AKTUALITY ŠUMAVSKÉHO VÝZKUMU II str. 16 21 Srní 4. 7. října 2004 Morfotektonická analýza NP Šumava s využitím radarových satelitových snímků Morfotectonic analysis of the Šumava National Park using radar satellite images Vladimír Lysenko Česká geologická služba, Klárov 3, CZ-11821 Praha 1, Česká republika lysenko@cgu.cz Abstract In this study, the morphotectonic analysis was employed in a preliminary stage of geological mapping of the Šumava National Park. The main aim was complete our knowledge on linear tectonics and location of the faults. Morphotectonic analysis, an investigation of relationship between geological structure, tectonics, and characteristic features of the relief, is a valuable means to explore the complex network of linear and block tectonic structures. It can be carried out advantageously using data obtained by the remote sensing. In this study, the remote sensing interpretations are based on data from photomapping by Radarsat with scale of 1 : 200 000 and radar satellite images from the carrier ERS 2. The simplified scheme of the main lineaments and faults is shown. Comparison of the net of tectonical features obtained from space images and the faults from geological maps shows a high degree of identical elements. ÚVOD V rámci geologického mapování Šumavy (ČGS v měř. 1 : 25 000), je sestavována přehledná mapa sítě lineárních struktur křehkého porušení (puklin, poruchových pásem a zlomů) a tektonických bloků s využitím morfotektonické analýzy a materiálů dálkového průzkumu Země (DPZ). Zaměření prací vychází ze skutečnosti, že současný obraz tektonické stavby, tak jak je předkládán např. na geologických mapách 1 : 50 000, je neúplný a zdaleka nevyjadřuje skutečný průběh dislokací v širším slova smyslu (tj. např. včetně puklinových pásem). Použité materiály DPZ (satelitové radarové výstupy) v kombinaci s digitálním modelem reliéfu umožňují dobrou identifikaci lineací a jejich průběhu v návaznosti na geologickou stavbu, na známé tektonické linie a na tvary reliéfu. Prezentované soubory lineací s vymezením předpokládaných poruchových pásem, významných puklin a zlomů představují prvé výsledky analýzy. PŘEHLED VÝZKUMŮ Tektonika Šumavy je souborně shrnuta v řadě starších prací, např. KODYM (1961), BENEŠ (1983), z 90. let minulého století ve Vysvětlivkách k souboru geologických a ekologických účelových map přírodních zdrojů v měř. 1 : 50 000 (editor V. Müller, ČGÚ). Z vrásových struktur je pro šumavské moldanubikum určující antiklinála Českého lesa (českoleská osní rampa) s granitoidními masívy v jádře. Její osa má směr SSZ-JJV (SUK 1996). 16
Významné zlomové struktury porušující šumavské moldanubikum byly většinou založeny již během vzniku metamorfní stavby, pohyby podél nich se však opakovaly až do doby neoidní. Za nejstarší zlomové struktury porušující moldanubikum je považován systém zlomů směru V-Z a S-J až SSV-JJZ, mladší poruchy mají převážně směr SZ-JV (MÍSAŘ et al. 1983). Některé dislokace směru SV-JZ predisponují omezení těles hlubinných magmatitů. Vymezením morfostrukturních bloků šumavského moldanubika na základě rozlišení (identifikace) hypsometrických úrovní oblasti a vymezením reliéfotvorných a reliéf predisponujících zlomů se zabývá práce SURŇÁKOVÁ & ZEMAN (1982). Širší šumavskou oblast člení od severu k jihu na 4 pásma, hranice tvoří nejdelší zlomy směru Z-V a ZSZ-VJV. Z hlediska exodynamického vývoje reliéfu ŠEBESTA (1997) rozděluje reliéf centrální části Šumavy do čtyř jednotek vrcholové relikty paleoreliéfu v několka