Dynamická geologie (základní pojmy kursů G1021, G1021k)



                                    I. Úvod do studia geologie


Geologie jako přírodní věda (termín geologie - H.B. de Saussure - 1799) – specifika geologie –
studium fyzikální, chemické, biologické a energetické stránky procesů probíhající na Zemi v určitém
časovém rámci (věda historická)

Geologické vědy – členění geologických disciplín a postavení dynamické (všeobecné) geologie v rámci
geologických věd. Měřítka studovaných objektů geologických věd (prostorová a časová).

Předmět studia dynamické geologie  a předmět jejího zájmu (endogenní procesy a exogenní procesy)


                      II. Historie poznání planety z pohledu geologických věd


Pravěk – doba kamenná: Paleolit  (náhodný vs. cílený sběr hornin), přírodní procesy a jejich role
v náboženských mýtech, zpracování surovin – tvorba nádob, ozdob, zbraní. Paleolit/neolit – cílená
těžba surovin, doba bronzová, doba železná  - zpracování kovů.

Rozvoj obchodu – rozvoj poznání (geologická stavba, geomorfologie). Mapy nalezišť nerostných
surovin (starověký Egypt). Minerály – léčivé vlastnosti.

Petroarcheologie

Řecká civilizace (milétská škola, Empedokles z Akragantu, Herodotos, Aristoteles…)

Římská říše- Výbuch Vesuvu – 79. n.l.  Plinius starší  (Historia Naturalis), Plinius mladší …

Keltové a Germáni, stěhování národů

České země - starověká a středověká těžba (Keltové, Germáni a Slované) - Jihlavské důlní právo

Novověk – reformace -renesance (kolize přírodovědného poznání a dogmatického společenského názoru)

Rozvoj řemesel, zámořské objevy (Vasco da Gamma, Kolumbus, F.Magallan..) a přírodovědné objevy
(Koperník, Galileo, T. Brahe…)

Jáchymov – Georg Bauer –Agricola 1494 – De re metallica libri XII

Leonardo da Vinci – zkameněliny - R. Descartes (nebulární teorie)

Rozvoj fyziky, chemie, biologie - G.Buffon (1707-1788) – systematika biologie, vývoj Země

G.Cuvier – studium Pařížské pánve (teorie katastrof)

J.B.Lamarck – proměnlivost druhů

W.Smith – zákon vůdčích zkamenělin

Průmyslová revoluce – nárůst spotřeby surovin

První „ucelené geologické hypotézy“ - neptunisté (freibergská škola - A.G.Werner) vs.

plutonisté (uniformismus - J.Hutton)

První moderní učebnice geologie Ch.Lyell - Principes of Geology (1830), vznik evoluční teorie  Ch.
Darwin - (1859).

Vznik učených společností, klubů, muzeí a ústavů (J.Barrande……), role poznání geologické stavby,
rozsáhlá kartografická a geologické mapování (Indie, Afrika..), Rakouský geologický ústav  ve Vídni
(1849)

Obrovský rozvoj přírodovědných disciplín a poznání (od konce 19.století) - nové laboratorní
techniky (polarizační mikroskop, objev radioaktivity, chemické analýzy, ……). Rozvoj přírodovědných
disciplín – interdisciplinární obory (geofyzika, geochemie,…, specializace, integrace). Globalizace
- analýza a syntéza dat – „nová globální tektonika“

Současnost - Úloha experimentu, modelování, šíření informací….



                             III. Základní geologické zákony/principy


Podobně jako ostatní vědecké disciplina i geologie vychází z řady zákonů / principů.

Vzhledem k tomu, že geologie je vědou přírodní i historickou musí zákony zohlednit toto
specifikum.  Principy geologie mají statisticko-pravděpodobnostní charakter – určité odchylky.


III.1. Princip aktualismu (Ch.Lyell)

Geologické procesy, které probíhají v současnosti se neliší od procesů, které probíhaly
v minulosti. Chybná premisa principu- přírodní fenomény jsou produktem stejných sil, které působí
dnes se stejnou intenzitou a stejným rytmem????? Vývoj planety.

Hlavní příčiny rozdílů vůči absolutní platnosti tohoto principu:

Změny fyzikálně chemických podmínek na planetě - vývoj atmosféry, hydrosféry, zemských  geosfér,
změny zapříčiněné vznikem a vývojem života (rozdílné přírodní procesy, tvorba sedimentů, rychlost
eroze, změna životní strategie a podmínek organismů), role člověka,

rozdíly v intenzitě geologických činitelů (vulkanismus,  tektonika, rychlost sedimentace,
proporcionalita sedimentů, zalednění, klimatické změny, unikátní sedimenty - prekambrické Fe rudy,
vrstevnaté fosfority, atd.).

Změny astronomické a mimozemské - množství impaktů, délka dne a počet dní během roku.


III.2. Zákon stejných zkamenělin (W.Smith)

Geologické vrstvy, které obsahují stejné zkameněliny jsou stejně staré.

Platí pouze pro vůdčí zkameněliny - (vůdčí vs. faciální zkameněliny)


III.3. Zákon superpozice (N.Steno)

V normálně uložených vrstevních sledech je spodní vrstva starší než vrstva svrchní.

Problematika aplikace v sedimentárních horninách – rozpoznání normálního vs. převráceného
vrstevního sledu, neptunické dajky, výplně kaveren, říční terasy….

Problematika určení relativního stáří v rámci vyvřelých hornin (intrusivní a extrusivní) – pravidlo
superpozice + pravidlo „prorážení“

Problematika určení relativního stáří v rámci metamorfovaných hornin- věk horniny a věk
metamorfózy, vztah vůči okolním horninám jiné geneze (metamorfované horniny jsou starší než
nemetamorfované horniny v jejich přímém okolí).

Problematika určení relativního stáří v tektonických poruch - relativní stáří zlomů (nejmladší zlom
je ten, který porušuje ostatní zlomy nebo geologická tělesa a sám není porušen).



                     IV. Čas a metody jeho měření v geologii - Geochronologie


Geologické procesy a pojetí i role času (rychlost, vzájemný sled dějů..)

Historická geologie a stratigrafie - určení stáří planety a stáří hornin

Metody určování stáří hornin

IV.1. Relativní věk – aplikace především zákona superpozice a zákon stejných zkamenělin,

litologické (litostratigrafické) metody a paleontologické (biostratigrafické) metody. Pochopení
geologické stavby a vývoje zájmové oblasti.


IV.2. Celkový věk  („absolute  age“) - chronostratigrafie

Dvě velké skupiny metod radiometrické a neradiometrické metody

IV.2.1.Radiometrické metody – uzavřený izotopický systém, samovolný přirozený rozpad mateřského
(nestabilního) izotopu na dceřinné izotopy (stabilní). Množství a poměry mateřských a dceřinných
izotopů jsou funkcí rozpadové konstanty -  poločas rozpadu.

Řada různých metod (rozdílné izotopy – rozdílné poločasy rozpadu- rozdílná citlivost vůči vnějším
vlivům- sedimentární vs.magmatické vs.metamorfované horniny- dostupnost vhodného minerálu).

Nejběžnější metody: metody uran –olovo, thorium-olovo (U238 → Pb206  p.r.  4,47 Mld., U235→ Pb207
p.r.  0,7  Mld.,  Th232→Pb208  p.r. 14   Mld.), metoda poměrů izotopů olova (radioaktivní izotopy
olova vs. neradioaktivní izotop Pb204), metoda stop štěpení (Fission-track -  hustota spontánních a
indukovaných stop po průletu částic v krystalové mřížce), kalium –argonová metoda (K40→Ar40  p.r.
11,9 Mld.), rubidium-stronciová metoda (Rb87→Sr87 poločas rozpadu 47 Mld., aplikace poměru izotopů
stroncia - poměr Sr87/Sr86), neodym – samariová metoda(Nd143→Sm147 pol. rozp.  106 Mld.),
radiouhlíková metoda (N14→C14 pol. rozp.  5730 let), triciová metoda (izotop H3 pol. rozp. 12,3
roku).

IV.2.2. Neradiometrické metody- metody rychlosti sedimentace/počítání přírůstkových vrstev (varvová
stratigrafie, dendrochronologie, zvětrávací vrstvy, rychlost sedimentace vs. množství
extraterestrického materiálu, kolagenová a fluorová metoda určení stáří kosterních zbytků).

Paleomagnetické metody


V. Vesmír (vznik, složení, vlastnosti) – kosmologie a planetologie

Extraterestrická geologie

Náboženské mýty a báje – pozorování oblohy (Egypt, Mezopotámie, Mexiko – Mayové, tvorba kalendáře,
cykly, komety..)

Konec středověku počátek novověku (pozorování novy, první dalekohledy-čočkové refraktory,
geocentrický vs. heliocentrický názor)

Pozorování v různých vlnových pásmech (infračervené vlny, radiová astronomie - kvasary, pulsary,
reliktní záření, rentgenová astronomie). Pozorování na oběžní dráze Země.


V.1. Vznik vesmíru

Teorie „velkého třesku“ - big bang  (počáteční singularita) vs. big crunch (závěrečná singularita).
Prostor a čas jsou funkcí expandující hmoty. Stáří vesmíru – nejrůznější hodnoty mezi 10-20 Mld.
let (metody: věk nejstarších hvězd, radiometrická chronologie, kosmologická dynamika rozpínání
vesmíru). Výsledek stáří mezi 12-13 Mld. Doklady velkého třesku a rozpínání vesmíru - E.P.Hubble -
„rudý posun“, reliktní radiové záření (izotropie, teplota), kosmologický princip rozpínání vesmíru.

Doba trvání/existence vesmíru (30-160 Mld. let.) - uzavřené a otevřené modely vesmíru.

Hadronová éra, homogenita - heterogenita prvotního vesmíru. Spektrální záznamy – určení složení
vesmíru (Odd-Harkinsonovo pravidlo: Se stoupajícím atomovým číslem klesá zastoupení chemických
prvků ve vesmírů (výjimka kolem a.č. 24 - Cr, Ni, Fe, Mn). Prvky se sudými at. čísly jsou hojnější
než s lichými. Stejný proces vznik prvků ve vesmíru (nukleosyntéza – tvorba prvků, supernovy)


Základní stavební kameny vesmíru jsou galaxie (milióny galaxií – tvar, vývoj, složení)

Základní stavení kameny galaxií jsou hvězdy. Rozhodující silou galaxie je gravitace – rovnováha
mezi pohybem/expanzí a gravitací (tvar galaxie, kulové hvězdokupy, spirální, nepravidelné a
eliptické galaxie). Stáří hvězd, jejich rozmístění v galaxii a charakterem hvězdy existují
zákonitosti.

Galaxie Mléčná dráha - miliardy hvězd (rotace galaxie kolem středu - galaktický rok - 250 Mld.)

V.2.Vznik hvězd

Základem je nebulární teorie o sluneční mlhovině (Descartes, Kant, Laplace) – model naše Slunce.
Mračno mezihvězdné hmoty/nebule/mlhovina (chladný plyn a prach – H, Si, C) - dynamický impuls
(výbuch hvězdy, průchod spirálním ramenem galaxie,..) – gravitační kondenzace – globule
-protohvězda (hybnost vs. hmotnost)- zapálení termonukleárních reakcí (sluneční vítr).

Sluneční cykly – termonukleární reakce (H –He), sluneční cykly (ovlivnění tvorby C14), stáří Slunce
4,6 Mld. Předpokládaný budoucí vývoj - žlutý trpaslík (10 Mld.) - červený obr - bílý trpaslík.

