Geologický vývoj území České republiky: svědectví hornin v rozmezí 2,1 mld let po současnost Václav Kachlík Ústav geologie a paleontologie UK PřF Praha, Albertov 6, 128 43 Praha 2
Cíle: Podat stručný nástin vývoje území ČR, na kterém žijeme, tj. Českého masivu a Západních Karpat v čase a prostoru tj. charakterizovat období před vznikem Českého masivu, Kde vznikaly a odkud pocházejí jednotky skládající dnes podklad ČM (kadomský fundament) Vývoj staropaleozoického pokryvu jednotek fundamentu během driftu kontinentálních bloků k Laurusii Připojení jednotek ČM k Laurussii během variské kolize Gondwany a Laurussie Paleogeografický vývoj ČM po skončení variské orogeneze, Vývoj jednotek Západních Karpat, vystupujících na území ČR
Geologická mapa ČR
Jak z hornin číst jejich historii? Horniny, přírodniny složené z minerálů (organických zbytků) odrážejí procesy, kterými vznikly, kde vznikaly (v jakých P-T podmínkách) na povrchu (sedimenty, vulkanické horniny), v hloubce magmatické či metamorfované horniny) z čeho vznikaly (magmatu, rekrystalizací pevné fáze, z úlomků, činností živých organismů, nahromaděním schránek organismů nebo rostlinných či živočišných zbytků, jak jsou staré (metody litostratigrafické, biostratigrafické a geochronologické) ty umožňují zjistit jednak relativní stáří nebo radiometrické stáří (tzv. absolutní stáří tj. doba, která uplynula od jejich vzniku
Jak z hornin číst jejich historii? v některých případech u sedimentů i v jakých klimatických podmínkách se vytvářely (např. bauxity, laterity, diamiktity), pomocí analýzy faun, izotopického složení schránek organismů v jaké zeměpisné šířce vznikaly (paleomagnetická metoda založená na polaritě magnetického pole a magnetické inklinaci a deklinaci) za příznivých okolností zjistit, v jakých zeměpisných šířkách se např. sedimenty usadily a zda se v průběhu dalšího geologického vývoje z místa svého vzniku přemístily v důsledku vzniku a zániku nových oceánů, kontinentálního driftu
evropské variscidy 1 moldanubická zóna (na povrch vystupující masivy označeny zkratkami: MO - moldanubikum a jemu metamorfně odpovídající jednotky v Českém masivu (ČM), CFM Centrální francouzský masív, GKgalicijsko-kastilská oblast AM Armorický masív; 2 sasko-duryňská oblast:, O- Odenwald, S Spessart, OM Ossa Morena); 3 rhenohercynská zóna (H Harz, RBP Rýnské břidličné pohoří, BRM Brabantský masív, C Cornwall, JPZ jihoportugalská zóna; 4 asturská zóna, 5 kantabrijská zóna; 6 tepelsko-barrandienská oblast a severoarmorická oblast; 7 moravosilesikum, 8 variská předhlubeň; 9 alpinská předhlubeň; 10 východoevropská platforma, 11 africká platforma; 12 tektonické hranice jednotlivých zón evropských variscid (nerozlišené) a tektonický okraj východoevropské platformy TL (Tornquistova linie); 13 tektonické hranice prvního řádu: čela alpinské a variské deformační fronty, významné kaledonské sutury: TS sutura po kaledonském uzavření Tornquistova moře, IS sutura po kaledonském uzavření oceánu Iapetus; samostatné jednotky připojené k východoevropské platformě během staršího paleozoika, MLP Malopolský masív, BV Brunovistulikum. Postavení ČM v evropských variscidách
Provenience jednotek ČM (Hartz, Torwik, 2002, Erdtman 1998)
Paleomagnetický záznam polohy jednotek ČM od kambria do recentu (Krs et al. 2001)
Paleogeografická pozice armorických fragmentů v období staršího paleozoika (Crowley et al. 2000, Krs et al. 2001)
Plate tektonický model vzniku evropských variscid
