TEKTONIKA


Za podpory grantu FRVŠ 0529 – „Tektonika hranického krasu“ byl prováděn strukturně-geologický a tektonický výzkum hornin karbonátového vývoje hranického paleozoika a vybraných lokalit kulmských hornin v okolí Hranic. Současné závěry těchto studií jsou shrnuty zde.

Většina hornin macošského i líšeňského souvrství hranického paleozoika je výrazně tektonicky postižena. Změny primárních struktur hornin jsou patrné jak makroskopicky tak i mikroskopicky. Horniny prodělali duktilní i křehké deformace.

VRSTEVNATOST

Vrstevnatost má makroskopicky v profilu charakter změn v litologii (obr. 1) nebo změn v četnosti zastoupení jednotlivých horninotvorných částic (klastů, organických zbytků, matrix…). Plochy vrstevnatostí v masivních, zejména vilémovických, vápencích macošského souvrství bývají někdy zvýrazněny přítomností hummocky stylolitů (ve smyslu Dunneho a Hancocka 1994). Vrstevnatost, je-li patrná, bývá často zvrásněna (obr. 2) nebo je její orientace změněna vnitřní rotací, a to až do té míry, že již nejsou makroskopicky rozpoznatelné primární sedimentární struktury a hornina je zcela mylonitizována. Obecně lze říci, že orientace vrstevnatosti je subhorizontální, s mírným úklonem k V až JV nebo k Z, což je znázorněno na hustotním diagramu pólů ploch vrstevnatostí.

DUKTILNÍ DEFORMACE

VRÁSY

V karbonátových horninách hranického paleozoika jsou velmi časté struktury, vzniklé při jejich duktilní deformaci. V mírně deformovaných horninách se jedná o ptygmatické vrásy různých rozměrů, od několika cm po několik metrů. Takto zvrásněny jsou zejména litologicky homogenní vápence, jako např. vilémovické vápence v okolí kóty Skalka (obr. 2) nebo tmavé kalové vápence j. od Teplic n. Bečvou (obr. 3). Osní roviny těchto vrás jsou paralelní s kliváží, zatímco jejich osy jsou subparalelní s vrstevnatostí vápenců. Zvrásněné vrstvy o konstantní mocnosti vykazují minimální zkrácení 27% v řezu kolmém na vrásové osy, přičemž kontrast viskozit jednotlivých poloh není velký (~1). Hornina má tedy v celém svém objemu přibližně stejnou kompetenci a byla deformována stejným mechanizmem.

KLIVÁŽ A DUKTILNÍ FOLIACE

MAKROSKOPICKÁ CHARAKTERISTIKA

Téměř všechny litotypy vápenců vykazují křehce-duktilní kliváž až duktilní foliaci. Ve křtinských vápencích a intraklastových brekciích jsou jednotlivé litony mezi klivážovými plochami tvořeny zploštělými hlízami (obr. 4) nebo intraklasty. Intenzivněji deformované brekcie mají potom charakter tzv. plástevnatých vápenců, dříve mapovaných jako odlišná sedimentární litofacie. V silně duktilně deformovaných zónách je ve vápencích vyvinuta tektonická foliace, patrná jako páskování nebo laminace. Kinematiku deformace lze makroskopicky odhadnout z geometrie sigmoidálních syntektonických žil, která ukazuje směr pohybu nadloží k JV. Průběh kliváží a foliací je SV–JZ až S–J s úklonem k SZ až Z, jak je patrné z hustotního diagramu pólů kliváží a tektonických foliací, a je v celém studovaném území přibližně uniformní, jak dokládá mapa trendů jejich orientace.

Mapa trendů orientace kliváží a tektonických foliací.
Mapa trendů orientace kliváží a tektonických foliací.

MIKROSKOPICKÁ CHARAKTERISTIKA

Mikrostrukturní charakter duktilně deformovaných vápenců je odlišný mezi jednotlivými litotypy. V mírně deformovaných hlíznatých (křtinských) vápencích je kliváž vyznačena velkým množstvím subparalelních tlakových švů (obr. 5) a ve smyslu Alvareze et al. (1978) se jedná o rozpouštěcí kliváž (solution cleavage). Při kompresních okrajích karbonátových intraklastů vápencových brekcií bývají vyvinuty stylolity, jejichž zuby jsou paralelní se směrem hlavního napětí, přičemž rozpuštěný materiál je vysrážen v zónách relativní extenze (obr. 6). Tvarové charakteristiky kinematických indikátorů jako jsou rotované sigma a delta porfyroklasty nebo foliační rybky indikují směr pohybu nadloží k JV, resp. VJV. Na základě délkových parametrů tlakových stínů budinovaných porfyroklastů (obr. 7) byla odvozena velikost minimálního natažení 250-300%.

