce. Vysokými obsahy titanu (TiO 2 = 1,6 hm. %) je náš vulkanit plně srovnatelný s intrakontinentálními, postkolizními melafyry lužické oblasti (např. Awdankiewicz 2006, Ulrych et al. 2006). Převaha trojmocného železa odráží vysoký oxidační stav horniny. Vysoké obsahy vody (H 2 O = 2,8 hm. %) jsou v relaci s hojným zastoupením kaolinitu. Diskuse a závěr Geofyzikální měření nepotvrdilo přítomnost předpokládaného tělesa melafyru v okolí Předního Arnoštova. Vulkanická hornina je jen litologickou součástí okolního písčitého slepence až brekcie. To je v dobré shodě s výsledky
232 Zprávy o geologických výzkumech v roce 2009 Česká geologická služba, Praha, 2010 ISSN 0514-8057 Obr. 5. Mikrofotografie olivinického alkalickoživcového trachytu. Automorfně omezené olivíny s iddingsitovým okrajem jsou obtékány subparalelně uspořádanými lištami draselných živců základní hmoty (fotografie s jedním nikolem). Foto L. Krmíček. Obr. 4. Fragment melafyrového valounu ze studované lokality s typickou fialově hnědou barvou a bílými mandlemi. mapování M. Stárkové na dané lokalitě, kde autorka zaznamenala navíc i valouny kyselejších vulkanitů (Stárková 2000). Malé zaoblení úlomků studovaného alkalickoživcového trachytu, který obsahuje xenolity okolních permských sedimentů, dokládá relativně krátký transport od primárního zdroje. Těleso vulkanitu bylo s velkou pravděpodobností erodováno již v průběhu spodního permu. Zdánlivě analogická situace se vyskytuje také při jjz. pokračování boskovické brázdy v rámci zakleslého reliktu permu u rakouského Zöbingu (obr. 1), odkud Vasicek (1991) popisuje taktéž výskyty valounů vulkanitů v rámci slepence. Podle terénního šetření prvního z autorů (lokalita byla navštívena na podzim roku 2009) však s největší pravděpodobností nejde o typický permokarbonský melafyr srovnatelný například s výskytem u Předního Arnoštova, ale pouze o valouny erodovaných žilných hornin srovnatelných s žílami vystupujícími v rakouské části moldanubika z. od Zöbingu. Podle klasifikace IUGS odpovídá vulkanit od Předního Arnoštova alkalickoživcovému trachytu. Obecně je petrogeneze obdobných hornin dávána do souvislosti s frakcionací bazičtější parentální taveniny (např. Fedele et al. 2003). Tomu by mohl také nasvědčovat výskyt olivíno- Tabulka 1. Průměrné chemické složení studovaného vulkanitu (ze dvou vzorků) přepočítané na bezvodou bázi a reprezentativní mikrosondové analýzy draselných živců průměrné složení vulkanitu bezvodá báze K-živec vyrostlice K-živec vyrostlice K-živec zákl. hmota K-živec zákl. hmota SiO 2 57,13 58,89 66,33 65,10 65,01 65,54 Al 2 O 3 16,58 17,09 18,24 18,15 18,25 18,23 Fe 2 O 3 8,33 8,58 FeO 0,14 0,14 0,30 0,12 0,17 0,17 MgO 0,43 0,44 CaO 0,89 0,92 0,00 0,00 0,00 0,00 Na 2 O 0,26 0,27 0,00 0,00 0,00 0,00 K 2 O 10,89 11,23 15,40 16,47 16,53 16,03 TiO 2 1,54 1,59 P 2 O 5 0,62 0,64 0,00 0,00 0,00 0,00 MnO 0,20 0,21 CO 2 0,42 H 2 O + 2,07 H 2 O 0,77 Total 100,27 100,00 100.27 99,84 99,96 99,97
Geoscience Research Reports for 2009 Czech Geological Survey, Prague, 2010 ISSN 0514-8057 233 vých pseudomorfóz v naší hornině. Parentální magma studovaného vulkanitu bylo velmi pravděpodobně derivováno během spodnopermského extenzního gravitačního kolapsu parciálním tavením hornin subkontinentálního pláště metasomaticky obohaceného v důsledku subdukčních eventů v průběhu dřívějších fází variské orogeneze (srov. např. Awdankiewicz 2006). Postmagmatická alterace horniny byla spojena se silným obohacením o K 2 O a vedla k rozsáhlé adularizaci. Obdobná postmagmatická adularizace byla pozorována v permokarbonských vulkanitech vystupujících v širším okolí Krakova (např. Słaby 1987). Poděkování. Studium bylo podpořeno výzkumným záměrem MSM0021622427. Příspěvek je součástí projektu VENTS. Literatura AWDANKIEWICZ, M. (2006): Fractional crystallization, mafic replenishment and assimilation in crustal magma chambers: geochemical constraints from the Permian post-collisional intermediate-composition volcanic suite of the North-Sudetic Basin (SW Poland). Geologica sudet. 