Úlomky hadců v allochtonní kráterové brekcii moldanubika a možné mechanismy jejich vmístění

Petr Rajlich
Jihočeské muzeum, Dukelská 1, 37001 České Budějovice, rajlich@muzeumcb.cz

Abstrakt
Středová prohlubeň Českého kráteru (která je patrná z dřívějších výzkumů) zasahuje až do hloubek cca 5 km pod úroveň okolní Moho. Předpokládaný objem vytržených hornin ze svrchního pláště a spodní kůry dosahuje 5000 km³. Tento materiál byl vmístěn při kráterovacím pochodu do okolních hornin a poté do allochtonní kráterové brekcie Moldanubika. Na usazení těchto hornin se nepodílely tektonické pohyby, ale hlavní měrou energie výbuchu, která vytvořila v horninách volný prostor pro jejich transport. Protolitem hadců jsou původní jemně zvrstvené dunity složené z jemnozrnného olivínu. Toto zvrstvení zůstává často zachováno i při silné serpentinizaci a antofylitizaci hornin.

Serpentinite clasts in allochtonous crater breccia of Moldanubicum and possible mechanisms of their emplacement

Abstract
As seen in the literature, the depth of the transient cavity of the Czech crater (Central Europe) reaches 5 kilometers (depth of 38-40 km) below the surrounding Moho level (35 km). The presupposed volume of the excavated material from the lower crust and the upper mantel goes up to 5000 km³. This material was emplaced mainly via the explosive forces into the allochtonous breccia of the Moldanubian. The explosion energy created the free space that enabled the serpentines to penetrate and accumulate in the form of angular fragment up to km size, and in the form of pockets in the case of smaller (dm sized) ones. The protolith of the serpentinites is finely layered dunite, composed from the fine-grained olivine. The layering remains frequently preserved in spite of the strong serpentinization and anthophyllitization of rocks.

Úvod

Již na základě prvních interpretací seismických profilů byla v oblasti Českého masívu (Beránek 1979, Bližkovský & al. 1986) zjištěna vyšší mocnost zemské kůry pod jižními Čechami (obr. 1). Nejnovější seismické profilování, prováděné v letech 1999 – 2002, potvrdilo předchozí závěry a detailněji prokreslilo tvar Moho diskontinuity včetně vysokogradientové přechodové vrstvy a plochy mezi spodní a svrchní kůrou (Hrubcová & al. 2002) (viz obr. 2). Profil CEL09, obdobný profilu P-VI (Bližkovský & al. 1986), vedl téměř středem prohlubně v Moho pod Českým masívem. Třetím nezávislým potvrzením je profil podle průmyslových odstřelů (Valenta & Málek 2004, obr. 3). V tomto profilu rovněž nad prohlubní chybí horniny spodní kůry. Také podle gravimetrie je tato prohlubeň velice výrazná včetně chybějící vysokogradientové přechodové vrstvy mezi pláštěm a kůrou. V samotném plášti jsou pod prohlubní vyšší rychlosti průchozích seismických vln  (interpretované pomocí tomografie) než v okolí. Kolmý profil P-VII na CEL09 (Bližkovský & al.1986), vedený přes střední Čechy, zachytil také jednoznačně prohlubeň v Moho, která je tím jednoznačně vymezena na oblast jižních Čech. Mezi spodní a svrchní kůrou se obdobná sníženina nevyskytuje.

