Tektonika křídových hornin ve vztahu k údolní síti v okolí Výravy u Hradce Králové

ACTA MUSEI REGINAEHRADECENSIS S. A., 35 (2015): 5-9

ISSN: 0231-9616

Tektonika křídových hornin ve vztahu k údolní síti v okolí Výravy u Hradce Králové Tectonics of cretaceous rocks in a relationship to valley net in the area of Výrava near Hradec Králové Jan Juráček 1, 2, 3) 1) Filosofická fakulta, Univerzita Hradec Králové, centrum interdisciplinárního výzkumu, Rokitanského 62, CZ – 500 03, Hradec Králové 3 2) Ústav geologických věd, Přírodovědecká fakulta, Masarykova univerzita, Kotlářská 2, CZ – 611 37, Brno 3) Muzeum východních Čech v Hradci Králové, Eliščino nábřeží 465, CZ – 500 01, Hradec Králové 1, e-mail: [email protected]

Abstract: The aim of this paper represents quantitative evaluation of the relations between valley axes and geological structures in chosen catchment in the surroundings of Hradec Králové. Both the data of orientations of geological structures and valley axes were statistically compared due the strike (trend), the dip (slope) azimuth and the dip (slope) by an usage of contour diagrams and the χ2-test. The slope azimuthes of principal valley axes were predisposed by the strikes of the Výrava fault plane. The slope azimuthes of the side valley axes were influenced by the strike of joints. Key words: bedding plane, joint, valley axis, the Výrava fault, Bohemian Cretaceous Basin

Úvod Cílem příspěvku je vyhodnotit vztah geologických struktur k přilehlé údolní síti v okolí obce Výrava sv. Hradce Králové (obr. 1). Zájmové území spadá do  geomorfologického okrsku Černilovská tabule, části Orlické tabule (DEMEK & MACKOVČIN 2006). Má charakter ploché pahorkatiny se slabě rozčleněným erozně denudačním reliéfem, strukturně podmíněnými plošinami a hřbety, místy s úpatními kryopedimenty. Oblast je budována převážně vápnitými jílovci a pískovci bělohorského a jizerského souvrství české křídové pánve a kvartérními fluviálními sedimenty (SEKYRA 1990, VEJLUPEK 1995). Tektonickými fenomény oblasti jsou libřická „antiklinála“ a výravský zlom, který je součástí pásma jílovického zlomu. Údolí Výravského potoka lze označit za údolí na zlomovém úhlu, vzhledem k výrazné vazbě na linii výravského zlomu. Tektonickými problémy zkoumané oblasti se v minulosti zabývalo několik autorů. PETRASCHECK (1901, 1912) popsal poruchovou zónu směru SZ–JV mezi Libřicemi a Jílovicemi. Charakter pohybu označil jako posun, protože proti předpokladu flexury podle něj svědčila nepřítomnost důkazů o extenzi. Zahálka (1950) charakterizoval libřickou „antiklinálu“ jako zlomovou vrásu. Její jz. rameno mělo sklon 8–28° k JZ, sv. rameno sklon 2–5° k S–SV, což považoval vzhledem k téměř horizontálnímu sklonu za doklad flexury mezi Libřicemi a Jílovicemi. Podle ČEPKA et al. (1963) bylo j. křídlo libřické antiklinály v úseku mezi Libřicemi a Jílovicemi přetrženo zlomem. SEKYRA (1965) na geologickém řezu zaznamenal (výravský) zlom tvořící rozhraní mezi spodnoturonskými spongilitickými slínovci a vápenatými spongility a střednoturonskými slínovci a jílovický zlom, který odděloval střednoturonské sedimenty od svrchnoturonských až coniackých vápnitých jílovců a slínovců. Podle BÁRTY & JANDY (1970) jílovický zlom patrně tvořil pásmo několika paralelních zlomů. Podle MALKOVSKÉHO (1977,