TEKTONICKÁ LINEACE

Na plochách kliváží a foliací je vyvinuta tektonická lineace protažení nebo striace. Pod Zbrašovskými jeskyněmi tvoří crinoidové vložky ve vápencíchprotáhlé enklávy ve směru lineace (obr. 8). V hlíznatých vápencích a brekciích s intraklasty, případně ve vápencích s fosfority došlo k protažení jednotlivých hlíz a klastů, zatímco okolní jemnozrnná karbonátová hmota se deformovala relativně plasticky (obr. 9). Jejich orientace je shodná s orientací lineace, která se sklání k Z až ZSZ (viz. hustotní diagram lineací). Mapa trendů orientace lineací ukazuje jejich jednotné uspořádání ve studovaném území.

Mapa trendů orientace tektonických lineací.
Mapa trendů orientace tektonických lineací.

PARAMETRY DEFORMACE

Uvedené charakteristiky karbonátových mylonitů svědčí o jejich vzniku deformací jednoduchým střihem. Jak bylo výše zmíněno, lze ve studovaném území rozlišit vápence téměř nedeformované, deformované jen mírně a karbonátové mylonity. Jednotlivé typy se střídají v pásmech přibližně ssv.–jjz. směru. Mylonitová pásma lze tedy charakterizovat jako střižné zóny. Jak dokládají makroskopické i mikroskopické kinematické indikátory, směr pohybu nadloží byl k V až VJV. Na základě těchto faktů bylo odvozeno rozložení napětí v době jejich vzniku, které odpovídá pohybům na moravské střižné zóně. Z hlavních mikrostrukturních deformačních mechanizmů se na vzniku karbonátových mylonitů podílelo tlakové rozpouštění (přítomnost rozpouštěcí kliváže, stylolitů a syntektonických žil) a dvojčatění (přítomnost polysynteticky lamelovaných zdvojčatělých kalcitů). V rekrystalovaném materiálu jsou přítomny zdvojčatělé kalcity typu I, II a IV (ve smyslu Burkharda (1993). Studium jejich polysyntetického lamelování umožnilo odhadnout minimální teplotu při deformaci v rozmezí mezi 250°C a 300°C.

STÁŘÍ DEFORMACE

Strukturní vrt Opatovice-1 zastihl v hloubce 120 m násunovou dislokaci, podle které byly na svrchno viséské sedimenty hradecko-kyjovického souvrství nasunuty famenské vápence. Podobně vrt Choryně-9 zastihl přesunutí říčských famenských vápenců přes obdobně vyvinuté vápence stáří svrchního visé. Naproti tomu nejmladší známé variské násunové deformace v hornoslezské pánvi jsou westphalského stáří. Doba vzniku duktilních násunových deformací v hranickém paleozoiku tedy spadá do období mezi svrchním visé a westphalem.

KŘEHKÉ DEFORMACE

KINK BANDY

V téměř všech typech kliváží bývají často přítomny kink bandy (zóny zalomení). Z relativních vztahů vyplývá jejich pozdější vznik oproti kliváži, která je jimi zvrásněna. Osy těchto "naložených" kink bandů se sklání k SSV až S.

ŽÍLY

V karbonátovém komplexu hranického paleozoika se hojně vyskytují karbonátové, ale i jiné žíly. Jejich mocnost a délka silně kolísá od mikroskopických rozměrů až po žíly několika metrových mocností. Nejběžnější jsou žíly o mocnosti několika mm až cm. Přítomné žíly lze rozdělit do několika skupin podle výplně, orientace, relativního stáří a geneze.