Vývoj hvězd - Hertzprung-Russelův diagram (diagram hlavní posloupnosti) – závislost spektrálního
typu hvězdy a povrchové teploty vs. absolutní hvězdná velikost (magnitudo)


V.3. Sluneční soustava

Slunce, 8 (?Pluto,Xena,..) planet, asi 35 měsíců, asi 50 000 asteroidů, množství rojů asteroidů,
meteoritů a komet. Slunce  99,87% hmotnosti soustavy

Vznik planet (kondenzační teploty planet-rozdíly ve složení a vnitřní stavbě, smysl rotace planet
vs.smysl rotace slunce, rozmístění a vlastnosti planet, index hybnosti)

Vznik planet společný proces se vznikem slunce – procesy v centru a na periferii kondenzujícího
mračna, role impaktů, proces akrece. Vznik hmotnostních zárodků tzv. zvločkovatění (shluky částic o
velikosti kolem 100m) - planetesimály (5 km) – protoplanety (10 km). Rychlost tvorby planet vs.
vývoj hvězdy (termonukleární reakce – sluneční vítr- zbytek neakretovaného materiálu na periferii).

Další teorie vzniku planet – gravitační zachycení mezihvězdného materiálu Slunce, vydělení
materiálu ze Slunce vlivem gravitačního působení jiné hvězdy nebo vlivem vysoké počáteční rotace.

Rozdělení planet

Vnitřní planety – planety terestrického typu (malé rozměry, vysoká měrná hmotnost, málo satelitů,
pevný povrch, obdobné složení jako Země). Možnosti srovnání raných stadií vývoje sluneční soustavy
a Země, procesy diferenciace Země, vnitřních zemských geosfér).

Merkur (pomalá rotace, vlastní magnetické pole, vysoká průměrná měrná hmotnost podobná Zemi –
existence „železného“ jádra, impaktní krátery, zlomová pásma v oblasti rovníku, bez satelitů,
absence atmosféry)

Venuše (podobná měrná hmotnost, velikost a gravitační konstanta jako Země, opačný směr rotace,
chybí magnetické pole, hustá a horká atmosféra, bez satelitů, vnitřní diferenciace, konvenkční
proudy)

Mars (menší hustota, vnitřní diferenciace-jádro, plášť a kůra, řídká atmosféra, 2 velmi malé
satelity). Geologie Marsu, určování typů hornin, určování depozičních prostředí a procesů, vysoká
mocnost kůry (vulkanicko-tektonické oblasti, kaňony (Coprates v.), štítové sopky (Mt.Olympus),
impaktní krátery, polární čepičky - obsahují vodu (led), C0[2], prachové částice, sezónní změny,
pouště a duny (prachové bouře). Vývojová období Marsu (Noachián, Hesperián, Amazonián) –
vulkanismus vs. oceány vs. zalednění vs. atmosféra. Meteority z Marsu na Zemi - (SNC) - vyvřeliny,
stáří krystalizace 1,3-3,9 Mld., Fe^3+, obsahy stopových prvků, poměry izotopů, pozůstatky
života?).


Pásmo asteroidů (role látkové diferenciace a akrece, rozdílné složení vnitřního a vnějšího pásu).


Vnější planety (značná velikost, malá měrná hmotnost, fluidní složení, absence pevného povrchu,
množství satelitů, ledové prstence). Velmi odlišné procesy a složení od Země.

Jupiter (největší planeta, 2,5x hmotnější než ostatní planety, pozice uprostřed soustavy, významná
produkce vlastní energie, silné radiační a magnetické pole, množství měsíců, různá velikost a
vlastnosti - Amalthea, Ió, Europa, Ganymed,.., „malá sluneční soustava“)

Saturn (obrovské měsíce – Titan), Uran, Neptun

Pluto a planetoidy obdobného typu

Kometární oblaky/mračna – celkově 50x větší hmotnost než Země, tvořené ledem a prachem.


Měsíc

Geologicky vyvinutý objekt (stáří hornin 3-4 Mld.), obdobná stavba k planetám terestrického typu.
Velmi rychlá diferenciace.

Vazba Země-Měsíc (značná velikost satelitu ve srovnání s mateřskou planetou, průměrná měrná
hmotnost Měsíce 3,34 g/cm3 - hodnoty pláště Země)

Měsíční náhorní planiny a moře (chemická a hustotní diferenciace). Měsíční krátery.

Vznik  Měsíce- teorie: zachycení zemskou gravitací?, dvojplaneta?, odtržení od Země v rámci
obrovského impaktu 4 Ga, kolize tělesa velikosti cca Marsu a Země, trosky po impaktu se ustanovily
jako orbitální disk, kolize a akrece materiálou disku vedla ke vzniku Měsíce.

Slapové síly.


Meteority

Stadium akrece, srovnání role diferenciace zemského tělesa vůči primitivnímu počátečnímu složení,
radiometrické datování). Původ- pásmo asteroidů, Měsíc, Mars.

Složení – rozmanité složení. Několik základních skupin dle složení (kovové Fe, sirníky,
křemičitany) a role diferenciace, další vnitřní dělení např. mineralogické.

Chondrity (84%) - chondry (pyroxen, olivín), základní stavební materiál sluneční soustavy, uhlíkaté
chondrity. Kamenné primitivní nediferencované, dominují silikáty.

Achondrity (8%) - přetavení (zbytky planet?), diferencované meteority, absolutní dominance
křemičitanů.

Železa (6%) – diferenciace, významné zastoupení kovů a menší role silikátů.

Siderolity (2%) – diferenciace, obsah kovů a silikátu je v rovnováze.


V.4. Teorie katastrof - impakty

Globální měřítko katastrofy - mimozemský původ. Důvody: pozice planet, dopady vesmírných těles
(asteroidy, komety).

Kosmický/hvězdný prach: částice  s velikostí kolem 0.001- 1 mm (konec v atmosféře)

Četnost pozemských impaktů – vazba velikost a četnosti (kosmický prach odhad 100 trilionů impaktů
denně - velké tělesa/planetky jsou extrémně vzácné cca jednou za 100 Ma). Roční přírůstek hmotnosti
Země cca 170 000 tun.

Velké impakty – hromadné vymírání organismů/mass extinction -Chicxulub Impact Structure, Mexico
(Yucatán – hloubka 9 km, průměr 200km), 65 Ma, hranice křída/terciér, meteorit ~10 km v průměru,
Iridiová anomálie (cca 30x navýšení).


V.4.1. Impaktní krátery

Možnosti zachování impaktních kráterů vnitřní planety sluneční soustavy vs. Země (různé stáří
kráterů) – geologická činnost Země (cca 100 Ma existence kráteru).  Rané stadium planety - akrece
(zmírnění bombardování 4,2-3,6 Mld.)

Na Zemi katalogizováno asi 130 kráterů (kontinenty vs. oceány). Doklady: impaktové struktury
(krátery) + další doklady (brekciace hornin, tektitová skla, šokové křemeny/minerály/horniny,
vysokotlaké SiO2 minerály, kuželovité tříštění, chemické anomálie, obohacení iridiem, …).

Určující pro výsledek impaktu je kinetická energie dopadajícího tělesa (rychlost, hmotnost),
petrofyzikální povaha dopadajícího tělesa a cílových hornin. Šoková metamorfóza (vysoký tlak,
vysoká teplota, velmi krátký čas), exploze materiálu, skluzy.

Dvě skupiny kráterů: Úderové krátery (drobná tělesa, malá rychlost, metrové velikosti deprese,
zbytky impaktoru).

Impaktní (výbuchové krátery), které lze rozdělit na  jednoduché (průměr/ hloubka asi 0,33) a
složité krátery (průměr /hloubka asi 0,1, centrální pahorek)


V.5. Vznik Země

Odlišnosti ve srovnání s ostatními vnitřními planetami (atmosféra s vysokým obsahem kyslíku,
hydrosféra, povrchová teplota v okolí trojného bodu vody - dlouhodobě, geologicky aktivní planeta –
dostatek vnitřních zdrojů energie – tektonická, seismická, vulkanická aktivita, výrazně
diferencovaná kůra,  existence života,…)

Ve srovnání s primárním materiálem obohacení litofilními refraktorní prvky (v minerálech, které
krystalují z magmatu jako první – U,B,Sr), Mg a vzácné zeminy a ochucení o lehké (volatilní)
litofilní prvky (Li,Na,K) a refraktorní siderofilní prvky.

Vznik Země procesem akrece. Názory  o homogenní vs. heterogenní akrece (primární materiál o stejném
nebo rozdílném chemickém složení). Představa hetorogenní akrece (vznik za „horka“) ve finálních
stadiích modifikace dopady kosmických těles (komety).  Vazba ke vniku jednotlivých zemských geosfér
(jádro, plášť) a jejich složení. Problematika vzniku zemského jádra – několik fází akrece?

Gravitační energie dopadajících těles se mění na tepelnou energii – tavení hornin, gravitační
diferenciace.

Energetické zdroje - gravitační diferenciace, rozpad radionuklidů, kinetická energie dopadajících
těles. Vznik látkově a chemicky stratifikovaného jádra, pláště, zárodků kůry, prvotní atmosféra a
hydrosféra. Postupný vývoj všech geosfér – od vzniku Země 4,6 Mld. Role biosféry.


                                      VI. Termální model Země

VI.1. Tepelná bilance planety

Rozhodující faktor geologické aktivity. Existence termálních a látkových nehomogenit a jejich
vyrovnávání.

Energetická bilance planety - vnitřní endogenní vs. vnější exogenní zdroje a procesy.

Vnitřní energetické zdroje planety: rozpad radioaktivních prvků, procesy gravitační diferenciace,
latentní teplo uvolněné při krystalizaci, teplo exotermních reakcí – hlavní energetický zdroj
vulkanismu, magmatismu, zemětřesení, pohybu litosférických desek, metamorfózy, tektonických
deformací, vzniku horstev.

Vnější zdroje: především energie Slunce (podrobněji viz. dynamika exogenních procesů).  Energie
Slunce vysoce převyšuje vnitřní energetické zdroje planety.

Vývoj v čase – prvotní stadia Země spjaty s přeměnou kinetické energie impaktů, za předpokladu
přibližně stabilní sluneční produkce energie lze spojit změny endogenní aktivity a vývoje planety
Země dominantně s procesy endogenními (jádro, plášť).

Tepelný tok a termální gradient- distribuce tepelní energie v rámci zemském tělese. Výrazné rozdíly
mezi jednotlivými oblastmi (geologický vývoj).

Geotherma – závislost tepla na hloubce.Výrazné rozdíly průběhu geothermy v různých místech zemské
kůry- horniny s odlišnou termální historií (rozdílná geneze, minerální složení a stavba). Role
sedimentace a eroze – snížení a zvýšení teplotního gradientu.

Šíření tepla kondukcí/vedení vs. konvekcí/proudění.


VI.2. Pohyby a tvar planety Země

Oběžná dráha kolem Slunce (parametry, excentricita)

Rotace- precese – nutace.

Milankovičovy cykly

Tvar Země studuje a popisuje geodézie, kartografie.

Generalizování složitého tvaru zemského tělesa: rotační elipsoid - sféroid (střední hladina oceánu,
kratší osa polární). Geoid.

Gravimetrický model Země – rozložení hmot v rámci zemského tělesa – vnitřní stavba. Variace
tíhového zrychlení – nepravidelné rozložení těžších a lehčích hmot. Rotační elipsod/sféroid
s kratší osou pólovou, kde je vnitřní rozložení rovnoměrně sférické a výslednice tížnice je
v každém bodě kolmá k zemskému povrchu – tíhový referenční elipsoid. Role odstředivé síly na
hodnotu gravitačního zrychlení na různých místech zemského povrchu.

Pohyby materiálu na zemském povrchu (slapové síly)


VII. Stavba a složení zemského tělesa


Zemské těleso se skládá z několika geosfér – zemské jádro, zemský plášť, zemská kůra, hydrosféra,
atmosféra (biosféra). Vymezení pojmu litosféra.

Vnitřní a vnější geosféry a jejich dynamika.