1979) představovala linie jílovického zlomu, směru ZSZ–VJV až SZ–JV, rozhraní středního (na SV) a svrchního turonu (na JZ), s výškou skoku kolem 200 m. Během středního turonu probíhaly podél jílovického zlomu synsedimentární poklesy. Na základě starších prací uvedl, že při vyklenování orlickokladské klenby se v její z. části a předpolí tvořily asymetrické vrásy svrchní křídy v důsledku schodovitých poklesů ker k JZ, v místech sv. příkrých ramen antiklinál vznikaly flexury, místy došlo k přerušení vrstev a do platformního pokryvu byly prokopírovány zlomy z podloží. Vrásu s velmi mírným úklonem souvrství (v české křídové pánvi k SSV) a jednostranným poklesem podél (jílovického) zlomu označil jako homoklinálu. Tato představa strukturní stavby je přijímána i v současnosti. Pásmo jílovického zlomu může teoreticky představovat obdobu pásma lužického zlomu, rozčleněného na několik dílčích zón (COUBAL et al. 2014).

Metodika V roce 2013 bylo na 13 geologických dokumentačních bodech (obr. 1) v okolí Výravy prováděno měření orientace geologických strukturních prvků – vrstevnatosti, puklin a zlomových ploch, a to spádnicovým způsobem, pomocí geologického kompasu Krantz. Data orientace byla statisticky zpracována v programech Excel a Spheristat. Byly vyhotoveny konturové diagramy (tektonogramy) vrstevnatosti, puklin a zlomů, a to v rovnoploché projekci (Schmidtově síti) na spodní polokouli. Údolní síť byla vyhodnocena metodou vektorové analýzy (JURÁČEK 2014) tj. obdobně jako geologické struktury (obr. 2). Na topografickém podkladě v měřítku 1:10 000 (http://www.cuzk.cz , 4. 10. 2014) byly v programu CorelDraw zkonstruovány údolní osy (obr. 1) tj. spojnice inflexních bodů vrstevnic v údolích. Ke každé údolní ose byly určeny souřadnice podle systému WGS-84 a vypočítán azimut spádu pomocí programu Autocad, obdoba azimutu sklonu geologic-

5

Obr. 1. Poloha zkoumaného území. Fig. 1. Location of the researched area.

kých struktur (obr. 2). Velikost spádu údolních os byla určena rovnicí pro výpočet středního sklonu svahu – arctg(α) = Δv / l, kde Δv představuje interval vrstevnic 10 m a l značí délku údolní osy v m. Vzhledem k determinaci azimutů a velikostí spádu byl rovněž pro údolní osy sestrojen konturový diagram, také v rovnoploché projekci (Schmidtově síti) na spodní polokouli. Souřadnice systému WGS-84 byly před konstrukcí konturového diagramu přepočteny do podoby použitelné v programu Spheristat podle rovnic X = –y a Y = –x, kde X, Y jsou souřadnice WGS-84 a x, y souřadnice pro Spheristat. Ve finální části byla veškerá dostupná data orientace geologických strukturních prvků a orientace údolních os porovnána statistickým testem nezávislosti – χ2-testem, a to i přes menší počet dat některých datových souborů. Výpočet byl proveden aplikací funkce CHITEST v programu Excel. Statistické třídy byly stanoveny podle světových stran. Očekávané (teoretické) četnosti <1 byly eliminovány.