VÝPLŇ ŽIL

Podle materiálu, kterým jsou žíly vyplněny, bylo rozlišeno pět základních skupin žil:

  1. křemenné žíly A - žíly vyplněné mléčným křemenem, křišťálem nebo ametystem. Tyto monominerální žíly mají obvykle značné mocnosti, pohybující se většinou okolo 2 m. Dvořák (1955) popsal žílu o mocnosti až 8 m. Křemen tvoří v žilách jednak masivní polohy, jednak vyplňuje dutiny. Na několika místech byl nalezen hradbovitý ametyst. Okrajové části žil, ojediněle v celém objemu, mají brekciovitou stavbu s ostrohrannými úlomky vápence. Žíla má potom kokardovou texturu. Tyto žíly jsou přítomny na mnoha místech. Největší jejich množství bylo nalezeno na lokalitě Skalka (s. od lomu hranické cementárny), několik paralelních žil délky řádově 100 m tvoří erozní elevace v lese nad Mariánským údolím, další žíly pak byly nalezeny jv. od Černotína, s. od Malé Kobylanky a v úlomcích na j. svahu Hůrky u Hranic. Orientace těchto žil je přibliřně S-J s poměrně strmým sklonem. Vyjímku tvoří žíla u Černotína se středním sklonem k Z.
  2. křemenné žíly B - žíly milimetrových mocností, vyplněné šedým křemenem. Byly nalezeny pouze na úpatí j. svahu Hůrky u Hranic. Jejich orientace je generelně S-J se strmým sklonem.
  3. křemenné žíly s karbonátem - Žíly většinou centimetrových mocností. Křemen tvoří okraje žil a hrubozrnný karbonát jejich jádra. Tyto strmé žíly mají opět s.-j. orientaci. Byly zjištěny pouze na několika místech v okolí Skalky.
  4. kalcitové žíly - Žíly vyplněné čistým mléčným hrubozrnným nebo krátce vláknitým kalcitem. Jejich rozměry jsou obvykle v mm nebo cm. Vskytují se téměř v celém rozsahu studovaného území a mají proměnlivou orientaci, jak je patrné z hustotního diagramu pólů těchto žil.
  5. ostatní karbonátové žíly - Skupina žil, které bylo možno na základě jejich barvy makroskopicky odlišit od čistých kalcitových žil. Mikroskopické studium ukázalo vedle kalcitu přítomnost i dalších karbonátů, Fe-oxihydroxidů, případně opakních minerálů. Jejich mocnosti se pohybují v mm nebo cm, vyjímečně okolo jednoho metru. Orientace těchto žil je proměnlivá (hustotní pólový diagram).

ORIENTACE ŽIL

Orientace prvních tří typů žil, pokud jde o jejich výplň, je poměrně uniformní. Proměnlivá je orientace karbonátových žil. Jak vyplývá z hustotního pólového diagramu všech karbonátových žil, lze v jejich orientaci pozorovat několik maxim. Převažují strmé žíly směru ZSZ-VJV a SV-JZ a dále SZ-JV až SZS-JVJ, opět s poměrně strmým sklonem.

Zatímco karbonátové žíly skupiny 5 mají maximum orientace ve směru ZSZ-VJV, čistě kalcitové žíly této orientace nejsou vůbec přítomny. Naopak směry žil SV-JZ až VSV-ZJZ jsou typické pro čistě kalcitové žíly, i když bylo nalezeno i několik žil této orientace ze skupiny 5. Obě skupiny žil (4 a 5) jsou poměrně typicky orientovány ve směru SZ-JV až SZS-JVJ. Všechny popsané žíly jsou vertikální nebo mají velmi strmé sklony.

RELATIVNÍ STÁŘÍ ŽIL

Byly studovány relativní vztahy mezi žílami a ostatními strukturami horniny, zejména tektonickou foliací a stylolity a mezi žílami navzájem.
Na základě vztahů mezi tektonickou foliací a žílami lze rozlišit tři skupiny:

  1. zvrásněné žíly, které jsou často rotované do směru kose nebo paralelně s kliváží nebo jsou budinovány.
  2. sigmoidální žíly - sigmoidálně zakřivené žíly, které nejsou zvrásněné nebo jsou pouze minimálně deformovány a jejich orientace je kose ke kliváži
  3. přímé žíly - nezvrásněné přímé žíly s pravidelnou vnitřní strukturou, které jsou vůči tektonické foliaci:

Relativní vztahy mezi žílami byly studovány při terénním výzkumu na výchozech ale také mikroskopicky v polarizačním a katodoluminiscenčním mikroskopu. Z pozorování na výchozech i z mikroskopických studií jednoznačně vyplývá, že žíly skupiny 5 s orientací ZSZ-VJV jsou mladší, než žíly čistě kalcitové s orientací SV-JZ. Čistě kalcitové žíly orientace VSV-ZJZ se vyskytují minimálně ve dvou různě starých generacích, mezi které je časově vložen soubor žil orientací SZ-JV z obou skupin (4 i 5). Pravděpodobně nejmladší z této řady jsou žíly směru SZS-JVJ ze skupiny čistě kalcitových žil. Díky studiu výbrusových preparátů lze také předpokládat minimálně tři časově oddělené generace žilek s orientací SZ-JV, a to první dvě spadající do skupiny 4 a třetí do skupiny 5. Za zmínku stojí také ojedinělý nález žilky směru SZS-JVJ, vyplněné vláknitým kalcitem s vlákny subparalelními se stěnami žilky, označovanými jako slickenfibres (Passchier a Trouw 2002).