Obr. 1: Mapa hloubek Moho pod Českým kráterem s vyznačením rozmístění spodnokorových a plášťových hornin (Beránek 1979)

Obr. 2: Profil refrakční seismiky Celebration C 09 (Hrubcová et al. 2002)

Obr. 3: Seismický profil podle průmyslových odstřelů (Valenta & Málek 2002)

Podle Beránkovy mapy (obr. 1) je pod celým obvodem vnějšího obrysu Českého kráteru (Rajlich 2007) zesílena kůra (zahloubené Moho). Menší mocnost kůry (Moho v hloubce 31 až 29 km) je na sz. straně a větší mocnost kůry 34 – 35 km na v. straně. Rovněž prohlubeň pod předpokládaným středovým pahorkem (hloubka až 40 km, obr. 1), je protažená ve v. směru. Jak prohlubeň v Moho ploše, tak i vnitřní kruh jsou pravděpodobně pozůstatkem přechodné dutiny a středového pahorku. Celkový tvar Moho, stejně jako tvar středové prohlubně s v. prodloužením mohou být důsledkem hlavního směru pohybu materiálu z přechodné dutiny směrem k V. 

Hrubý odhad objemu hornin pláště, které byly odstraněny ze zmíněné prohlubně, je podle podkladů Valenty & Málka (2002) a odhadu autora cca 5000 km³.

Hadcové výskyty v allochtonní brekcii Moldanubika

Společný výskyt úlomků hadců, eklogitů, kvarcitů, ortorul, skarnů a dalších kontrastních hornin ve výchozech Moldanubika (obr. 1) poukazuje na společný pochod jejich akumulace z různých zdrojů, tj. ze spodní kůry až svrchního pláště. Nejpravděpodobněji byly vytrženy při explozi meteoritu a vzniku přechodné dutiny kráteru, jejímž pozůstatkem je výše uvedená prohlubeň v seismických řezech. Podrobněji si všimněme hadcových úlomků, protože z důvodů jejich dobrého odlišení od okolních hornin zřejmě nejlépe charakterizují jejich pozici v alochtonní brekcii Moldanubika.

Rozměry hadcových úlomků jsou velmi variabilní od cm po kilometrové. Nakupení velkých těles o objemu až několika km³ se vyskytují v křemžské kotlině, v okolí Mohelna, samostatné těleso představuje například hadec od Bernartic. Menší akumulace, pokud byly zastiženy, jsou zastupovány drobnějšími, nejvýše několikametrovými úlomky (obr. 4), soustředěnými často do jednoho výskytu (Heřmanovské koule, obr. 5).

Obr. 4: hranaté, cca dvoumetrové hadcové těleso v zářezu dálnice u Sudoměřic

Detailní charakterizaci takovéto polohy představuje například kontakt bechyňské ortoruly (Machart 1970) (obr. 6), výchoz pestré skupiny v důlním poli uranového ložiska Okrouhlá Radouň (BLUMA et al. 1991), uranový důl Dolní Rožínka  a jeho okolí a lom u Čkyně. V současné době bylo podobné nahloučení hadců zastižena v zářezu dálnice u Sudoměřic u Tábora (souřadnice WGS: N49 30.667 E14 40.126 v.n.m.554 m). Podrobná studia byla provedena zvláště při ražbě důlních děl a dokumentaci zářezů. Na dole Okrouhlá Radouň jsou popisovány hadce v allochtonní brekcii Blumou & kol. (1991):

„Intruzívní horniny tvoří značnou část plochy ložiska, nejstaršími jsou ultrabazika: granátické peridotity, pyroxenity, hornblendity a gabro. Ultrabazika jsou vyvinuta v pestrém souvrství v rozmezí ložních tektonických poruch ve formě budinovaných útvarů různé velikosti čočkovitého a kulovitého tvaru. Tyto budinované polohy jsou zřejmě útržky velkých tě­les ultrabazických hornin nacházejících se v hloubce (?).

Budiny mají obvykle zonální stavbu: jádro je tvořeno serpentinizovanou horninou, následuje zóna amfibolového asbestu a vnější část je tvořena flogopitem (obr. 7).