6

Výsledky Vrstevnatosti (216 měření, obr. 3) mají převážně směr SSZ–JJV až SZ–JV o sklonu 15–30° k ZJZ–JZ. Data orientace puklin (20 měření, obr. 4) jsou soustředěna ve dvou maximech – ve shluku A v centrální části tektonogramu o směru Z–V až ZSZ–VJV se sklonem 20–30° k J–JJZ a maximu B s orientací převážně ve směru Z–V až ZJZ–VSV o sklonu 55–65° k S–SSZ. Zlomové plochy (6 měření, obr. 5) byly zpravidla orientovány ve směru Z–V až SZ–JV se sklonem 70–75° k S–SV. Maximum orientace údolních os (22 měření, obr. 6) má směr S–J až SZ–JV o spádu většinou <10° k Z–JZ. Statistickým porovnáním azimutů spádu údolních os s azimuty sklonu vrstevnatosti (tab. 1) měl parametr p hodnotu 0,885. V případě komparace azimutů spádu údolních os s azimuty směru vrstevnatosti (tab. 2) byl parametr p roven

hodnotě 0,0013. Při vyhodnocení azimutů spádu údolních os s azimuty směru puklin (tab. 3) p vyšlo 0,0000297. Konfrontací azimutů spádu údolních os s azimuty sklonu puklin (tab. 4) byl výsledný parametr p 0,086.

Obr. 4. Tektonogram pólů ploch puklin (20 měření) v rovnoploché projekci (Schmidtově síti) na spodní polokouli. Fig. 4. Tectonogram of the poles of joints (20 records) in equal projection (Schmidt net) on lower hemisphere.

Obr. 2. Obecný vztah parametrů geologických struktur a údolních os Fig. 2. Relationships between parameters of geological structures and valley axes in general.

Obr. 5. Tektonogram pólů zlomových ploch (6 měření) v rovnoploché projekci (Schmidtově síti) na spodní polokouli. Fig. 5. Tectonogram of the poles of fault planes (6 records) in equal projection (Schmidt net) on lower hemisphere.

Obr. 3. Tektonogram pólů ploch vrstevnatosti (216 měření) v rovnoploché projekci (Schmidtově síti) na spodní polokouli. Fig. 3. Tectonogram of the poles of bedding planes (216 records) in equal projection (Schmidt net) on lower hemisphere.

Obr. 6. Konturový diagram spádnic údolních os (22 měření) v rovnoploché projekci (Schmidtově síti) na spodní polokouli. Fig. 6. Contour diagram of the lines of slope of valley axes (22 records) in equal projection (Schmidt net) on lower hemisphere.

7

Tab. 1. Statistické porovnání azimutu spádu údolních os a azimutů sklonu vrstevnatosti. Tab. 1. Statistical comparison of the slope azimuthes of valley axes and the dip azimuthes of bedding planes.

směr

četnosti

Χ2-test

azimut spádu údolí

azimut sklonu vrstevnatosti

∑

očekávané četnosti

S-J SSV-JJZ SV-JZ VSV-ZJZ V-Z VJV-ZSZ JV-SZ JJV-SSZ ∑

2 3 8 4 3 0 2 0 22

5 28 82 71 19 7 2 2 216

7 31 90 75 22 7 4 2 238

2,866 8,319 6,933 2,034 p = 0,885

6,353 28,134 81,681 68,067 19,966 6,353 3,630 1,815

Tab. 2. Statistické porovnání azimutu spádu údolních os a azimutů směru vrstevnatosti. Tab. 2. Statistical comparison of the slope azimuthes of valley axes and the strikes of bedding planes.

směr S-J SSV-JJZ SV-JZ VSV-ZJZ V-Z VJV-ZSZ JV-SZ JJV-SSZ ∑

četnosti

Χ2-test

azimut spádu údolí

azimut sklonu vrstevnatosti

∑

očekávané četnosti

2 3 8 4 3 0 2 0 22

19 7 2 2 5 28 82 71 216

21 10 10 6 8 28 84 71 238

1,941 2,588 7,765 6,563 p = 0,0013

19,059 9,076 9,076 5,445 7,261 25,412 76,235 64,437

Tab. 3. Statistické porovnání azimutu spádu údolních os a azimutů sklonu puklin. Tab. 3. Statistical comparison of the slope azimuthes of valley axes and the dip azimuthes of joints.