VII.1. Stavba a složení vnitřních geosfér

Možnosti studia vnitřní stavby planety a jejich limity (přímé metody - přirozené odkryvy, vrtní a
důlní díla, sopečné produkty a nepřímé metody - geofyzikální metody- především seismika, moment
setrvačnosti). Laboratorní experimenty (vysokotlaká a vysokoteplotní petrologie).

Seismické/zemětřesné vlny (zákonitosti šíření seismických vln – rychlost, povaha dráhy – odraz a
lom,  vlnoplocha, povrchové a prostorové vlny. Typy seismických vln: a) kompresní vlny: primární
(rychlé) prostorové vlny P, průchod kapalinou, pohyb ve směru šíření vlny. b) příčné vlny/
sekundární (pomalejší) prostorové vlny S, neprochází kapalinou, pohyb napříč k e směru šíření
vlny(střižné vlny). C) povrchové vlny: Rayleighovy vlny (orbitální dráha – vlnění) a Loweovy vlny
(horizontalní dráha,  pomalejší)

Průchod seismických vln tělesem – deformace, rozdíly mezi jednotlivými vlnami.

Dle rychlosti šíření a povahy dráhy seismických vln lze odvodit že Země je heterogenní těleso
(vertikální a horizontální nehomogenity), kde narůstá objemové hmotnosti s hloubkou a jednotlivé
geosféry jsou odděleny více či méně výraznými diskontinuitami. Pozvolné vs. skokové změny- změna
skupenství, změna fyzikálních vlastností hmoty.

Seismický model („Bullenův model“) stavby zemského tělesa

Povaha diskontinuit (hranice mineralogická vs. hranice chemická).

Geochemické modely stavby Země – modely chondritové (procesy diferenciace) vs. modely achondritové.
Rozložení chemických prvků v jednotlivých geosférách - Goldschmidt, Clark (atmofilní, litofilní,
chalkofilní, siderofilní prvky).

Současná stavba a složení je výsledkem dlouhodobé látkové a strukturní diferenciace. Dvě etapy
vývoje: a) stadium vlastního formování planety (vlastní akrece, prvotní  diferenciace)

b) pokročilé stadium /geologické etapy (pokračující diferenciace geosfér, vývoj zemské kůry,
hydrosféry a atmosféry, opakovaný vznik hornin v rámci horninového cyklu, vznik a růst role
organického života).

Limitní faktory pro rekonstrukci složení a stavby zemského tělesa: a ) primární materiál –
chondritický, vývoj v rámci podmínek vnitřních planet – možnosti srovnání.

b) fyzikální vlastnosti zemského tělesa – modely v souladu s poznatky seismických modelů (rozložení
hustot, pozice diskontinuit,..).

VII.2. Seismický model Země


VII.2.1. Zemské jádro

17% objemu, 34% hmotnosti zemského tělesa.

Hranice jádro plášť - Wiechert-Gutenbergova (Oldhamova) diskontinuita - 2900 km

Obrovský nárůst hustoty při této hranici z hodnoty kolem 5 g/cm^3 na hodnotu 12-13 g/cm^3, pokles
vp z 13,7 na 8,1 km/s, mizí S vlny. Povaha diskontinuity - změna chemického složení kovové jádro
Fe,Ni vs. silikáty pláště.

Vnitřně lze jádro rozdělit na a) centrální jadérko (5150-6378 km), Fe, Ni v pevném stavu.

b)      vnější jádro (2900-5150 km) – neprochází S vlny, hmota na hranici likvidní a solidní fáze.
Možná přítomnost lehčích prvků v jádře (Si,Mg,O,S) – snížení bodu tavení v rámci vnějšího jádra.

Vznik jádra – problematika homogenní vs. heterogenní akrece.


Relativní pohyb vnějšího jádra vůči jádru vnitřnímu a plášti – vysoký termální gradient, vznik
magnetického pole Země.

Složky magnetického pole Země – a) vnější (sluneční vítr – ionosféra, magnetosféra), b) vnitřní
(charakter dipólu, siločáry mezi jižním a severním magnetickým pólem, inverze magnetického pole –
magnetostratigrafie, magnetická inklinace a deklinace, intenzita magnetického pole).  C) korová
složka.

Důvody magnetické inverze.


VII.2.2. Zemský plášť

80% objemu zemského tělesa, významná role pro dynamiku endogenních geologických procesů. Látkově je
plášť samostatný rezervoár. Dle seismických charakteristik a diskontinuit lze vyčlenit spodní a
svrchní plášť. Někdy vyčleňována přechodná vrstva jádro-plášť (2900-2700km). Spodní hranice pláště
(Guttenbergova diskontinuita) v hloubce 2900 km.

Rozsáhlá energetická/tepelná a látková výměna v rámci pláště - konvekční proudění. Problematika
interpretace hranice spodní vs. svrchní plášť – celoplášťová konvekce vs. oddělená konvekce ve
spodním a svrchním plášti.

Dominantní minerály pláště jsou olivín, orto- a klinopyroxeny, granáty, sponelidy. Tyto minerály
jsou hlavními horninotvornými minerály ultrabazických hornin (peridotity), a vysokotlakých
eklogitů. Vysoká role tlaku – fázové změny minerálů s přibývající hloubkou (tlakem).

Z pohledu geochemického je plášť vůči chondritům silně obohacen o refraktorní oxifilní prvky (Al,
Ca, Ti, Mg), mírně ochuzen o slabě a středně siderofilní prvky, velmi silně ochuzen o silně
siderofilní prvky a vysoce inkompatibilní litofilní prvky a Si.

V plášti probíhá většina magmatických procesů.

Plášť prošel významnou diferenciací od primitivního/akrečního stadia.

Problematik „zúrodňování pláště“ procesy (látkově, energeticky) na zemském povrchu a v rámci kůry
ve spojení se subdukcí (oceánská a kontinentální kůra, sedimenty). Vznik alkalických magmat nad
horkými skvrnami – procesy na rozhraní jádro/plášť.


V.2.2.1. Spodní plášť

Rozmezí cca 670km-2700/2900 km, (vp 13,7 km/s, vs 7,3 km/s, m.hmotnost 4,5 g/cm^3)

Svrchní hranice – fázové přechody minerálů, pravděpodobně změna v minerálním i chemickém složení.
Vnitřně homogenní těleso. Nejvyšší rychlosti šíření seismických vln ve spodních partiích pláště.

Velmi dynamická přechodná zóna podél spodní hranice spodního pláště.

Složení – experimentální studium – vysokotlaká nerozrůzněná polymorfní směs křemičitanů, fáze
Fe,MgSiO[3] se strukturou perovskitu, vysokotlaké fáze MgO, SiO[2] (stišovit).


V.2.2.2. Svrchní plášť

Řada přímých údajů o složení a stavbě.

Rozpětí cca 60km – 650/670 km

Vnitřně rozdělován na tří části:

Nejsvrchnější tvoří litosféra (tj. zemská kůra a nejsvrchnější svrchní plášť) – rigidní pevná
zemská slupka.

Významné rozdíly mezi oceánskou litosférou (mocnosti 10-100 km) a oceánským svrchním pláštěm na
jedné straně a pevninskou litosférou (mocnosti 150-200 km) a pevninským pláštěm na straně druhé.
Rozdíly ve stáří, geologické stavbě, horninové náplni, genezi, mocnosti, původu a množství
endogenního tepla, tepelný tok i vedení tepla. Oceánská litosféra je dotována teplem z magmatu
stoupajícího z pláště (konvekce). Kontinentální litosféra – teplo radiogenního rozpadu (obohacení
hornin kůry ve srovnání s pláštěm).

V podloží litosféry je zóna snížených rychlostí neboli astenosféra (hloubky cca 60/80km - 220/250
km, pokles vp i vs) – zvýšená plasticita hornin, významné termální rozhraní, parciální tavení
pláště – tvorba magmat. Vysoký termální gradient umožňuje šíření tepla konvekcí (viskózně plastický
stav), tvorbu magmat a pohyb litosférických desek. Rigidita litosféry vs. plasticita astenosféry
(ohniska zemětřesení, subdukční zóny). Astenosféra plní roli kompenzační hladiny pro jednotlivé
litosférické desky – izostatická rovnováha. Velmi proměnlivá vertikálně i laterálně. Mezosféra
v podloží - fázové přechody (přestavba krystalové mřížky) typických minerálů (olivín, pyroxen,
granát) svrchního pláště na fáze s hustší krystalografickou strukturou.

Horniny svrchního pláště – ultrabazika, peridotit, eklogit, pyrolit

Diskuse o povaze Mohorovičičova diskontinuity – chondritový (ultrabazika) a achondritový (bazika)
model. Změna chemického složení.


Rozhraní kůra – plášť , litosféra – astenosféra, astenosféra-mezosféra jsou velmi nerovné, což vede
k velkým laterálním teplotním a hustotním rozdílům svrchního pláště. Je to způsobeno konvekčním
prouděním, výstupem plášťových diapirů, vstupem chladných a těžkých hmot v místech subdukčních zón
a mocné litosféry. Trojrozměrné vyhodnocení rozložení těchto rozdílných hmot je spojeno s tzv.
seismickou tomografie.


VII.2.3. Zemská kůra

Nejsvrchnější pevný obal – nízké proměnlivé rychlosti šíření seismických vln, nízká hustota hornin,
silné tektonické postižení, vysoký stupeň anizotropie. Spolu s nejsvrchnějším svrchním pláštěm
součást litosféry.

Látkově a chemicky nejvíce diferencovaná část Země – ve srovnání s pláštěm obohacena o litofilní
prvky (Na,K,Ca), Si, Al. Složení: 64,7% magmatity, 27,4% sedimenty, 7,4% metamorfity, z minerálů
dominuje křemen, živce, alumosilikáty. Geologický/horninový cyklus se odehrává v litosféře –
významné obohacení vlivem procesů v rámci vnějších geosfér (atmosféra, hydrosféra a biosféra).
Spodní hranice kůry – Mohorovičičova (Moho) diskontinuita. Vznik kůry ze svrchního pláště
(primitivní kůra)

Tři základní typy kůry (rozdílná mocnost, složení - minerální i chemické, vývoj, stáří) - kůra
kontinentální vs. kůra oceánská vs. kůra přechodného typu.


VII.2.3.1. Kůra oceánská

Součást oceánské litosféry. Mocnost oc. kůry 5-12 km, průměrná měrná hmotnost 2,9-3,0 g/cm3. Ve
srovnání s kůrou kontinentální menší mocnost, odlišné minerální/petrografické a chemické složení,
odlišná stratifikace, odlišný vývoj a geneze, menší stáří, vyšší měrná hmotnost. Tvoří asi 70%
zemského povrchu, pozice v rámci oceánu (morfologie oceánského dna – středooceánské hřbety,
abyssální plošiny, hlubokomořské příkopy - aktivní okraj, kontinentální svah a kontinentální úpatí
-pasivní okraj). Změna mocnosti oceánské kůry – stáří, pozice.

Vertikálně členěna na 3 vrstvy: a) vrstva sedimentární (p. mocnost 0,5 km, vp 1,5-3,4 km/s)-
hlubokomořské sedimenty, b) vrstva bazaltová (p. mocnost 1,75 km, vp 3,4-6 km/s - OFB – bazalty
oceánského dna, MORB, polštářové lávy, role alterace, průniky paralelních bazaltových žil, c) třetí
vrstva (p.mocnost 5 km, vp 6,5-6,7 km/s- gabra, amfibolity, v nejvyšších partiích bazaltové žíly,
ve spodních partiích kumulátová gabra). V podloží peridotity (dunity, harzburgity)  svrchního
pláště.

Vznik oceánské kůry - středooceánské hřbety, rozpínání kůry, adiabatický výstup magmat, výstupná
cela konvekčního proudění. Oceánské bazalty – geochemicky málo diferencované tholeity, vzniklé
částečným/parciálním tavením peridotitů svrchního pláště. Dynamická recyklace oceánské kůry – zánik
v subdukčních zónách, sestupná cela konvekčního proudu.