Není vyloučena ani druhá možnost, a to že "budinovaná ultrabazika" jsou metamorfovánými tufitickými polohami, syngenetickými s horninami moldanubika. O této možnosti svědčí v podstatě vždy ložní poloha těchto hornin s horninami parasérie, dále existence zcela izolovaných pecek v horninách parasérie (sopečné pumy ?), nemající žádné tektonické ohraničení s okolními horninami, v neposlední řadě opakovanost poloh v rozmezí stovek metrů od sebe (opakované erupce (?) a splach tufogenního materiálu do sedimentační pánve ?). Je rovněž zajímavé, že polohy budinovaných ultrabazik se nikdy nevysky­tují v horninách monotónního souvrství (sopečný klid v době tvorby sedimentů monotónního souvrství).“

Budiny amfibolických rul, granátického kvarcitů a hornin skarnového charakteru a s nimi spjatých přeměněných ultrabazických hornin jsou sdruženy na výchozech, tvořících nesouvislé defilé délky 230 m podél pravého břehu Smutného potoka a na levém svahu údolí jeho malého levého přítoku 1,5 km sz. od náměstí v Bechyni (Machart 1970). Úlomky hadců jsou běžné v moldanubických břidličných pararulách až migmatitech s převahou parasložky mezi tělesem bechyňské ortoruly a východním okrajem bernarticko-vltavotýnské ob­lasti pestré série moldanubika, jak ji vymezují Jenček & Vajner (1969). Budináží jsou také postižené hojné vložky masivních drobových pararul s přechody do kvarcitických pararul. Místy se dá hovořit až o střídání břidličných a drobových pararul při stejnoměrném zastoupení obou. Kromě nich se v této 1,5 až 2,5 km široké zóně objevují budinované vložky petrograficky zcela odlišných hornin - kvarcitů, erlanů, hornin skarnového charakteru, amfibolických rul, serpentinitu a ojediněle eklogitu. Rozšíření těchto hornin je dobře patrné z výsledků podrobného geologic­kého mapování B. Hejtmana a kol. (1964), některé z těchto hornin byly popsány již dříve (Kratochvíl 1947, Čech 1951).

Machart (1970) v defilé u Bechyně zjistil až 0,5 m velké budiny hadců kulovitého až elipsoidického tvaru (obr. 6). Většina jich má typický výrazný reakční lem z vnitřní antofylitové a vnější biotitové zóny. Antofylit vnitřní zóny je vláknitý kolmo k povrchu budin, někdy zaujímá radiálně vláknitý antofylit celou budinu. Biotit vnější zóny je uspořádán rovnoběžně s povrchem budin a u blízkých splývá v jeden celek. Jádra budin jsou tvořena bělošedou velmi jemnozrnnou antofylitizovanou a silicifikovanou horninou s makroskopicky rozeznatelnými subparalelně uspořádanými snopečky antofylitu - cummingtonitu. Některá jádra mají páskovanou texturu, způsobenou 4-6 mm mocnými černošedě zbarvenými proužky. Pod mikroskopem se objeví velmi jemnozrnné zubovité agregáty převládajícího sekundárního křemene se zrny velikosti 0,03-0,08 mm, ve kterém jsou snopkovité až 0,8 mm dlouhé agregáty velmi intimně prorostlého antofylitu s cummingtonitem. Sekundární křemen je obvykle seskupen do shluků, podle kterých lze soudit na drobnozrnně granoblastickou strukturu původní horniny. Černošedá barva pásků některých jader je výsledkem znečištění křemene velkým množstvím velmi jemných rudních vtroušenin. V některých jádrech hadcových budin se dochovaly relikty amfibolu (až 15% hor­niny). Jádro jiné budiny je tvořeno submikroskopickým agregátem mastku s vlákny tremolitu uspořádanými do snopků délky až 1,3 mm a se šupinkami světle žlutozeleného slabě pleochroického chloritu. Popisovaná jádra odpovídají reakčně antofylitizovaným a druhotně silicifikovaným, případně dále zmastkovatělým ultrabazickým horninám.