směr S-J SSV-JJZ SV-JZ VSV-ZJZ V-Z JV-SZ JJV-SSZ ∑

četnosti

Χ2-test

azimut spádu údolí

azimut sklonu puklin

∑

očekávané četnosti

2 3 8 4 3 2 0 22

10 4 0 0 0 1 5 20

12 7 8 4 3 3 5 42

4,328 2,525 2,885 1,443 1,082 1,082 1,803 p = 0,0000297

7,672 4,475 5,115 2,557 1,918 1,918 3,197

Tab. 4. Statistické porovnání azimutu spádu údolních os a azimutů směru puklin. Tab. 4. Statistical comparison of the slope azimuthes of valley axes and the strikes of joints.

směr S-J SSV-JJZ SV-JZ VSV-ZJZ V-Z VJV-ZSZ JV-SZ JJV-SSZ ∑

8

četnosti

Χ2-test

azimut spádu údolí

azimut sklonu puklin

∑

očekávané četnosti

2 3 8 4 3 0 2 0 22

2 5 4 7 13 4 1 3 39

4 8 12 11 16 4 3 3 61

1,443 2,885 4,328 3,967 5,770 1,443 1,082 1,082 p = 0,086

2,557 5,115 7,672 7,033 10,230 2,557 1,918 1,918

Diskuse

Poděkování

Výravský zlom by v zájmovém území vzhledem ke strmě ukloněné zlomové ploše (obr. 5) mohl představovat horizontální posun. Při pohledu na mapu (obr. 1) je pravděpodobné, že údolí Výravského potoka bylo tektonicky predisponováno průběhem zlomové linie výravského zlomu. Údolní osy reprezentující vlastní údolí Výravského potoka tj. osy údolí č. 1 a 2 (shluk v horní levé části konturového diagramu na obr. 6) a azimuty směru zlomové plochy (obr. 5) vykazují přibližně shodnou orientaci. Pouze tato část údolí Výravského potoka by potvrzovala vizuální domněnku tektonické predispozice dané průběhem linie výravského zlomu. Z hlediska celého zájmového území byla zjištěna statisticky extrémně významná závislost údolních os a azimutů sklonu puklin (tab. 3, p < 0,001). Nebyla dokázána závislost údolní sítě na azimutech směru a sklonu vrstevnatosti a azimutu směru puklin (tab. 1., tab. 2., tab. 4., kde p > 0,001). Pro vývoj pravostranných bočních údolí mohly mít rozhodující význam orientace azimutů sklonu puklin. Statistickým porovnáním orientace geologických strukturních prvků a údolních os mohly být podány kvantitativně podložené důkazy o primárním významu planárních struktur pro vývoj údolní sítě, obdobně např. v povodí Cihlářského potoka u Havlíčkova Brodu (JURÁČEK 2014).

Příspěvek byl finančně podpořen interním projektem Muzea východních Čech v  Hradci Králové č. 140022 Tektonika české křídové pánve.

Závěr Na základě terénních měření orientace geologických strukturních prvků (vrstevnatosti, puklin, zlomových ploch) a výpočtů orientace údolních os bylo provedeno jejich statistické porovnání. Bylo kvantitativně dokázáno, že vývoj údolí Výravského potoka v úseku mezi Libřicemi a Jílovicemi sv. od Hradce Králové byl tektonicky predisponován průběhem linie výravského zlomu. Vývoj pravostranných boční údolí probíhal v závislosti na azimutu sklonu puklin. Byl potvrzen význam vektorové analýzy údolních os pro kvantitativní vyhodnocení vývoje údolí sítě ve vztahu k planárním geologickým strukturám.