Ofiolity – zbytky staré oceánské litosféry (kůra a nejsv.plášť ) zapracované tektonicky do stavby
kontinentální kůry. Uzavření oceánu – doklady deskové tektoniky.


VII.2.3.2. Kůra kontinentální

Vazba ke kontinentální litosféře. Vyšší mocnost 25-80 km (stáří, geotektonická pozice – vazba ke
geomorfologii), průměrná měrná hmotnost 2,7 g/cm^3. Kontinenty, mělká moře(šelf).

Velmi pestré a proměnlivé složení vertikálně i horizontálně (vývoj, stáří, geotektonická pozice).
Vertikálně 3 vrstvy (výrazné rozdíly laterálně): nejvyšší vrstva sedimentární (proměnlivá mocnost
-průměr 3 km, proměnlivé složení, vp 1,5-5,0 km/s, nárůst rychlosti s hloubkou). Střední vrstva
granitoidní (mocnost 10-20 km, tělesa kyselých plutonitů a metamorfitů, vp 5,4-6,3 km/s,
mineralizovaná fluida). Conradova plocha diskontinuity (přechod 2 a 3 vrstva kont. kůry, změna vp,
proměnlivě výrazná). Spodní vrstva „bazaltická“ (bazické magmatity, metamorfity, vp
5,9-7,8km/s,velmi kolísající mocnost 15-50 km). Spodní hranice kůry- Moho diskontinuita – rozdílná
výraznost (ostrá i pozvolná hranice).

Původ kontinentální kůry

Na rozdíl od oceánské kůry relativně stabilní po dlouhé jednotky geologického času. Vícestupňová
diferenciace (parciální tavení, frakcionace magmatu, oddělení od reziduální/krystalické fáze, role
exogenních procesů/zvětrávání, sedimentace,..).  Koncentricko zonální model tvorby kontinentální
kůry (dnes 41%).

Vývoj kůry (modifikace Wilsonova cyklu): stadium MORB - stadium andezitové/ostrovní oblouk- stadium
andského vulkanismu(aktivní okraj kontinentu)


VII.2.3.3. Kůra přechodného typu

Mocnost kolem 20 km, specifická pozice (kůra ostrovních oblouků, některé případy styku oceánské a
kontinentální kůry) – andezity.Vztahy různých typů kůry


VII.2.4. Izostáze, globální gravimetrické anomálie

Snaha o udržení rovnováhy ker kůry/litosféry. Procesy vzniku hustotních rozdílů litosféry.

Výrazné negativní gravimetrické anomálie v oblastech pásemných pohoří (lehké hmoty) vs. pozitivní
gravimetrické anomálie přilehlých oceánů (těžké hmoty). Vazba gravimetrie a výrazných vertikálních
rozdílů zemského povrchu – modely Pratt vs. Airy.

Příklady: procesy glaciace a deglaciace (Skandinávie), velké přehrady (Hoover Dam), rozsáhlá
deltová tělesa. Tvorba reliéfu krajiny -údolní deprese.

Vertikální pohyby – izostáze vs. tektonika.

Regionální kompenzace


VII.2.5. Vnější obaly Země – hydrosféra, atmosféra, biosféra – exogenní procesy. Významná role
vnějších obalů (termální rovnováha, vznik klimatu, ochrana živých organismů před kosmickým zářením,
..). Důležité cykly výměny hmoty (uhlík, voda, kyslík) mezi litosférou a vnějšími sférami.

Atmosféra – primární atmosféra (prvotní stadia vzniku Země), druhotná atmosféra (degazace vnitřních
geosfér – vulkanické plyny), aktualistická atmosféra – role kyslíku, složení atmosféry. Struktura
atmosféry - slupkovitá stavba (troposféra, stratosféra, termosféra, exosféra, magnetosféra).
Proudění v atmosféře- nestejnoměrné přijímání slunečního záření (tlakový gradient, efekt
Coriolisovy síly, nerovnoměrnosti zemského povrchu, nerovnoměrné rozdělení souší a
oceánů,..).Geologická činnost větru.

Hydrosféra- voda oceánů a moří, jezer, vodních toků, podpovrchová voda, ledovce, atmosférická voda.


VIII. Minerály a horniny


Litosféra je tvořena horninami a minerály. Rozdílná hierarchická úroveň hmoty.

Minerály/nerosty – anorganická stejnorodá přírodnina (chemické prvky a jejich sloučeniny), které
vzniky přírodními procesy a vyznačují se specifickou stejnorodou krystalickou strukturou. Složení
lze vyjádřit chemickým vzorcem. Chemické a fyzikální vlastnosti jsou stejné v kterékoliv části.

Minerály vznikají za velmi rozdílných fyzikálních a chemických podmínek a jejich vznik je spjat
s různými geologickými procesy (magmatismus, vulkanismus, metamorfóza, sedimentární procesy).

Horniny jsou seskupení minerálů nebo organických zbytků případně vulkanických skel (nehomogenní
minerální asociace), které vznikají různými geologickými procesy a jako samostatná jednotka se
účastní na stavbě litosféry. Horniny jsou obvykle látkově a strukturně nesourodé – jsou
vícesložkové (výjimečně i monominerální horniny).  Na rozdíl od minerálů je její chemické složení
proměnlivé a nedá se vyjádřit chemickým vzorcem.


Horninový cyklus – změna fyzikálních a chemických parametrů v souvislosti s pozicí hornin v rámci
svrchních zemských geosfér a vnějších zemských sfér vede ke vzniku různých skupin hornin (vyvřelé
horniny, sedimentární horniny, metamorfované horniny) a minerálů. V rámci tohoto cyklu přechází
jedny horniny v druhé – dynamické procesy.


Horniny lze geneticky rozdělit do 3 základních skupin: a) vyvřelé/magmatické horniny, b)
sedimentární/usazené horniny, c) metamorfované/přeměněné horniny.


Základní parametry hornin: A) nerostné složení, B) stavba (struktura a textura).

Horninotvorné minerály lze dělit např. podle jejich relativního zastoupení v hornině (hlavní,
vedlejší, akcesorické), podle makroskopické barvy (světlé, tmavé), …

VIII.1. Magmatismus


VIII.1.1. Úvod – základní termíny

Magmatismus je proces vzniku, vývoje, složení, diferenciace, výstupu, utuhnutí složité přirozené
alumosilikátové taveniny a roztoků s ní spjatých do svrchních částí litosféry a na zemský povrch.
Vznik magmatických hornin – krystalizace z magmatu, tavení svrchního pláště a spodní kůry.

Magmatismus se někdy dělí na a) plutonismus-intruzivní magmatismus, b)
vulkanismus-efuzivní/extruzivní magmatismus.


                                 VIII.1.2. Intruzivní magmatismus

Magma – mnohokomponentní systém, který tvoří fáze kapalná (většinou silikátová tavenina + H[2]O),
fáze plynná (CO[2], H[2]O, HCl, H[2]S, HF, N, He, SO[2], SO[3], F, O[2] – var magmatu) a fáze
pevná  (vykrystalované minerály, relikty).

Charakteristiky magmatu: teplota (650^oC-1200^oC) a viskozita (chemismus, fluida, tlak)

Termíny: primární magma, primordiální magma, primitivní magma, mateřské a dceřinné/odvozené magma.


VIII.1.2.1.  Magmatický krb

Výstup magmatu – počátek vzniku v různých hloubkách, tavení malého objemu horniny- vznik gravitační
nestability pláště. Adiabatický gradient spolu s hustotními změnami díky fázovým změnám okolních
minerálů směrem vzhůru – zrychlení pohybu magmatu. Zvýšení objemu taveniny. Spotřeba latentního
tepla při výstupu, odvod tepla kondukcí při bázi litosféry, snížení hustoty okolních hornin –
zpomalení výstupu – vznik magmatických rezervoárů /magmatické krby (vyrovnání gravitační
nestability). Procesy v rámci magmatického krbu – rovnovážná vs. frakční krystalizace. Vznik
rozsáhlých podpovrchových intrusivních těles.

Nerovnoměrné rozdělení podmínek pro vznik magmat v rámci zemských geosfér (vertikálně i
horizontálně (rozhraní litosférických desek, hluboké diskontinuity).


VIII.1.2.2. Složení  a klasifikace magmatických hornin

Klasifikace dle chemického a  minerálního složení

Kyselé (nad 65% SiO[2]), intermediální (52-64% SiO[2]), bazické (52-44% SiO[2]) a ultrabazické (pod
44% SiO[2]) magmatické horniny – role křemene (hlavní vs. vedlejší minerál), draselných živců,
plagioklasů, zástupců živců (foidy) dále olivíny, pyroxeny a amfiboly.

Vznik ultrabazického magmatu  a bazického (čedičového) magmatu - sv. plášť (teploty 1300^oC,
hloubky 95-200 km, tlak 3000-6000 MPa- primární magmata.

Vznik dceřiných magmat – procesy diferenciace magmatu (likvace, frakční krystalizace (gravitace,
filtrace), oddělení plynné fáze, asimilace a kontaminace).

Posloupnost krystalizace minerálů z magmatu (chemismus, čas, teplota, tlak)- Bowenovo
krystalizační/reakční schéma – kontinuitní (Ca plagioklasy-Na plagioklasy) a diskontinuitní větev
(olivín, pyroxen, amfibol, biotit) – K živec, muskovit, křemen.

Homogenní vs. heterogenní tavenina.


Granitoidní (kyselé) magmatické horniny

Typická složka kontinentální kůry – centra orogénů. Vznik parciálním tavením hlubších partií
kontinentální kůry. Pokročilá frakční krystalizace, role anatexe, palingeneze a fluid.

Klasifikace granitoidů - granity I, S, A, klasifikace chemická (peraluminické, metaaluminické a
peralkaické), klasifikace dle vztahu k orogenezi (pretektonické, syntektonické a posttektonické).

Geotektonická pozice magmatických hornin – kontinentální kůra, ofiolitové série, ostrovní oblouky.


VIII. 1.2.3. Tělesa magmatických hornin (podpovrchová)

Rozdělení dle pozice vůči zemskému povrchu (rychlost krystalizace, struktura, textura) – hlubinné,
žilné, výlevné (efuzivní, extruzivní), někdy zvlášť vyčleňovány subvulkanické.

Podle vztahu k okolnímu horninovému plášti se dělí na diskordantní (nesouhlasná) a konkordantní
(souhlasná). V rámci těchto skupin se pak dělí podle velikosti a tvaru.


Diskordantní tělesa - pravá žíla, žilný roj, žilník, prstencové žíly, ringové komplexy, peň,
etmolit, batolit, pluton, masív.

Konkordantní tělesa - ložní žíla, lakolit, hemilakolit, bysmalit, lopolit, fakolit, harpolit.


Atektonické/Předtektonické struktury magmatických hornin

Pukliny (S-podélní, L-ložní, Q-příčné - Cloosovská tektonika)

Lineace a foliace


VIII.1.2. Vulkanismus

Projevy povrchové magmatické aktivity (výstup magmatu/lávy, plynů a pyroklastik). Mezogenní procesy

Vulkanismus a desková tektonika - obvykle lokalizován na okrajích litosférických desek ale také
vnitrodeskový vulkanismus.

Mechanismus vulkanické erupce

Vulkanický proces (intratelurická vs. explozivní fáze) - magmatické-vulkanické krby-zemětřesná
činnost (geofyzikální indikace vulkanismu) -změna tvaru vulkánu -explozivní fáze

Přívodní dráha – sopouch.