S podobně přeměněnými hadcovými úlomky se setkáváme téměř u všech známých výskytů ultrabazických těles (viz např. Kratochvíl 1947) na celé řadě míst v moldanubiku, převážně z hornin granulitových komplexů, z durbachitů v okolí Písku (Fediuková 1965, Rost 1966, Lensch & Rost 1966). Sepětí ultrabazických hornin se skarny je známo z jiných míst Českého masívu (např. Němec 1969).

Obr. 5: Typická ukázka nahromadění úlomků silně proměněných hadců (Heřmanovské koule)

Obr. 6: Hadcové, skarnové a další budiny u Bechyně (Machart 1970), 1 - břidličné pararuly, 2 - pegmatit, 3 - skarnové horniny s převahou amfibolu, 4 - hadce, 5 - antofylit, 6 - biotit, 7 - kvarcit

Na výchoze u Sudoměřic byly zastiženy hadcové úlomky od jednoho cm až do 2 m (obr. 5 a 8), (Rajlich 2006), uložené buďto jednotlivě (větší kusy, obr. 4), nebo nahromaděné na jednom místě v podobě velké „kapsy“ složené z menších útržků od centimetrové do decimetrových velikostí (obr. 8). Okolní horniny představují buďto biotit-sillimanitické pararuly, nebo jemnozrnné křemenživcové leukokrátní žuly? s brekciovitými úlomky okolních břidlic, popřípadě částečně migmatitizované ruly. V horninách byly dále nalezeny granátovcové pecky o rozměru ca 40 x 50 cm, složené téměř výhradně ze světle nafialovělého granátu.

Hadcové úlomky mají nepravidelný, na hranách mírně zaoblený tvar (obr. 7), místy je viditelné na jednotlivých úlomcích různě orientované a zachované páskování původního dunitu. Hranatý tvar útržků z důvodů větší pevnosti hadců přetrval i pozdější deformaci a kontrastuje s celkově silně deformovanými okolními horninami. Kolem fragmentů dunitu se vyvíjí až 1 cm mocný antofylitový lem (obr. 7). Antofylit je produktem reakce původního jemnozrnného olivínu, dokázaného v obdobných úlomcích od Čkyně u Vimperka (obr. 7), s fluidem pronikajícím po hranici s okolními horninami a současně s krystalizací sillimanitu.

Obr. 7: Porovnání tří stupňů přeměn původního jemnozrnného dunitu: dunit s páskovanou stavbou (a) (šířka obrázku 3 cm), se slabší přeměnou serpentinizací, reliktním olivinem a antofylitovým tenkým lemem (b) a silně serpentinizovaný úlomek se silným antofylitovým lemem. Páskovaná stavba zůstává zachována u všech úlomků (a,b - Čkyně, c - Sudoměřice)

Výchoz je možné označit za megabrekcii různých hornin, tj. zvláště pararul, světlých kvarcitických rul s muskovitem, hadců, kvarcitů a eklogitů, s tmelem jemnozrnných leukokrátních žul a pegmatitů. Vlastní tmel hadcových úlomků představuje masivní biotitická okatá rula, které se vyskytuje na výchoze pouze v jejich blízkosti.

Charakteristické pro výchoz u Sudoměřic je celkově silně duktilní tektonické postižení okolních rul a břidlic, včetně brekcií tmelených leukogranitem, a nápadná krystalizace sillimanitu v rámci duktilního přetvoření.

Mechanismus vmístění hadcových úlomků

Níže uvedené charakteristiky:

1. polygonální, jen na hranách mírně zaoblený tvar hadcových úlomků,

2. zachovalá neporušená vnitřní páskovaná stavba včetně původně jemnozrnného olivínu,