úrovních nad 1000 m n. m., morfologicky se uplatňující zlomové a strukturní denudací obnažené plochy, úpatní relikty paleoreliéfu v 750 850 m n.m. a plio-pleistocénní erozní údolní síť. MORFOTEKTONICKÁ ANALÝZA Morfotektonická analýza je založena na sledování vztahů mezi geologickou stavbou a reliéfem. V případě sledování křehké tektoniky s využitím materiálů DPZ pak vycházíme z obecně známých a terénními pracemi ověřených skutečností, že fotolineace získané z materiálů DPZ se buď přímo shodují se zlomy nebo navazují na známé zlomy, zlomové struktury, nebo jsou projevem zvýšené hustoty puklin shodného směru (poruchová pásma). Pro vymezení základních rysů reliéfu jsme použili mapy zahuštěných vrstevnic a digitálního modelu reliéfu. Pro zjednodušený podklad morfotektonické mapy jsme vyčlenili nejrozsáhlejší relikty paleogénního plošinatého paleoreliéfu nad 1000 m n. m. šumavské pláně, nejvyšší relikty paleoreliéfu nad úrovní 1300 m n. m. (ŠEBESTA 1997), údolní síť a hrany strmých svahů (Obr. 1). Pro sledování charakteru reliéfu, morfologických a tektonických struktur širšího území NP Šumava jsme použili družicovou fotomapu z nosiče Radarsat (Scan SAR Narrow SN2) z května 1997, listy map v JTSK 21, 22 a 32 v měř. 1 : 200 000, a družicových scén z nosiče ERS 2 z března 1997 a 2001, které využívají technologie SAR (Synthetic Aperture Radar) s uváděným prostorovým rozlišením 10 30 m, po orthorektifikaci cca 50 m. Technologie radarového snímání umožňuje velmi jemné geologické informace i v oblastech zakrytých poměrně hustou vegetací. Radar je citlivý na geometrický tvar objektů, drsnost povrchu a obsah vlhkosti a v závislosti na velikosti vlnové délky proniká částečně i do půdy (do 1 m). Radarové scény ERS jsou k dispozici ve formě černobílé fotomapy v měř. 1 : 100 000 a v digitální formě s možností interpretací do měř. 1 : 75 000. Výsledkem analýzy radarových scén v kombinaci s 3D modelem reliéfu jsou soubory lineací, které kopírují litologickou hranici, sledují morfologicky výrazná rozhraní, úseky údolí, hrany svahů erozních údolí, strmé svahy, strukturní hřbety, a často kopírují nebo navazují na známé, nebo v geologických mapách předpokládané, tektonické linie. Vybraný soubor hlavních interpretovaných lineací, spolu s tektonickými liniemi převzatými z geologických map ČGS 1 : 50 000 je na Obr. 2. Interpretovaná poruchová pásma odpovídají průběhu hlavních lineací v návaznosti na známé, geologicky doložené nebo předpokládané zlomy. V prvé etapě studia vyčleňujeme následující pásma, která jsou vyznačena na Obr. 3, na podkladu radarové scény ERS 2: (1) Poruchové pásmo směru SZ-JV (140 ) prochází celou Šumavou od Nýrska přes Srní, Kvildu, Horní Vltavici, Lenoru, Volary a dále na jv. Pásmo se kryje se sv. hranicí výskytu těles centrálního moldanubického plutonu (Obr. 2). (2) Lineace směru ZSZ-VJV (110 ) tvo- 17
Obr. 1. NP Šumava geomorfologické schéma s vyznačením morfologicky významných lineací (čárkované linie). Legenda: 1 paleoreliéf nad úrovní 1 000 m n.m., 2 údolní síť, 3 hlavní morfologicky významné lineace. Fig. 1. Geomorfological schema and main coinciding lineations. Legend: 1 paleorelief above 1000 m a. s. l., 2 valley, 3 main lineations coinsiding with morphology features. ří několik pásem. Jako významný denudační stupeň se projevuje podšumavské zlomové pásmo, které se z pohledu satelitu jeví jako souvislé pásmo lineací probíhající od Zelené Lhoty přes Hartmanice, Kašperské Hory, Vimperk a dále za Prachatice. Pásmo koresponduje s hranicí mezi pestrou