VIII.1.2.1. Produkty vulkanické činnosti

Fáze plynná (vulkanické plyny) - fáze pevná (pyroklastika) - fáze kapalná (láva)


VIII.1.2.1.1.Vulkanické plyny

Těkavé složky magmatu – důležitá role při tvorbě prvotní atmosféry Země. Jejich složení je značně
závislé na teplotě. Jsou tvořeny sloučeninami především H, O, C, S dále B,N,Cl, F.

Charakter erupce výrazně závisí jak na množství plynné složky, tak na procesech uvolnění fluid
(chemismus magmatu, čas-rychlost uvolnění/erupce).

Difúze vulkanických plynů v atmosféře - krátkodobé klimatické změny (ochlazení vs. oteplení).


VIII.1.2.1.2. Pyroklastika

Materiál vyvržený při vulkanické erupci, který dopadl na povrch v pevném stavu.

Velikostní klasifikace (v.popel, písek, lapilli, pumy, balvany, bloky). Vzniklé horniny -
aglomeráty, tufy, tufity, ignimbrity.

Klasifikace dle původ pyroklastik - (v rámci popela  adjektiva vitritický, litický, krystalický) –
magma vs. přívodní dráhy

Procesy transportu pyroklastik - pyroklastický spad, pyroklastický proud, pyroklastický příval.
Žhavé proudy vs. lahary.

Chemismus magmatu vs. produkce pyroklastik. Horizonty pyroklastik a korelace.


VIII.1.2.1.3. Láva

Infra- či subkrustální tavenina, rozdílného složení. Magma, která proniklo na zemský povrch (90%
magmat nikdy nedosáhne zemský povrch).

Charakter erupce (efuzivní vs. explozivní) závisí na vlastnostech (viskozita, teplota, chemismus) a
složení magmatu/lávy (bazické lávy, intermediální lávy, kyselé lávy).

Tělesa lávy - lávové proudy a lávové příkrovy. Morfologie lávových proudů je řízena viskozitou
lávy.  Viskozita závisí na složení lávy – ryolitová láva/vysoká viskozita vs. basaltová láva/nízká
viskozita. Ryolitová láva vede k vzniku krátkých, mocných proudů a   dómů. Basaltová láva tvoří
tenké a rozsáhlé proudy. Role alkalických prvků.

Morfologie láv -  terestrická tělesa (pahoe-hoe, aa, provazcová láva, bloková láva), submarinní
tělesa (polštářová láva, hyaloklastová láva). Sloupcovitá odlučnost.


VIII.1.2.2 Typy vulkanismu

Aktivní, spící, vyhaslý vulkanismus

Lineární vulkanismus (vulkanický příkop – kráterová řada)

Centrální vulkanismus (kráter, kaldera) - (ultra-Pliniovské erupce)/areální vulkanismus

Kontinentální vs. podmořský vulkanismus , podledovcový vulkanismus


VIII.1.2.2.1.Typy sopek (centrální vulkanismus)

Rozdělení dle tvaru, typu vulkanické erupce (plyny, pyroklastika, láva), množství erupcí, chemismus
lávy.

Štítové sopky,stratovulkány, sopky nasypaného kužele a kruhového valu, vytlačené kupy a jehly,
maar, guyot, skupinové vulkány,….

Vznik kaldery – řítivá vs. explosivní


VIII. 1.2.3. Klasifikace vulkanických erupcí

Klasifikace dle produktů (freatické, explozivní, výlevná/efuzivní, smíšená)

Typy erupcí (vulkánská, strombolská, havajská, peléská, pliniovská, katmaiská, islandská..)

Paroxysmatické erupce – typ taveniny, tvar a výška vulkánu



VIII. 1.2.4. Vulkanické horniny

Klasifikace vulkanických hornin (chemická klasifikace – zastoupení základních kysličníků) .

Členění do vulkanických sérií (procesy diferenciace původního mateřského magmatu). Dle poměru
SiO[2]vs Na[2]O a K[2]O dvě základní série: A) subalkalická ( dále se dělí na tholeitickou a
vápenato-alkalickou, B) alkalická

Výskyt vulkanických hornin a geotektonické podmínky/desková tektonika – vápenato-alkalická série
(konvergentní rozhraní litosférických desek), alkalická série (vnitrodeskový vulkanismus, především
kontinentální litosféra, horké skvrny), tholeitická série (divergentní rozhraní,  např. MORB –
bazalty středooceánského hřbetu, méně v oblastech konvergentních rozhraní).

Vnitrodeskový vulkanismus (cca 10% recentního vulkanismu): A) Izolované vulkány či skupiny vulkánů
nad abyssálními planinami/oceánská litosféra. Deriváty tholeitových a alkalických bazaltů, zčásti i
kyselé alkalické horniny (Na[2]O, K[2]O). Od MORB se liší vysokým zastoupením alkálií, vyššími
obsahy prvků vzácných zemin a vyšším stupněm diferenciace alkalické série. Někdy vertikální i
časový trend vulkanismu od tholeitických bazaltů k bazaltům alkalickým i kyselým horninám. Role
horkých skvrn/hot spots (hluboké zakořenění procesů). B) Vnitrodeskový vulkanismus v rámci
kontinentální litosféry (plateaubazalty/trappy, intrakontinentální rifty – vazba k podpovrchovým
tělesům alkalických granitoidů či syenitů). Subalkalické tholeitické bazalty, alkalické bazalty a
jejich kyselejší deriváty, v rámci riftů dále bazanity, nefelitnity a karbonatity.


Predikce vulkanických erupcí- metody monotoringu (seismický monitoring, plynné emise, terénní
průzkum, GPS a dálkový průzkum, studium sklonu/tilting, chemismus a teplota vod.


VIII.1.2.5. Synvulkanická a postvulkanická činnost

Procesy doprovázející vulkanickou činnost – prostorově i časově.

Plynná produkce (výrony plynů)  - fumaroly, solfatary a mofety (složení, původ, teplota)

Hydrotermální činnost -  periodické prameny a gejzíry, bahenní sopky, termy/horké prameny,
minerální vody a kyselky.



VIII.2. Metamorfóza a metamorfované horniny

VIII.2.1. Úvod

Stavba a minerální složení hornin odpovídá podmínkám vzniku.

Metamorfóza – soubor pochodů (přeměna minerálního složení a stavebních znaků horniny) –
rekrystalizace v pevném stavu. Horninový cyklus – vyvřelé, sedimentární a starší metamorfované
horniny mohou podlehnout podmínkám stát metamorfózy.

Principy termodynamiky (chemické soustavy - horniny a minerály).

Uzavřená vs. otevřená soustava – rovnovážný stav (Gibbsova volná energie). Stupeň otevřenosti je
závislý na měřítku (části minerálů, minerály, hornina). Ustavení chemické rovnováhy – rychlost
chemických reakcí (podmínky reakce).

Chemická rovnováhy horniny-minerálů-částí zrn (rekonstrukce procesů – P-T podmínek).

Studium minerálních asociací,  které vznikaly v jednom minerálním ději a rozpoznání jejich
vzájemných vztahů.

Experimentální petrologie


VIII.2. 2. Metamorfní procesy

Metamorfní procesy (fyzikální, chemické, mineralogické, strukturní procesy) – procesy vedoucí
k přeměně původní horniny an horninu metamorfovanou.  Probíhají v pevném skupenství (fluida
v intergranulárním prostoru). Mezi tyto procesy patří: A) vznik novotvořených minerálů, B)
rekrystalizace minerálů (změna velikosti, tvaru), C) strukturní přestavba (reorientace minerálů) -
blastéza, metamorfní foliace a lineace

Růstový tlak metamorfních minerálů


Anchimetamorfóza (spodní hranice metamorfózy – určení pomocí index. minerálů, krystalinity slíd,
odraznosti vitrinitu).


Vhodné podmínky pro metamorfní procesy: deformace kůry, kolize litosférických desek, vysoký
geotermický stupeň (vysoká tepelný tok).


VIII.2.3. Metamorfní činitelé

Hlavní (teplota, tlak, aktivní roztoky, čas) a vedlejší (vlastnosti a složení hornin, možnosti
migrace látek, chemické reakce, atd.) - vzájemné působení a nejrůznější kombinace


VIII.2.3.1.Teplota

Pyrometamorfóza, kontaktní metamorfóza

Role teploty: zrychlení metamorfních reakcí, novotvořené minerály a jejich asociace, stupeň
rekrystalizace.

Zdroje teploty - radioaktivní rozpad, výstup tavenin a fluid, tektonické procesy, chemické reakce.

Rozmezí od 150/300^oC do více než 1000^oC, svrchní hranice bod tavení (role tlaku, chemismu hornin,
rychlosti reakce, obsahu fluid).

Vysokoteplotní minerály


VIII.2.3.2.Tlak

Způsobuje fázové změny, nárůst hustoty, zvýšení teploty tání, homogenní masivní hornina

Výsledný (celkový) tlak při metamorfóze je složen z a) všesměrného (litostatického) tlaku,

b) orientovaného tlaku, c) tlaku fluid.

Všesměrný tlak ovlivňuje stabilitu minerálních paragenezí a reologické vlastnosti hornin (plastické
deformace).

Orientovaný (směrný, deviatorický) tlak/ stress – způsobuje přednostní orientaci minerálů (foliace,
lineace – metamorfní břidličnatost), vede ke katakláze. Jeho rokle klesá s hloubkou.

Tlak fluid – orientovaný tlak.


VIII.2.3.3.Aktivní roztoky a fluida

Pórové a mezipórové roztoky a plyny (H[2]O, CO[2], sloučeniny H,Cl, N, F,S,B,P,K,Na, atd.)

Zdroj - procesy diferenciace, chladnoucí magmata, minerály s OH skupinou.

Způsobují - přeměnu minerálů a hornin, přenos tepla, ovlivňují teplotu tavení a rychlost reakcí.

Inkluze v minerálech


VIII.2.4. Intenzita metamorfózy

Intenzitu/stupeň metamorfózy a vyčlenění metamorfních podmínek lze s pomocí: A) indexových
minerálů, B) rovnovážných minerálních asociací, C) geotermobarometrie


VIII.2.4.1. Metamorfní a indexové minerály

Metamorfní reakce probíhající v určitém rozmezí teplot a tlaků - novotvořené minerály (rovnovážný
systém s podmínkami vzniku), tedy charakterizující podmínky metamorfózy. První a poslední výskyt
daného indexového minerálu – vznik linie tzv. izográda. Role složení výchozí horniny -
(Al-metapelity), role tlaku (nízkotlaké vs. střednětlaké vs. vysokotlaké podmínky). Nejčastěji
střednětlaké podmínky – sled izográd (od nejnižší po nejvyšší metamorfózu): (klastické
slídy)-chlorit-biotit-granát-staurolit-kyanit-silimanit (6-9 kb)


Některé minerály jsou typické pro podmínky orientovaného tlaku  - tzv. stressové minerály (sericit,
chlorit, biotit, albit, epidot, zoisit, kyanit, staurolit) jiné pro pdomínky všesměrného tlaku tzv.
antistressové minerály (anortit, ortoklas, hypersten, augit, olivín, andaluzit, cordierit, spinel).


VIII.2.4.2. Rovnovážné minerální asociace

Zákony termodynamiky. Vznik minerální asociace v P,T podmínkách za určitého výchozího složení
soustavy. Horniny různého výchozího složení, které jsou řazeny společně.


VIII.2.4.3. Geotermometrie a geobarometrie

Vybrané minerální reakce probíhající v těsné závislost na tlaku či teplotě (chemické složení
minerálů je funkcí teploty či tlaku).


VIII.2.5. Klasifikace metamorfózy

Statická vs. dynamická metamorfóza

Polymetamorfóza

Alochemická vs. izochemická metamorfóza

Alofázová vs. izofázová metamorfóza


Klasifikace dle role metamorfních činitelů: a) kataklastická (dislokační) metamorfóza,
b)šoková-impaktní metamorfóza, c) metasomatická metamorfóza, d) kontaktní metamorfóza, e)
periplutonická metamorfóza, f) regionální metamorfóza.