3. izolované výskyty bez návaznosti na zlomy,

4. místní nahromadění menších úlomků ve tvaru kapes,

5. až kilometrové rozměry,

6. uspořádání hadcových úlomků do „poloh“, které mají v mapě lineární protažení,

ukazují, že při vmístění hadců nepůsobil běžný mechanismus pohybu po zlomu. Pohyb po zlomu vede v případě hadců za spolupůsobení fluid naopak k roztírání hadců a k jejich amfibolizaci (obr. 9). Transport úlomků podle mého názoru proběhl ve volném prostoru, podobně valounům v řece (ze studovaných výchozů mají nejvíce zaoblený tvar úlomky ze Čkyně, obr. 7). To by napovídalo tomu, že odlomky byly transportovány v rozvolněných horninách v uvolněném prostoru. Časté sblížení hadcových „koulí“ s pegmatity by mohlo být v tomto rámci považováno za transport ve fluidu, ze kterého pegmatit vznikl (obr. 6). To ale neplatí pro všechny výskyty. Uvolněný prostor v horninách mohl vzniknout při výbuchu (exkavační fázi tvorby kráteru) následujícím po stlačení projektilu. Úlomky pak byly zakulaceny vzájemným otloukáním při velmi rychlém explozivním pohybu. Po celou dobu si zřejmě zachovaly svoji rigiditu a nejsou tudíž vnitřně duktilně přetvořené. To napovídá o rychle proběhlém pochodu.  Díky vytvořenému prostou vzniká zřejmě i časté nahromadění úlomků ve formě kapes (obr. 6).

Obr. 8: Výchoz s hadcovými úlomky u Sudoměřic, délka záběru ca 2 m

Obr. 9: Budinovaný hadcový úlomek postižený tektonicky před antofylizací

Asymetrické rozmístění hadcových těles

Největší akumulaci hornin pláště a spodní kůry nacházíme na SV, na JZ a zvláště na V od prohlubně Moho (obr. 1), která je pravděpodobným místem dopadu tělesa, vyhloubení přechodné dutiny a zdrojem materiálu. Okolní horniny přechodné dutiny (gföhlské ruly a ruly) byly proniknuty dunitovými úlomky podle schématu na obr. 10. Největší nahloučení úlomků souhlasí také s pozorovatelným valem na v. straně prohlubně kolem středového pohoří v tíhové mapě. Tato asymetrie spolu s nesouměrnou pozicí středového pahorku odpovídá podle mého názoru hlavnímu pohybu materiálu v setrvačném momentu při dopadu tělesa. S tím by souhlasil i výskyt hadců a granulitů podél zlomu ssv.-jjz. směru, aktivizovaného jako násun na v. straně původního kráteru. Zlom představuje předchůdce moravsko-slezské zóny (též zvané "moravsko-slezské zlomové pásmo" aj.) v celém rozsahu moravskoslezské oblasti. Tato situace je obdobou reaktivovaných zlomů a vytvoření řetězce pahorků (Obuom Range) na okraji kráteru ve směru dopadu tělesa v kráteru Bosumtwi v Ghaně (Wagner et al. 2002).

Závěr

Hadce a spodnokorové horniny allochtonní brekcie Moldanubika byly vytrženy ze spodní části podloží přechodné dutiny Českého kráteru a vmístěny do okolních hornin. Na jejich usazení se nepodílely tektonické pohyby, ale hlavní měrou energie výbuchu, která vytvořila v horninách volný prostor pro jejich transport. Protolitem hadců jsou původní jemně zvrstvené dunity složené z jemnozrnného olivínu. Toto zvrstvení zůstává zachováno i při silné serpentinizaci a antofylitizaci hornin.

Literatura

Beránek, B. & al., 1978: Strukturní schéma povrchu Mohorovičićovy diskontinuity v oblasti Českého masívu podle seismických měření. Sborník konference Československá geológia a globálna tektonika, SAV Bratislava.

Bluma K.,  Havlík P.,  Kachlík J., Kozák L., Markovič F., Nechalová M., Novák J. & kol. 1991: Závěrečná zpráva k likvidaci ložiska Okrouhlá  Radouň, Zadní Chodov.