Regionálně geologické členění ČM S A X O T H U R I N G I K U M K r Kaèavské hory k o n o še Soví hory munchberská kra ZEV b u a v i k a r m Barrandien B O H E M O L D A N U B M I K U I K U M Železné hory M dyjská klenba svratecká klenba Hrubý Jeseník M O R A V O S I L E S I K U M
Geofyzikální charakteristika autonomních jednotek ČM
Moldanubikum Protolitová stáří od 2,1 mld let do 370 Ma (starší proterozoikum až devon) Heterogenní jednotka horniny plášťové, korové) Složitý tektonometamorfní a tektomagmatický vývoj (ortoruly, 2,1, 1,38, 0,600 0,550 mld let, 0,520, 0,480) Metasedimenty - neoproterozoického až staropaleozoického stáří (bez jasných fosilních dokladů), Přítomnost HP-HT až UHP hornin (např. granátických peridotitů, pyr. Kvarcitů) Variská metamorfóza v amfibolitové facii (granulity cca 350, migmatitizace 330 320 Ma), Intenzivní variský plutonismus (350 280 Ma)
Horniny moldanubika Uzavřenina peridotitu v granulitu, Horní Bory Orbikulární žula, Muckov Migmatit, Vanov, s. od Telče Eklogit, Poličany u K. Hory
Variské intruze v moldanubiku (350 280 Ma) Durbachit, Nové Město n. Mor. Mrákotínský granit, Mrákotín, Centrální mold. pluton
Hodnoty krajiny budované horninami moldanubika Chráněná území a přír. parky Šumava, Český les, Podyjí (částečně) Zásobárny pitné vody (horské oblasti) Šumava, Novohradské hory, Českomoravská vrchovina suroviny: kámen pro ušlechtilou kamenickou výrobu, Plutonity moldanubika (centrální mold. Pluton), drcené kamenivo, pararuly, ortoruly, granity) Rudní suroviny polymetaly blanická a jihlavská brázda, Sulfidy Ranský masiv, skarny (netěží se již)- kutnohorské krystalinikum (periferie moldanubika Vlastějovice, Uran (strážecké moldanubikum) Rožínka, další výskyty již opuštěné Rožná, Rožínka, potenciálně Horažďovicko, Polná u Jihlavy) Zlato- Kašperskohorsko, Povltaví, (jíl. Pásmo), Vápence (výroba plniv (čisté váp., stavební kámen, vápno)- Horažďovicko, Sušicko-Voticko), Českokrumlovsko Problémy- eroze půdy v horských oblastech, kontaminace hnojivy, odvodnění luk a pastvin, lesní monokultury
Geologický vývoj území ČR svědectví hornin Tepelsko-barrandienská oblast Kadomský (s výjimkou okrajů) slabě met. basement, droby, břidlice s vulkanity, na něm diskordantně spočívá kambrium nebo ordovicko-devonské sledy Pozitivní tíhové anomálie, Hlavní deformace proběhla na rozdíl od moldanubika od ostatních jednotek již v průběhu devonu Staropaleozoické sledy nemetamorfovány, fosiliferní Svrchnokamrický subaerický vulkanismus Ordovicko-devonský bazický subaerický magmatismus vnitrodeskového riftového typu
Geologický vývoj území ČR svědectví hornin Neoproterozoikum tepelsko-barrandienské jednotky Mocnost sedimentů až 10 km Převažují flyšoidní sedi menty (droby břidlice) Sedimentace provázena bazickým submarinním vulkanismem (spility) blovické s. tholeiitická magmata - složení MORB davelské s. CA magmata Vznik vulkanického oblouku (600-560 Ma) kadomská def. (560-540) Ma flyš štěchovické skupiny dobříšské slepence
Tepelsko-barrandienská oblast- stáří Protolitů intruzivních a vulkanických hornin
Interpretace vývoje barrandienského neoproteroozoika
Plate-tektonický model vývoje TBO (neoproterozoikum až začátek ordoviku
Kadomské a variské deformační domény v tepelsko-barrandienské oblasti
Proterozoické horniny TBO dobříšské slepence, Vulkanity a sed. Dav. Souvrství, lom, j. od Zbraslavi Lamininty štěchovické skupiny, Strnady Polštářové lávy, Koterov u Plzně