VIII.2.5.1. Kataklastická (dislokační) metamorfóza

Nízká teplota, role orientovaného tlaku

Pohyby podél zlomů

Mechanická destrukce: drcení minerálů, ohýbání, rekrystalizace, novotvořené minerály (sericit,
chlorit). Horniny: tektonické brekcie, kataklazity, mylonity.


VIII.2.5.2. Metasomatóza

Hlavní role aktivních roztoků a fluid, dále teplota, tlak.

Spojena s kontaktní i regionální metamorfózou.

Hydrotermální vs. pneumatolická metasomatóza

Autometasomatóza a chemicky konzervativní metamorfóza.

Procesy albitizace, sericitizace, serpentinizace, alunitizace.….


VIII.2.5.3. Kontaktní metamorfóza

Prostorová spojitost s tělesy magmatických hornin, často kontakt se sedimenty

Významná role teploty (650-900 ^oC), aktivních roztoků a fluid, nízký tlak.

Kontakt, kontaktní dvůr, kontaktní aureola, kontaktní lem

Intenzitu přeměny ovlivňuje teplota a velikost vyvřelého tělesa, rozdíly v chemismu, čas, charakter
reakční plochy, geotermický gradient oblasti

Kontaktní metasomatóza (látková výměna)

Kaustická metamorfóza (porcelanity) a pyrometamorfóza


VIII.2.5.4. Periplutonická metamorfóza

Ve srovnání s regionální metamorfózou – nižší role tlaku, menší šířka izometamorfních zón.

Tepelná energie spojena s intruzemi granitoidů/plutony.


VIII.2.5.5. Regionální metamorfóza

Metamorfní pochod postihující rozsáhlé komplexy hornina na velkých areálech. Role teploty, tlaku
(všesměrný i orientovaný), role fluid. Spojení s orogenezí, tvorba krystalických břidlic.


VIII.2.6. Klasifikace metamorfovaných hornin

Klasifikační kritéria – a) současné minerální složení, b)stupeň metamorfózy, c) složení výchozí
horniny.


VIII.3. Sedimentární horniny

VIII.3.1. Úvod

Sedimenty, usazené horniny

Vznik sedimentárních hornin – součást exogenních procesů a dynamiky.

Horninový cyklus – vyvřelé, metamorfované a starší sedimentární horniny se mohou stát horninami
sedimentárními díky procesům zvětrávání, eroze, transportu, depozice a
diageneze/litifikace/zpevnění. Průběh na zemském povrchu a svrchních částech zemské kůry. Role
dalších cyklů (vody, uhlíku..)


VIII.3.2. Zvětrávání - soubor procesů, jimiž se horniny svrchní části litosféry přizpůsobují
podmínkám interakce litosféry, atmosféry, hydrosféry, biosféry a technosféry. Podílejí se na nich
atmosféra tj. klimatické podmínky, geologické podmínky (endogenní např. tektonika i exogenní např.
činnost organizmů a člověka) a hydrosféra.

Eroze je rozrušující mechanický pochod na povrchu litosféry, způsobený pohybem vody, ledu a
proudícího vzduchu (větru) a jimi unášenými částicemi. Hlavním projevem eroze je vymílání, koroze a
obrušování, abraze. Voda způsobuje též erozi chemickou (např. vznik krasových jevů).

VIII.3.3. Transport - na přenášení materiálu v zóně zvětrávání se podílí fyzikální a chemické
faktory hydrosféry, atmosféry, biosféry a technosféry. Způsoby transportu : gravitační transport,
transport atmosférou (úlomky vs. plyny), transport vodou (probíhá: ve formě úlomků přímo ve vodním
prostředí nebo pohybem po dně -  vlečení, válení, saltace, suspenze, flotace nebo ve formě roztoků
buď pravých či koloidních), transport ledem, transport činností organizmů, transport činností
člověka. Během transportu ovlivnění velikosti, tvaru i složení sedimentů (vytřídění, zralost, ..).
Jednotlivé transportační mechanismy mají svá specifika.

VIII.3. 4. Usazování (sedimentace) - základní příčinou usazování je převaha gravitace nad energií
pohybu (snížení rychlosti proudu, větru, ochlazení média, rozpouštění ledu, atd.).  Sediementace
v určitém prostředí sedimentace, které je dáno souborem geologických, klimatických a biologických
podmínek depozice. Základní prostředí sedimentace: terestrická/suchozemská/kontinentální, přechodná
a mořská.

Termín facie - soubor všech znaků tělesa sedimentů, kterými se odlišuje od těles jiných (obvykle
spojováno s depozičním prostředí).

Zpevnění/litifikace - tmel, základní hmota, matrix – karbonáty, křemen, oxidy a hydroxidy Fe,


VIII.3. 5. Klasifikace sedimentárních hornin

Tři základní typy depozičních procesů a tři základní skupiny/třídy sedimentů

Klastické(úlomkovité) sedimenty: úlomky hornin či minerální zrna

Chemogenní sedimenty: ionty vysrážené z roztoku tvoří minerály

Biogenní/biochemické: organismy odebírají ionty z roztoku, části těl organismů tvoří horniny


Detailnější klasifikace sedimentárních hornin dle jejich stavebních znaků (textura vs. struktura) a
minerálního složení


Klastické sedimenty se dělí na (dle velikosti zrna):

Psefity (zrna nad 2 mm) – štěrky, slepence, brekcie

Psamity (0,063-2 mm) – písky, pískovce

Aleurity (0,063-0,002 mm) – prachy, prachovce

Pelity (pod 0,002 mm) – jíl, jílovce


Chemogenní sedimenty- dobře rozpustné, sloučeniny Ca, Na, Mg, Cl, K,B – často monominerální
horniny. Např. evapority a některé vápence

Biogenní - většina vápenců, silicity, uhelné a živičné sedimenty (bohaté organickým C)


VIII.3.6. Tělesa sedimentárních hornin

Základním tělesem sedimentů je vrstva – deskovité těleso přibližně stejného petrografického
složení. Vrstevnatost-vrstva - podloží - nadloží

Spodní (báze) a svrchní (strop) vrstevní plocha

Klasifikace vrstev (pravá a nepravá mocnost) - lavice (nad 25 cm), desky (1-25 cm), laminy (do 1
cm). Mapy mocností – izolinie, interpretace

Změny mocnosti či výskytu vrstvy v ploše (paleogeografie) – výmol, prstovité vyklínění, nasazení,
atd.

Vrstva z pohledu historické geologie, faciální analýza

Další tělesa sedimentů: sloj, rudní lože, vložka, proplástek, horizont, čočky, biohermy


VIII.3.6. Stavební znaky sedimentů

Chápání pojmu textura a struktura v rámci moderní sedimentární geologie (sedimentary structures,
sedimentary textures)

Primární sedimentární struktury (vznikly v době depozice nebo velmi krátce po ní – odráží podmínky
depozice) a sekundární sedimentární struktury


VIII.3.6.1. Sedimentární struktury

Lze je rozdělit podle výskytu v rámci sedimentárního tělesa na vnější a vnitřní struktury


VIII.3.6.1.1. Vnější strukturní znaky

Dle procesů vzniky někdy děleny na mechanoglyfy/fyzikální a bioglyfy/biologické znaky. Nutno
odlišit pozitiv a negativ. V některých případech diagnostické pro odlišení převrácená a normální
pozice vrstev.

Čeřiny (proudové - běžně asymetrické, prudší strana po proudu (lee side), sklon ve směru proudu
nebo vlnové - hojně symetrické, vodní vs. eolické čeřiny)

Duny, valy

Bahenní praskliny, otisky dešťových kapek

Struktury na bázi vrstev - vtisky (Load casts)

Struktury vzniklé na povrchu vrstvy, ale zachované na bázi nadložní vrstvy – vtisky, proudové stopy
(Flute Casts), stopy po vlečení (Tool Marks), proudové stopy (Flute Casts) – určení směru proudu -
tvorba díky turbulenci, eroze do podloží/dna/depoziční plochy, hlubší a užší proti proudu

Bioglyfy (fosilní stopy/Trace Fossils/ichnofosilie)


VIII.3.6.1.2. Vnitřní sedimentární struktury

Vrstevnatost a zvrstvení – definice

Důvody- dynamika sedimentačního prostředí, změny ve zdrojové oblasti (klima, tektonika),..

Typy zvrstvení - pravidelné vs. nepravidelné, horizontální zvrstvení, šikmě a protisměrné
zvrstvení, gradační zvrstvení, konvolutní zvrstvení


Barva

Barva sedimentů je složena z barvy horninotvorných, barvy tmele a pigmentu.

Určování barvy - Munselova škála – 64 stupňů


Bioturbace (fosilní stopy)


Přednostní orientace sedimentárních částic (imbrikace, lineace)


VIII.3.6.2. Texturní znaky

Velikost a tvar částic


VIII.3.7. Soubor vrstev

Vrstevní sled – konkordance a diskordance (zjevná, skrytá)

Stratigrafický hiát

Zákonitosti v opakování vrstev v rámci vrstevního sledu - rytmicita a cyklicita  (cyklotémy)


VIII.3.8. Sedimentární pánve

Sedimenty se hromadí ve významných mocnostech v sedimentárních pánvích, kde jsou zachovány po
dlouhá časová období (mil.let). Vznik sedimentárních pánví – role tektoniky, pozice ve vztahu
k litosferickým deskám a jejich pohybu (procesy endogenní dynamiky). Vývoj sedimentárních pánví –
různá stadia Wilsonova cyklu (viz. dále), řada etap vývoje. Zánik sedimentární pánve.

Vyplňování pánve – kombinace tektonických a klimatických procesů (role endogenních a exogenních
geologických procesů).  Princip vztahu přínosu sedimentu a tvorby depozičního prostoru (subsidence
dna, změny hladiny)- principy sekvenční stratigrafie.



IX. Zemětřesení

IX.1. Úvod, základní pojmy

Definice zemětřesení: Krátko-periodický (náhlý, pomíjivý) pohyb či série pohybů litosféry/zemské
kůry v určité oblasti, ze které se tento šíří jako seismický vzruch všemi směry v závislosti na
řadě faktorů (v různých místech v různém čase a s různou intenzitou).

Uvolnění velkého množství kinetické energie – katastrofické projevy na zemském povrchu („mezogenní
procesy“).

Teorie samoorganizovaného kritického stavu


Seismika - seismické vlny – energie přenášená vlněním skrze zemské těleso (prostorové vlny) a podél
zemského povrchu (povrchové vlny).

Deformace – elastické chování hornin – „seismické vlny se pohybují skrze zemské těleso jako mořské
vlny“ . Typy seismických vln: a) kompresní vlny: primární (rychlé) prostorové vlny P, průchod
kapalinou, b) příčné vlny: sekundární (pomalejší) prostorové vlny S, neprochází kapalinou,  c)
povrchové vlny: Rayleighovy (orbitální dráha - vlnění na mořské hladině) and Loweovy (horizontalní
dráha,  pomalejší).


Hypocentrum (ohnisko) vs. epicentrum

Lokalizace hypocentra


IX.2. Klasifikace zemětřesení

Množství různých klasifikačních kriterií

Klasifikace dle pozice epicentra - terestrická a podmořská zemětřesení

Klasifikace dle primárních účinků zemětřesení – stupnice MCS (Mercalli-Cancani-Sieberg), objektivní
pozorování, označení římskými číslicemi,  12 stupňů. Druhotné účinky zemětřesení
(liquefaction/zvodnění, svahové pohyby, výzdvih či pokles území –změny hladiny, tsunami, požáry,
rabování, destrukce komunikací, vodovodního řadu a hrází,..).