Čech V., 1964: Příspěvek ke geologii a petrografii táborského syenitového masivu. – Čas. Mineral. Geol., 9: 291-299.

Fediuková E., 1965: Ultrabasic xenoliths in the granulite at Mt. Klet' near Český Krumlov. - Acta Univ. Carol., Geol. 3, 189-202. 

Hrubcová P., Špičák A., Švancara J., Růžek B., Hubatka F., Tomášková A. & Brož M., 2002: Výzkum hluboké stavby Českého masivu CELEBRATION 2000. - MS MŽP ČR. http://www.ipe.muni.cz/newweb/cesky/celebration/celebration.php

Jenček V. & Vajner V., 1969: Stratigraphy and relation of the groups in the Bohemian part of the Moldanubicum. - Krystalinikum 6, 105-124.

Kratochvíl F., 1947: Příspěvek k petrografii českého krystalinika. - Sbor. Stát. geol. úst. ČSR, 14, 449-566. 

Kratochvíl J., 1961: Topografická mineralogie Čech L-N.- Nakladatelství Československé akademie věd, 384 s.

Lensch G. & Rost F., 1966: Basische und ultrabasische Einschlusse im Durbachit von Písek und Ihre Vererzung. - Mineralium deposita, 1, 3, 226-237. 

Machart J., 1970: Budinované moldanubické horniny ze severozápadního okolí Bechyně.- Čas. mineral. geol., 15, 4, 369-382.

Němec D., 1969: Verknüpfung der Skarne mit den Metabasiten im Kerne der Böhmischen Masse. - Geol. Rdsch., 58, 3, 789-798. 

Rajlich P., 2006:  Výskyt antofylitu v zářezu budované dálnice u Sudoměřic.- Sbor. Jihočes. muz., Přír. vědy, 46, 33. České Budějovice.

Rajlich P., 2007: Bohemia kratero.- Scienca Revuo 1/2007 - Geologio Internacia 10, 22-43.

Rost F., 1966: Über ultrabasische Einschlusse in metamorphen Gesteinen des südlichen Moldanubikums. - Krystalinikum 4, 127-162. 

Valenta J. & Málek J., 2004: 2-D Velocity models of the upper crust in Western Bohemia from the Sudetes 2003 seismic  refractions experiment. – Poster, IUGG Congress, Florencie, Itálie 2004. 

Wagner R., Reimold W.U. & Brandt D., 2002: Bosumtwi impact crater, Ghana: a remote sensing investigation.- In: J. Plado a L.J. Pesonen (Ed.): Impacts in Precambrian shields.- Springer.

nerecenzováno (důvod: pozdější publikace ve Zprávách o geologických výzkumech Úlomky hadců v alochtonní kráterové brekcii moldanubika a možné mechanismy jejich vmístění)

Geochemie a mineralogie, roč. 1, publikace 2

Související práce (doplněno redakcí):

Ackerman L., Jelínek E., Medaris G., Ježek J., Siebel W., Strnad L. (2009): Geochemistry of Fe-rich peridotites and associated pyroxenites from Horní Bory, Bohemian Massif: Insights into subduction-related melt–rock reactions. - Chem. Geol. 259/3-4, 152-167.

Beard BL, Medaris LG, Johnson CM, Jelinek E, Tonika J, Riciputi LR (1995): Geochronology and geochemistry of eclogites from the Marianske Lazne complex, Czech Republic - implications for Variscan orogenesis. - Geol. Rundschau 84/3, 552-567.

Becker H (1997): Sm-Nd garnet ages and cooling history of high-temperature garnet peridotite massifs and high-pressure granulites from lower Austria. - Contrib. Min. Petrol.127 (3): 224-236. 

Brueckner HK, Medaris LG (2000): A general model for the intrusion and evolution of 'mantle' garnet peridotites in high-pressure and ultra-high-pressure metamorphic terranes. - J. Metam. Geol. 18 (2): 123-133.

hlavní stránka