Summary The aim of this paper is to evaluate a relationship between geological structures and valley axes in the area of the Výrava Brook catchment area near the village Výrava between Libřice and Jílovice NE of Hradce Králové. They were measured the values of the orientations of bedding planes, joints, fault planes and their striations and calcite veins by geological compass Krantz in the terrain. The data were analysed by a construction of contour diagrams (tectonograms). Valley axes were determinated by a calculation of the slope azimuth and slope and also represented by contour diagram. Both geological structures and valley axes were statistically compared due to their strike/trend, dip/slope azimuth and dip/ slope by an usage of the χ2-test. It was found out statistical relationship between the orientation of valley axes of the Výrava Brook itselves in a comparison to the Výrava fault line. But valley axes of right-handed sideways valleys of the Výrava Brook were tectonically predisposed by the dip azimuth of the joints. The progress of valley net was primarily influenced by planar geological structures.

Literatura BÁRTA V. & JANDA J. (1970): Geoelektrické sledování jílovické poruchy (Česká křída 1968). Ms., 11 pp. Depon.: Česká geologická služba-Geofond. COUBAL M., ADAMOVIČ J., MÁLEK J. & PROUZA V. (2014): Architecture of thrust faults with alongstrike variations in fault-plane dip: anatomy of the Lusatian Fault, Bohemian Massif. Jounal of Geosciences, Prague, 59 (3): 183–208. ČEPEK L. (red.), BENEŠ K., ČECH V., HAVLENA V., HOLUB V., KLEIN V., KOPECKÝ L., ŘEZÁČ B., SATTRAN V., SOUKUP J., SVOBODA J., TÁSLER R. & VODIČKA J. (1963): Vysvětlivky k přehledné geologické mapě ČSSR 1:200 000 M–33–XVI Hradec Králové. Ústřední ústav geologický, Praha, 202 pp. DEMEK J., MACKOVČIN P. (eds.), BALATKA B., Buček A., Cibulková P., Culek M., Čermák P., Dobiáš D., Havlíček M., Hrádek M., Kirchner K., Lacina J., Pánek T., Slavík P. & Vašátko J. (2006): Zeměpisný lexikon ČR. Hory a nížiny. Agentura ochrany přírody a krajiny České republiky, Brno, 582 pp. JURÁČEK J. (2014): The evaluation of geological structure by the vector analysis of valley axes. Zeitschrift für Geomorphologie, Stuttgart, 58 (2): 201–215. MALKOVSKÝ M. (1977): Důležité zlomy platformního pokryvu severní části Českého masívu. Ústřední ústav geologický, Praha, 30 pp. MALKOVSKÝ M. (1979): Tektogeneze platformního pokryvu Českého masívu. Ústřední ústav geologický v Academii, Praha, 176 pp. PETRASCHECK W. (1901): Die Kreideablagerungen bei Opočno und Neustadt im östlichen Böhmens. Verhandlungen der kaiserlich-königlichen geologischen Reichsanstalt, Wien, 17–18: 402–408. PETRASCHECK W. J. (1912): Geologische Spezialkarte der im Reichsrate vertreten Königsreiche und Länder der ÖsterreichischUngarischen Monarchie, Josefstadt und Nachod. Kaiserlichköniglichen geologischen Reichsanstalt, Wien. SEKYRA J. (1965): Vysvětlivky ke geologické mapě 1: 50 000 a geologickým řezům, list M-33-68-B (Hradec Králové). In: ČEJCHANOVÁ A. & FIFERNA P. et al. (2003): Interaktivní geologické mapy ČR 1:25 000. Česká geologická služba, Praha. DVD nosič. SEKYRA J. (1990): Soubor geologických a účelových map ČR, Geologická mapa ČR List 14-11 Nové Město nad Metují. Český geologický ústav, Praha. VEJLUPEK (1995): Soubor geologických a účelových map ČR, Geologická mapa ČR List 13-22 Jaroměř. Český geologický ústav, Praha. ZAHÁLKA B. (1950): Křída mezi Libřicemi, Opočnem a Česticemi u Týniště n. Orl. Věstník Státního geologického ústavu, Praha, 25 (1): 3–37.

9

10