GENEZE ŽIL

Vzhledem k přítomnosti stylolitů lze vznik něktrých žil spojit s procesy při stylolitizaci. Jedná se hlavně o ty žíly, které jsou se stylolity prostorově přímo spjaty; takové vztahy jsou patrné zejména v mikroskopickém měřítku ve výbrusech, vyjímečně přímo na výchozech, např. s. od Malé Kobylanky. Zde je vápenec s krinoidy přeťat subhorizontálním stylolitem, sledujícím litologickou diskontinuitu, z něhož "vyrůstá" několik paralelních žil směru VSV-ZJZ, vyplněných čistým kalcitem. Při pozdější fázi deformace došlo pravděpodobně k reaktivaci puklin, na kterých jsou žíly vyvinuty a celý systém je protnut několika žilkami skupiny 5.
Při srovnání s diagramem orientací makroskopicky patrných stylolitových zubů je pravděpodobné, že početně velmi malá skupina čistě kalcitových žil směru SSV-JJZ a čistě kalcitové žíly s orientací JZ-SV mohou geneticky souviset se stylolity, jejichž zuby jsou v tomto směru orientovány. Na základě těchto úvah lze zkonstruovat diagram, znázorňující odhad rozložení napětí v době jejich vzniku.
Popsané žíly vznikaly tedy pravděpodobně procesy tlakového rozpouštění. Geneze ostatních žil, zejména křemenných a žil ze skupiny 5 je nejspíše spjata s procesy hydrotermálního přenosu fluid.
Podle vztahu ke strukturám duktilních deformací lze žíly geneticky rozdělit také na pretektonické (zvrásněné), syntektonické (sigmoidální) a posttektonické (přímé, kosé k tektonické foliaci). Obecně lze tedy žíly rozdělit na pretektonické, jejichž geneze je spjata s tlakovým rozpouštěním při sedimentaci a diagenezi, syntektonické, jejichž vznik je přímo spjat s určitou fází duktilní násunové deformace a posttektonické, vznikající po doznění duktilní deformační fáze, jejichž geneze je spjata s křehkými deformacemi a tlakovým rozpouštěním.

STYLOLITY

Stylolity jsou poměrně často nalézané struktury ve všech typech karbonátů hranického paleozoika, a to jak makroskopicky, tak ve výbrusových preparátech. Na výchozech bylo na stylolitovém švu pouze ojediněle pozorováno nerozpustné reziduum, zatímco mikroskopicky je tento jev velmi častý.
Stylolity lze na základě jejich vztahů k ostatním strukturám rozdělit do tří skupin:

  1. šev paralelní s vrstevnatostí, často sledující litologickou diskontinuitu
  2. zuby stylolitů paralelní s tektonickou lineací
  3. zuby stylolitů paralelní s postektonickými žílami
Podle tvaru stylolitových švů lze ve smyslu Dunneho a Hancocka (1994) rozlišit:
  1. hummocky stylolity
    1. patrné makroskopicky, paralelní s vrstevnatostí
    2. mikroskopicky velmi časté jako prosté tlakové švy např. v málo deformovaných hlíznatých vápencích
  2. sutured stylolity
    1. paralelní s vrstevnatostí
    2. spojené s genezí postektonických žil
  3. peaked stylolity - pouze při kompresních okrajích duktilně deformovaných karbonátových intraklastů vápencových brekcií
Diagram orientací zubů v makroskopicky patrných stylolitových švech ukazuje několik výrazných shluků s úklonem k SSV a k JZ až Z a několik měření hovoří o sklonu zubů k V, JV a SZ, ojediněle se svislou orientací.

PUKLINY

Orientace puklin dobře odpovídá orientaci ostatních, duktilních i křehkých struktur, zajména směrům postektonických žil.

NAHORU      ÚVODNÍ STRANA