Klasifikace dle intensity / množství uvolněné energie (Magnitudo),  – množství uvolněné energie,
měření množství uvolněné energie (seismografy, seismometry). Richterova stupnice (9 stupňů) -
amplituda největší vlny měřené na běžném (Wood-Anderson) seismografu ve vzdálenosti 100 km od
epicentra. Magnitudo narůstá logaritmicky dle amplitudy seismografu. Se změnou jednotky magnituda
dochází k nárůstu uvolněné energie ~30-50x. Frekvence událostí klesá exponenciálně s nárůstem
magnituda.

Klasický seismometr – lokalizace a popis zemětřesení


Klasifikace zemětřesení podle hloubky hypocentra

Mělká (do 70 km)

Střední (70-300 km)

Hluboká (300-700 km)

Četnost zemětřesení vs. hloubka hypocentra. Ohniska zemětřesení a pozice zemětřesení ve vztahu
k litosferickým deskám.

Vztah účinky zemětřesení vs. množství uvolněné energie vs. hloubka hypocentra



Klasifikace genetická

a)  Řítivá zemětřesení

b)      Sopečná zemětřesení

c)      Antropogenní zemětřesení

d)      Tektonická zemětřesení (kinetická energie vyvolaná pohybem bloků litosféry po překročení
možností absorbce/akumulace deformace, vyrovnání teplotních a hustotních nerovnováh, pevnost hornin
vs. hromadící se napětí – nejčastější typ, chování na zlomech a zemětřesení, tektonický kontext
zemětřesení)


Pozice hypocentra a desková tektonika - většina zemětřesení na okrajích litosférických desek
(aktivní okraje se subdukcí, středooceánské hřbety a riftové zóny, transformní zlomy – rozdílná
hloubka hypocentra). Wadati-Benioffova zóna – seismicky aktivní zóna sledující rozhranní aktivního
okraje kontinentu/subdukce (hluboká zemětřesení).

Ale také zemětřesení vnitrodesková – obvykle aktivní deformační zóny (výjimky). Zemětřesná a
vulkanická činnost  ve vazbě k tektonice litosférických desek.


IX.3. Podmořská zemětřesení

Přenos kinetické energie do vodního prostředí – vznik vlnění. Tsunami – druhotný účinek zemětřesení
– katastrofická činnost.


X. Strukturní geologie a tektonika

X.1. Úvod, základní pojmy

Pojem struktura -  prostorové uspořádání reálných i abstraktních strukturních prvků nebo jejich
hmotná realizace.

Strukturní prvky a procesy (tektonické/diastrofické/orogenní vs. atektonické/nediastrofické/
epeirogenní)

Primární struktury (současné se vznikem  tělesa) – jejich modifikace vnějším napětím vede k vzniku
sekundární struktury – deformace- Klasifikace sekundárních struktur (tektonické vs. atektonické,
spojité vs. nespojité).


Primární struktury – většinou sedimenty (vrstevnatost, zvrstvení, vnější a vnitřní strukturní
znaky) a magmatické horniny (pukliny S,L,Q, strukturní znaky hornin).

Sekundární netektonické struktury – exogenní procesy, povrchové partie litosféry (sedimenty) – role
diageneze (konkrece, klastické žíly, stylolity, kompakce),  gravitace (skluzy, sesuvy), objemové
změny.


X.2. Tektonická geologie

Sekundární tektonické (diastrofické) struktury – role endogenních procesů.

Určující role reologických/materiálových vlastností hornin (fyzikální vlastnosti látek) a podmínek
procesu (tlak, teplota, rychlost, velikost, orientace a povaha napětí) – možná vazba k hloubce.

Chování materiálu během deformace – deformace pružná/elastická, deformace plastická, deformace
tříštivá/křehká.

Křehké chování látek a chování duktilní.


Pohyby hmoty v zemském tělese vyvolané gravitačními nestabilitami vedou ke vniku napěťových polí,
které vedou ke vzniku deformací. Dle orientace lze odlišit normálová napětí (tlak, tah) a
smyková/strižná napětí. Anizotropie hornin a horninové stavby – napěťová pole – orientace - (3
ortogonální směry – trojosý deformační elipsoid). Deformace vnějšího tvaru a/nebo objemu tělesa.


Rozměry deformací


Sekundární tektonické (diastrofické) struktury se dělí na spojité (konjunktivní) a nespojité
(disjunktivní)


X. 3. Spojité tektonické struktury

Někdy dále děleny na neperiodické a periodické


X.3.1. Neperiodické spojité tektonické struktury

ohyb/-flexura (vertikální/horizontální) – kopule (dóm) – mísa


X.3.2. Periodické tektonické struktury

Vrásy – zvlněná deformace strukturní plochy, která se periodicky opakuje do stran (objemová
deformace).

Strukturní vrásové prvky (vrchol, inflexní bod, zámek, osa vrásy, rovina vrásy, antiklinála,
synklinála, ramena vrásy)

Vrásový profil, symetrické vs. asymetrické vrásy, vergence vrás


X.3.2.1. Klasifikace vrás

Geometrické klasifikace – podle úklonu osní roviny(přímá, šikmá, překocená, ležatá, ponořená),
podle velikosti meziramenního úhlu, …

Lineární a nelineární vrásy/brachyvrásy, interference systémů vrás

Harmonické a disharmonické vrásy

Vrásové komplexy (antiklinórium, synklinórium)

Genetické klasifikace vrás - mechanismus tvorby vrás (vrásy prostého ohybu, vrásy ohybového skluzu,
vrásy střižné, vrásy toku, diapirové vrásy, …)


X.4. Nespojité/disjunktivní tektonické struktury

Příkrov/násun je litologický pestré těleso hornin přemístěné dalekosáhle podél subhorizontální
plochy na cizorodý podklad na vzdálenost nejméně 5 km (více než mocnost tělesa).

Výrazná horizontální zkrácení kůry.

Termíny spojené s příkrovy: autochton, alochton, paraautochton, čelo příkrovu, příkrovová troska,
kořenová zóna, plocha odlepení, násunová plocha, tektonické okno, palinspastická mapa.

Klasifikace příkrovů - kerné příkrovy, vrásové příkrovy, gravitační příkrovy, příkrovy gravitačního
rozpínání, příkrovy generované zkrácením fundamentu


Pukliny

Drobné nespojité deformace. Puklina- nespojitá struktura na níž dochází k zřetelné ztrátě
soudržnosti a rozdělení do několika celků, bez jejich vzájemného přemístění. Systémy puklin.

Puklinová analýza (tvar, velikost, četnost, orientace, morfologie, hustota, vzájemný vztah).


Kliváž

Kliváž je systém hustě vyvinutých, vzájemně paralelních sekundárních ploch, které jsou plochami
potenciální štípatelnosti (aniizotropie) bez úplné ztráty soudržnosti. Domény (úzké zóny
přepracování) a litony(méně postižené partie).

Vznik v určitém stupni deformace v závislosti na reologických vlastnostech horniny.


Budináž

Strukturní proces, kdy vlivem extenze (tah) viskózní vrstvy uložené v méně viskózní matrix dojde
k jejímu rozdělení do samostatných těles (křehká vs. duktilní deformace).


Zlomy

Zlom  - nespojitá disjunktivní struktura, vedoucí ke porušení spojitosti a rozdělení do zřetelně se
vůči sobě přemísťujících celků/bloků (zlomových ker).

Zlomová spára/plocha, zlomová linie, dislokace, nadložní kra, podložní kras, směr zlomu, sklon
zlomu, odskok, skok.


Klasifikace zlomů

Vertikální, ukloněné a horizontální zlomy

Planární, listrické a vrtulovité zlomy

Rotační zlomy vs. translační zlomy

Normálové zlomy (tahové, tlakové zlomy – extenze a komprese) a střižné zlomy (párové střižné
plochy)

Střížné zlomy lze dělit na : poklesy, přesmyky, horizontální posuny

Poklesy  rozeznáváme : pokles „čistý“, pokles s vlekem,stupňovitý pokles, syntetický a antitetický
pokles

Přesmyky se dělí na : přesmyk „čistý“, přesmyk s vlekem, kerný vs. vrásový přesmyk

Horizontální posun může být pravostranný a levostranný. Kombinace horizontálních posunů (šikmá
extenze a komprese - transtenze, transprese).


Systémy zlomů - souklonné a protiklonné zlomy, příkopová propadlina/tektonický příkop (symetrická
vs. asymetrická) a hrásť (xenomorfní vs. automorfní hrásť).


XI. Geotektonické hypotézy / tektonika litosférických desek


Historie problematiky:

Výchozí pozice geologická stavba kontinentů/kontinentální kůry (± geologická stavba oceánů).


XI. 1. Orogény a kratony

V rámci kontinentů lze vyčlenit (morfologicky, petrologicky, strukturně, gravimetricky, seismicky,
vývoj v čase,…) dvě základní oblasti tj. kraton a. orogeny/pásmová pohoří.

Kratony (štíty, tabule, platformy - germanotypní tektonika/syneklízy, anteklízy, hlubší části
zemské kůry, dlouhodobá eroze- stratigrafické hiáty, procesy prekambrické přip. sp. paleozoické).
Pásemná pohoří/orogény (lineárně protáhlé horstvo, komplikovaná geologická stavba, charakteristická
zonalita, role dalekosáhlých přesunů/příkrovy – alpinotypní tektonika)

Vznik orogénu/pásmového pohoří = orogeneze.


Geotektonické hypotézy v minulosti (neptunisté vs. plutonisté, mobilistické vs. fixistické
hypotézy, kontrakční vs. expanzní vs. pulzační hypotézy)

Princip permanence pevnin a oceánů /izostatické vyrovnání vs. teorie kontinentálního driftu
(A.Wegener) - Pangea, role slapových sil a precese.


Do 60. let 20. století geosynklinální teorie. Geosynklinála – protáhlá lineární deprese,
s poklesávajícím dnem vzniklá mezi stabilními bloky. Několik stadií vývoje geosynklinály
s rozdílnou sedimentací, magmatismem/vulkanismem, deformací, migrace aktivity - stadium
individualizace  (iniciální vulkanismus, miogeosynklinála vs. eugeosynklinála), stadium flyšové
(kordiléry, hlavní vrásnění), stadium molasové (subsekventní vulkanismus, tvorba „hlubin“), stadium
postgeosynklinální (finální vulkanismus). Tektonická jizva.

Některé termíny využívány v dnešních interpretacích teorie litosférických desek na tvorbu
orogenních pásem.

Současný stav - Planeta Země – živá dynamická planeta. Geologické procesy (endogenní a exogenní)
v celé šíři jejich vzájemných vazeb popisuje tektonika litosférických desek.


XI.2. Tektonika litosférických desek/desková tektonika


Vznik deskové tektoniky - studium mořského dna (morfologie, stratigrafie, paleomagnetismus, tepelný
tok), teorie rozšiřování oceánského dna, renesance kontinentálního driftu).

Vyčlenění litosférických desek: litosféra vs. astenosféra. Vnitřní energetické zdroje planety –
přenos tepla skrze většinu zemského tělesa se děje konvekcí. Dynamika konvekce se projevuje v
nejsvrchnějších partiích tělesa pohybem litosférických desek. Vyčlenění desek- velké desky
(eouroasijská, africká, severoamerická, jihoamerická, indoaustralská, antarktická, pacifická) a
malé desky (Nazca, Cocos, karibská, arabská, Scotia,..). Hranice litosférických desek výraznější
endogenní i exogenní geologická aktivita (zemětřesení, vulkanismus, orogeneze, tvorba
sedimentárních pánví,..), v rámci hranic desek se také realizuje jejich vzájemný pohyb.

Předpoklady: nehomogenity v zemské kůře a plášti, rozdílné vlastnosti litosféry a astenosféry,
plasticita astenosféry, relativní pohyb všech desek, neměnnost rozměrů zemského tělesa.