38, 39 61. FEDELE, L. BODNAR, R. J. DE VIVO, B. TRACY, R. (2003): Melt inclusion geochemistry and computer modeling of trachyte petrogenesis at Ponza, Italy. Chem. Geol. 194, 81 104. MARTÍNEK, K. (2001): Orlická pánev. In: PEŠEK, J. et al.: Geologie a ložiska svrchnopaleozoických limnických pánví České republiky, 194 197. Čes. geol. úst. Praha. MÍSAŘ, Z. DUDEK, A. (1993): Some critical events in the geological history of eastern margin of the Bohemian Massif. J. Czech. Geol. Soc. 38, 9 20. MRÁZEK,I. REJL, L. (1979): Jaspisy a acháty z širšího okolí Moravské Třebové. Geol. Průzk. 7, 218 220. SŁABY, E. (1987): Adularization of plagioclases with accompanying processes in the rhyodacites from Zalas near Cracow. Arch. Mineral. 42, 69 94. STÁRKOVÁ, M. (2000): Svrchní paleozoikum. Perm. In: ČECH, S. et al.: Vysvětlivky k základní geologické mapě České republiky 1 : 25 000, list 24 122 Brněnec, 9 10. Čes. geol. úst. Praha. ŠEŠULKA, V. KRMÍČEK, L. (2008): Využití pozemní Cs-magnetometrie při detailním geologickém průzkumu. In: KRMÍČEK, L. et al.: Moravskoslezské paleozoikum 2008, 15. Masaryk. univ. Brno. ULRYCH, J. PEŠEK, J. ŠTĚPÁNKOVÁ-SVOBODOVÁ, J. BOSÁK, P. LLOYD, F.E. SECKENDORF, V.VON LANG, M. NOVÁK, J.K. (2006): Permo-Carboniferous volcanism in late Variscan continental basins of the Bohemian Massif (Czech Republic): geochemical characteristics. Chem. Erde 66, 37 56. VASICEK, W. (1991): Das Jungpaläozoikum von Zöbing. Exkursionen im Jungpaläozoikum und Mesozoikum. Österr. Paläont. Ges., 3 21. Radon v kvartérních sedimentech na podloží s kontrastním radonovým indexem v oblasti Železných hor a české křídové tabule Radon in Quaternary sediments covering the geological basement with contrasting radon index (Železné hory pluton and Bohemian Cretaceous table) PETRA PACHEROVÁ IVAN BARNET Česká geologická služba, Klárov 3, 118 21 Praha 1; petra.pacherova@geology.cz, ivan.barnet@geology.cz (13-42 Pardubice, 13-44 Hlinsko, 14-34 Svitavy, 24-12 Letovice, 24-14 Boskovice, 24-32 Brno) Key words: radon in rock types, indoor radon, Quaternary sediments, correlation, Czech Republic Abstract: The influence of geological basement on the soil gas and indoor radon concentrations measured on inhomogeneous Quaternary sediments was examined along rivers passing through heterogeneous geological basement with different radon index. The results show high effect of the geological basement on the indoor radon concentrations measured on the Quaternary sediments and low effect of thickness and type of the sediments. Téměř polovina obcí v Česku leží na podloží charakterizovaném přechodným radonovým indexem. Přechodný radonový index byl určen pro nehomogenní kvartérní sedimenty, u kterých byl předpokládán vliv laterálního transportu sedimentárního materiálu podél toku na výslednou objemovou aktivitu radonu (OAR). Srovnání získaných statistických parametrů z měření objemové aktivity radonu v kvartérních sedimentech s průměrnými hodnotami OAR v objektech v celé obci a v objektech situovaných pouze na kvartérních sedimentech umožní přesnější rozčlenění přechodného radonového indexu v závislosti na hlubším horninovém podloží. Následně umožní efektivnější vyhledávání obcí se zvýšenou pravděpodobností vysokých hodnot radonu naměřeného v objektech. Detailnější rozčlenění dosavadní kategorie přechodného radonového indexu v obcích situovaných na radonově kontrastních typech geologického podloží poskytne podklady pro tvorbu novelizace metodiky měření radonového indexu podloží pro novou výstavbu z roku 2004 (Neznal et al.