o u n V l t a v a a Paleozoické jednotky Barrandienu k a Øíèany e r B S á z a v 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 dva sedimentární cykly: kambrický (kontinentální, mořská siliciklastika, svrchnokambrické subaerické vulkanity CA chemismu ordovicko devonský, kabroordovický bazický i kyselý magmatismus (520-480 Ma) rifting kadomského fundamentu bazický tholeiitický vulkanismus (ordovik a devon) hlavní deformace mezi stř. až sv. devonem (380-370 Ma) variský magmatismus zejména při okrajích jednotky
Horniny staršího paleozoika barrandienu Dropstone, sv. ordovik, Levín Vápence koněpruského útesu, Pražské s. Silurské vápence se schránkami Nautiloidů, lom Kosov u Berouna Transgrese kambria na sv. proterozoických břidlicích, Týřovice
Průběh předpokládané tepelské sutury na hranici TBO a saxothuringika Szczecin Main Figure Gdansk Wroclaw Warsaw Krakow Elbe Zone W e s t Intra-Sudetic Fault KJT S u d e t e s Marginal Sudetic Fault Kaczawa Complex Fore-Sudetic Block Odra Lineament Wroclaw Munchberg Klippe KL MLC Eger Graben Saxothuringian Tepla-Barrandian Moldanubian JM ZB RJC SKC RM KMC Swierzawa Unit & Possible Equivalents Dobromierz Unit & Possible Equivalents Ophiolitc bodies L Palaeozoic Supracrustal N ZEV Klippen Gory Sowie Block Late Plutons Post Devonian cover 0 100 Km
b Kladská Tepelská sutura styk saxothuringika a tepelsko-barrandienské jednotky Prameny E Chodová Planá E Mnichov E Ov. Kladruby Michalovy Hory Beèov E Teplá Otroèín E Útvina E Dobrá Voda Bezdruž ice 1000 chondrite normalized (Nakamura 1974) 100 10 1.1 Meta-Alkali Meta-Tholeiite Low-Ti Meta-Tholeiite LREE depleted Low-Ti Meta-Tholeiite La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu Lestkov E 0 10 km Dyleò Unit (Saxoth.) Schists, gneiss Metabasite Metasediments
Horniny mariánsko-lázeňského komplexu Retrográdní eklogit, Tisová, tavenina vzniklá tavením gran. Amfibolitu, 370 Ma Metagabro, Výškovice Serpentizovaný spinelový Peridotit, baze MLC
Využití krajiny a surovinových zdrojů chráněná území Tepelská plošina, Brdy, Český kras, Železné hory- krajiné a geologické prvky, fauna a flóra, Akumulace podzemních vod- Železné hory (část), Nerudní suroviny kámen středočeský pluton, borský masiv, droby a vulkanity proterozoika, vápence český kras (vysokoprocentní, pro výrobu vápna a cementu) silur, devon), Ložiska historické revíry polymetaly uran Příbramsko, borský masiv (Zadní Chodov), sulfidy, Mn Železné hory, zlato Povltaví, Potenciálně břidlicový plyn
Saxothuringikum krušnohorská oblast Kadomský podklad (ortoruly, metasedimenty) paleozoické patro (kambrim,ordovik až sp. karbon), hlavní deformace během Sp.. karbonu cca kolem 340-335, na SZ mladší 320-310 Ma, Příkrovová stavba, relikty HP a UHP hornin vysunutých z tepelské sutury (Munchberská kra, Frankenberg, Wildenfels) Sedimenty z mikrodiamanty (hloubky pohřbení větší než 120 km!) Paleozoické sedimenty ve dvou faciích durynské (mělkovodnější) a bavorské (hlubokovodnější
Protolitová stáří hornin krušnorského krystalinika
Příklady horniny saxothuringika Eklogit, Meluzína páskovaný, Deformovaný při exhumaci Hornin k povrchu Lederschiefer, Durynsko, Valoun vypadlý z ledové kry, sv. ordovik, Durynsko Sv. silurský vápenec, Ockerkalk - Durynsko
Využití krajiny a přírodních zdrojů Chráněná území: Slavkovský les, (akumulace vod, min. prameny), Suroviny nerudní: kámen-granity karlovarského a smrčinského plutonu, drcené kamenivo, vulkanity (terciérní), kaolin kaolinizované žuly karlovarského plutonu, fluorit- Moldava, Jílové u Děčína, Rudní dříve cínovec Sn greizeny, nyní Li (lithné slídy)-potenciální surovina, Sn- Slavkovský les, Uran Podkrušnohoří, Jáchymovsko- Borský pluton, aj., Skarny (Měděnec, Magnetit, měď, Tisová aj. lokality).