sérií sušicko-votickou a sérií Královského hvozdu. Na satelitu lze rovněž sledovat další souběžné lineace a pásma. Např. pásmo mezi Bystřicí n. Úhlavou, Sušicí a Volyní (sušický zlom), blokově člení a omezuje jižní okraje středočeského plutonu (Obr. 2). Poruchové pásmo mezi Březníkem a Lenorou blokově člení a sleduje okraje těles moldanubických magmatitů. Na bavorské části Šumavy jsou výrazná pásma lineací shodná s průběhem centrálního šumavského zlomu a bavorského křemenného valu. (3) SV-JZ lineace a poruchová pásma se shodují s radiálními dislokacemi Šumavy. Pásmo lineací u Nýrska 18
Obr. 2. Výběr hlavních lineací získaných analýzou radarové satelitové scény ERS 2 v pozici k magmatitům centrálního masívu moldanubického a středočeského plutonu. Fig. 2. Main lineations acquired by the analysis of the radar satelit images (ERS 2) compared with plutonic magmatites. Legend: 1 city, 2 state boundary, 3 main lineations, 4 faults (by CGS geological maps), 5 plutonic magmatites. koresponduje s geologicky ověřenými zlomy a je vázáno na zlomový systém středočeského švu (klatovský zlom). Pásmo tvoří hranici mezi kdyňským bazickým masívem na západě a moldanubikem. Pásmo lineací procházející Lenorou je doložené jako zlomy oddělující komplex Boubína od prachatického bloku. Zajímavé je pásmo lineací, které tvoří SZ tektonické omezení masívu Vydry a prochází Srním dále k SV. (4) SSV-JJZ pásmo lineací mezi Bodenmalsem v Německu a Nýrskem, je u Nýrska doloženo jako zlomy. Lineace korespondují s úseky údolní sítě západně od Grosser Arberu (Velkého Javoru) a Úhlavy u Nýrska. Lineace shodného směru procházejí také Železnou Rudou. V JV části Šumavy jsou poruchová pásma vázána na zlomový systém lhenického prolomu, ke kterému patrně patří i pracha- 19
Obr. 3. Průběh hlavních poruchových pásem (bílé, čárkované linie) v radarové satelitové scéně ERS 2. Fig. 3. The radar satellite image (ERS 2) with main fault zones (dashed white line). tický a volyňský zlom, a které mají severojižní směr. (5) Velmi časté jsou lineace směru V-Z, které lze sledovat na vzdálenost desítek km. Poruchové pásmo mezi obcí Špičákem a Dobrou Vodou, které pokračuje dále na východ přes Hartmanice, ohraničuje severní okraj prášilského masívu moldanubického plutonu (Obr. 2). (6) Poruchová pásma směru SSZ-JJV (170 ) jsou shodná s průběhem prášilského zlomu a kvildského zlomu (pásmo mezi Sušicí, Kašperskými Horami, Borovou Ladou a Novým Údolím). ZÁVĚR Získaný soubor lineací nám umožnil ještě před zahájením terénních prací interpretovat průběh hlavních poruchových pásem a blokového členění území. Zjištěné lineární struktury, uzlové body, jsou v současné době ověřovány v terénu a korelovány s průběhem známých tektonických struktur a s geofyzikálními poměry. Pro korelací výsledných souborů lineací s dalšími vrstvami využíváme nástrojů GIS v prostředí ArcGIS ArcMap. 20
LITERATURA BENEŠ K. (ed.), 1983 : Geologická stavba šumavského moldanubika. Rozpravy ČSAV, vědecká řada matematicko- -přírodovědná, 93(7): 1 68. KODYM O. (ed.), 1961: Vysvětlivky k přehledné geologické mapě ČSSR 1 : 200 000 M-33-XXVI Strakonice. ÚÚG, Praha. SUK M. (ed.), 1996: Regionalizace v geologických vědách. Folia, Geologia, 38: 227 pp. SURŇÁKOVÁ R. & ZEMAN J., 1982): Morfostruktury a morfostrukturní členění šumavského moldanubika. In: Geomorfologická konference UK, UK Praha, pp. 169 177. ŠEBESTA J., 1997: Abriss einer exodynamischen Analyse des Zentralteiles des Böhmerwaldes. Věstník Českého geologického ústavu, 72(3): 281 288. posl 21