Lugikum Labská zóna jej odděluje od krušnohorské oblasti Složitá příkrovová stavba na sz. s vergencí k SZ, na v s vergencí na brunovistulikum k V, ovlivněno sz. zlomy Kadomský fundament (lužický masiv a jejich plášť lužické droby 580-540 Ma, kadomský magmatismus odlišuje od TBO Na kadomský podklad transgreduje kambrium nebo ordovik, zvrásněné sledy pokračují až do sp. karbonu, hlavní def. na rozhraní sp. a sv. karbonu Jednotky paraautochtonní, Lužice Ještěd, allochtonní Krkonoše, Soví hory Kambroordovický rifting, Devonská (360 Ma ve facii modrých břidlic - spjatá se subdukcí, spodnokrabonská 340 320 spjatá s exhumací jednotek) Také zde přítomny UHP horniny eklogity s coesitem Intenzivní kambroordovický plutonismus (jizerské,krkonošsé ortoruly, ortoruly stěžnické)
Stáří protolitů intruzivních hornin v západních Sudetech Cambro-Ordovician protolith ages ~540 Ma 495-480Ma ISF Kaczawa Unit SMF 1: Lusatian Granitoid Complex 2: Krkonose-Izera Terrane 3: Gory Sowie Massif 4: Orlica-Snieznik Dome N 20 km Lusatian Granitoid Massif Izera Massif 515-480 Ma Krkonose Granite SKC EKC Intra-Sudetic Basin Gory Sowie Massif ~485 Ma ZBCU References: 4: Borkowska & Dörr 1998 1: Hammer et al. 1997 2: Korytowski et al. 1993 3: Kröner & Hegner 1998 1, 2, 4: Kröner et al. 1994, 1997 2, 4: Oliver et al. 1993 2: Philippe et al. 1995 1: Tichomirova et al. 1998 2: Timmermann et al. 1999 4: Turniak et al. 1998 Orlica - Snieznik Bardo Basin 505-485 Ma Dome simplified geological map after Aleksandrowski et al. (1997)
Datování HP-HT metamorfních událostí v Západních Sudetech I SF High-pressure and high-temperature SMF Kaczawa Uni t metamorphic events 20 km N Lusat i an Gr ani t oi d Massi f Izera Massif ~370-360 ~340-320 Krkonose Granite SKC EKC I nt r a- Sudet i c Basi n ~400 390-380 Ma Gor y Sowi e Massi f 365-360 Ma Bar do Basi n ~400 Ma 380-370 Ma Or l i ca - Sni ezni k si mpl i f i ed geol ogi cal map af t er Al eksandr owski et al. ( 1997) HP-event HT-event Dome Ref er ences: 370-360 Ma (?) ~340 Ma Br öcker et al. 1997 Br ueckner et al. 1996 Mal uski & Pat ocka 1997 O' Br i an et al. 1997
Geologická mapa Sudet se zvýrazněním jednotek s relikty HP-LT stádia
Lugikum krkonošsko-jizerská obalst
Geochemie staropaleozoických metavulkanitů krkonošsko-jizerského krystalinika
Schematické vyjádření příkrovové stavby v z. části Lugika W E West Sudetes 504 3 505 5 494 2 ca. 490-480 Sole thrust Autochthon: Lusatian Granitoids & Machin Group Jestěd Mts. Izera Gneiss & Schists Swierzawa Composite Thrust Slice Dobromierz Thrust Slice Sleza Ophiolite Gory-Sowie Very low grade Greenschist - Amphibolite facies Greenschist facies Very low grade Amphibolite-Eclogite- Granulite facies
Horniny lugické oblasti Deformovaný Lyditový konglomerát, Spodní karbon, Kryštofovo údolí, Ještěd, Jítravská skup. Staropaleozoické kvarcity, Vrchol Ještědu, příkrovový relikt Porfyrický metagranit, fylonitizovaný, Kryštofovo údolí, Ještěd
Využití krajiny chráněná a rekreační území- Krkonoše, Jizerské hory, Orlické hory- Králický Sněžník + Rychlebské hory Zásobárny pitné vody, chráněné přírodní útvary, infiltrační oblast vod ČKP Suroviny nerudy: kámen, (granity), amfibolity, zel. břidlice, ortoruly, fluorit, baryt (Harrachov-ukončena těžba), menší ložiska sulfidů Fe, Cu (Nové Město p. Smrkem, Obří důl (též uran), Fe skarny (Herlíkovice aj.) Vápence Podkrkonoší (většinou na drcený kámen a vápno).