Hranice desek tvoří: A) středooceánské hřbety (morfologie závisí na rychlosti rozpínání oceánského
dna, rychlé a pomalé hřbety, riftové údolí, termální eroze kůry, vznik nové oceánské kůry,
symetrické magnetické anomálie, rostoucí stáří od hřbetu), B) hlubokomořské příkopy, C) transformní
zlomy (paralelní pohyb desek podél zlomu, kompenzace změn relativní rychlosti pohybu jednotlivých
litosférických desek, délka zlomů závisí na vzdálenosti od pólů rotace, tvar úzkého (do 15 km) a
hlubokého (1-3 km) lineárního údolí, prudké stěny, seismická aktivita), D) pásmová pohoří.


Vazba okraje litosférických desek vs. okraje oceánů a kontinentů (aktivní a pasivní okraje oceánu)


XI.3. Divergentní pohyb desek

Oddalování dvou sousedních desek

Divergentní pohyb desek/konstruktivní rozhraní.

Divergentní rozhraní v rámci oceánů – středooceánské hřbety, divergentní rozhraní na kontinentech –
riftová údolí. Typické znaky: intenzivní vulkanismus, relativně omezená seismicita v oceánech,
výraznější na kontinentech.

Trojný bod a aulakogén (failed rift).


XI.4. Konvergentní pohyb desek

Protisměrný pohyb, aktivní podsouvání jedné desky pod desku druhou

Konvergentní pohyb desek/ destruktivní rozhraní

Možnosti: A) oceánská litosféra vs. oceánská litosféra,  B) oceánská litosféra vs. kontinentální
litosféra, C) kontinentální litosféra vs. kontinentální litosféra. Scénáře vývoje: subdukce (A, B),
obdukce (B), kolize (C).


Subdukce – deska obvykle s oceánským typem kůry se ohýbá pod druhou desku, láme se a klesá do
pláště. Rozhraní oceánská litosféra vs. oceánská litosféra – aktivní ostrovní oblouk, rozhraní
oceánská litosféra vs. pevninská litosféra – aktivní okraj kontinentu andského typu. Aktivní
ostrovní oblouky a aktivní okraje kontinentů – vulkanické řetězce (intenzivní vulkanismus,
intenzivní sesimicita, široký rozsah hloubek zemětřesení).  Možnost migrace subkuční zóny v čase –
systém ostrovních oblouků.

Morfologické, vulkanické, seismické, termální, gravimetrické, metamorfní a magmatické rysy
ostrovních oblouků a aktivních okrajů kontinentů. Význam úhlu sklonu subdukční zóny.

Zonalita aktivního ostrovního oblouku – oceánská pánev, hlubokomořský příkop, akreční klín
(tektonická melanž), vnější oblouk (nevulkanický, vytlačený akreční klín), předoblouková pánev,
ostrovní oblouk, zaoblouková pánev.

Subdukce „chladné“ oceánské litosféry typický průběh termálního pole, deformace izoterm,
metamorfóza tj. vysokotlaká nízkoteplotní metamorfóza (zeolitová facie, modré břidlice, eklogity),
nízkotlaká vysokoteplotní metamorfóza – role dehydratace podsouvající se desky – uvolněná fluida
usnadňují tvorbu magmat (především andezity).

Magmatická a vulkanická aktivita destruktivních okrajů litosférických desek je spojena s tavením
subdukující desky – výrazná zonalita (nárůst Ca, Na a K), od tholeitové série přes
vápenato-alkalickou (dominantní) až k alkalické (šošonitové) sérii.  Role složení a mocnosti
litosféry v nadloží subdukční zóny (rozdíly v kolizi v rámci ostrovního oblouku a aktivního okraje
kontinentu, role kontinentální kůry a její tvorba – kyselé, více diferencované horniny, role
asimilace a kontaminace, subvulkanická tělesa).

Obdukce – nasunutí oceánské litosféry do tektonického nadloží desky s kontinentální litosférou.
Ofiolity.

Kolize- konvergentní pohyb dvou desek s kontinentální litosférou, vyvrásnění pásmového pohoří
(alpsko-himalájský typ)


XI.5. Transformní rozhraní

Laterální pohyb desek / konzervativní rozhraní, minimální magmatická aktivita. Paralelní pohyb.


XI.6. Kontinentální rifty – extenze na kontinentech, rozpad kontinentu, tektonicky založená
lineární deprese (délka vs. šířka), „příkop – stupňovité poklesy“. Sedimentace je ovlivněna
klimaticky, alkalický vulkanismus, vysoký teplotní tok, mělká seismicita. Možný vznik nového
oceánu.


XI.7. Wilsonův cyklus/geotektonický cyklus

Wilsonův cyklus vzniku a vývoje oceánu – cyklus vzniku a vývoje oceánské a kontinentální litosféry.
Několik stadií – superkontinent – riftogeneze- stadium ranného oceánu a jeho rozšiřování- oceán ve
stadiu zralosti (pasivní okraje)- oceán ve stadiu staroby (aktivní okraje se subdukcí)- kolize,
úplné uzavření oceánu, vznik pásemného pohoří alpského typu-přeměna orogénu v platformu.

Aplikace základu deskové tektoniky do geologické minulosti – fanerozoikum vs. prekambrium.


XI.8. Orogeneze (vznik pásemného pohoří)

Zkracování prostoru díky konvergentnímu pohybu litosférických desek.

Orogeneze/ vrásnění– soubor geologických procesů (magmatické, metamorfní, sedimentární a
deformační) odehrávajících se v zákonitém sledu (orogenní fáze – rychlost deformace) vlivem
zkracování prostoru (díky konvergentnímu  pohybu litosférických desek), vedoucí k vzniku pásmového
pohoří, dlouhodobý proces – desítky Ma. Role izostatického výzdvihu díky lehkým granitickým hmotám.


Strukturní charakteristiky pásemných pohoří: a)lineární, obloukovitě zprohýbaná stavba, b) příčná
metamorfní, deformační a litologická zonalita, c)složitá vnitřní stavba, d) kolmo na průbě orogénu
se mění intenzita metamorfózy, charakteristika i mocnost sedimentů, e)stáří deformace, metamorfózy
i sedimentů klesá z centra na periferii, f) velké laterální zkrácení prostoru.

Základní typy kolizních orogénů: a)kolize oceánská kůra-ostrovní oblouk, záhadné terány, b) kolize
oceánská kůra-aktivní okraj, andský typ, c) kolize dvou kontinentálních litosférických desek,
alpsko-himálajský typ kolize.

Metamorfní a magmatické procesy  během kontinentální kolize


XI.9. Horké skvrny

Horké skvrny + vnitrodeskový vulkanismus. Nezávislost na struktuře litosférických desek ukazuje na
hloubkový původ (interpretace ve spojení s hranicí jádro / plášť. Plášťové chocholy- hřiby,
seismická tomografie). Posouzení rychlosti a směru pohybu litosférických desek – absolutní vs.
relativní rychlost a pohyb.

Výskyty horkých skvrn v oceánských pánvích – okraje  “aseismických hřbetů” ostrovní řetězce,
řetězce podmořských hor. Stopy pohybu v rámci jednotlivých desek jsou paralelní. Mnohé horké skvrny
jsou spojovány s produkcí rozsáhlých lávových příkrovů flood bazalty, bazaltové trappy.



                           XII. Dynamika exogenních geologických procesů


Geologické procesy na planetě Zemi jsou výsledkem protikladného působení endogenních a exogenních
činitelů. Geologický vývoj planety („tvořivé a rušivé geologické síly“)

Rozdílná časová měřítka. Rovnovážný stav. Energetická bilance Země (endogenní a exogenní zdroje).

Endogenní procesy – energie nitra planety

Exogenní procesy – vnější energetické zdroje (sluneční energie, přitažlivost Slunce a Měsíce,
gravitační síla Země, činnost člověka a organismů).

Solární energie mnohonásobně převyšuje svým množstvím vnitřní zdroje planety.

Využití solární energie – Albedo (poměr mezi energií odraženou zpět mimo planetu a energií
absorbovanou zemským povrchem – 0,3-0,4). Skleníkový efekt (skleníkové plyny).

Nerovnoměrné rozdělení sluneční energie v různých zeměpisných šířkách, sezónní rozdíly (klimatické
cykly)- termální distribuce – role hydrosféry a atmosféry (evaporace, kondenzace).

Látková bilance geologických procesů – výměna hmoty v rámci zemského tělesa – cyklické procesy
(rozdílný rozsah procesů-geosféry, rozdílná rychlost pohybů). Vzájemná vazba procesů
–nejvýznamnější látková výměna mezi exogenními a endogenními procesy v rámci procesu subdukce /
teorie litosférických desek. Dále vazba vulkanismu a atmosferických procesů (cyklus uhlíku,
kyslíku).

Cyklus vody

Cyklus uhlíku


Výsledkem činnosti exogenních činitelů je rozrušování (eroze, zvětrávání) hornin, transport a
usazení/sedimentace produktů zvětrávání. Těmito procesy vznikají sedimentární horniny (jejich
studium umožňuje hodnocení těchto procesů) a také reliéf planety. Výsledné tvary zemského povrchu
ovlivňuje zejména: a) geologická stavba a odolnost hornin vůči zvětrávání, b) rozdílné typy
zvětrávání, rychlost eroze, c) tektonické a vulkanické pohyby, d) charakter produktů zvětrávání,
odnos či akumulace zvětralin, e) změny erozních bází.

Studiem reliéfu se zabývá geomorfologie.


XIII. Zvětrávání

XIII.1. Úvod, základní pojmy

Zvětrávání – soubor procesů, kterými se horniny přizpůsobují podmínkám na zemském povrchu (kontakt
litosféra vs. atmosféra, hydrosféra, biosféra.

Terestrické zvětrávání vs. zvětrávání na mořském dně (halmyrolýza)

Vzniká zvětralinový plášť – regolit.

Typ, rychlost a intenzita zvětrávání závisí na: klimatu, vlastnosti hornin, reliéf (geologické a
geomorfologické poměry), čas, biogenní (vegetace, atd.) a antropogenní faktory.

Klima - teplota, srážky - množství, rozdělení, charakter srážek (humidity, výpar, hladina podzemní
vody a její pohyb, atd.). Přímý vliv na biosféru (biogenní faktory).

Vlastnosti hornin – minerální složení(stabilní vs. nestabilní komponenty/ minerály), stavba
(textura, struktura – pórovitost, propustnost, velikost klastů, uspořádání).

Geologické poměry – tektonické postižení, dlouhodobý vývoj oblasti

Geomorfologické poměry – reliéf, sklon, orientace ke světovým stranám


XIII.2. Typy zvětrávání

Mechanické (fyzikální) – dezintegrace/rozpad – změna velikosti nikoliv složení, nárůst reakčního
povrchu minerálů

Chemické – rozklad, chemické reakce, změna složení, novotvořené minerály

Biochemické (biologické) – fyzikální i chemické procesy spojené s živými organismy


XIII.3. Procesy mechanického zvětrávání

Tepelné změny (smršťování a rozpínání), krystalizace vody/mráz, krystalizace solí (objemové
změny),  destrukce při pohybech (voda, vzduch, led, svahoviny, atd.), pokles hydrostatického tlaku
(exfoliace, deskvamace).

Odnos zvětralého materiálu- pokračování zvětrávání


XIII.4. Procesy chemického zvětrávání

Reakce mezi horninami (litosféra) a plyny, kapalinami vnějších sfér planety Země (atmosféra,
hydrosféra).

Složení reakčních činitelů - podmínky reakce (teplota, tlak, množství látek, reakční povrch)

Rozdílná rychlost zvětrávání

Změna složení atmosféry a hydrosféry v čase, průmyslové znečištění

Rozpouštění – vzácně primární minerály, obvykle rozpouštění sloučenin vzniklých dalšími reakcemi
při chemickém zvětrávání, převedení do roztoku, transport na velké vzdálenosti.

Oxidace – reakce s kyslíkem, vznik oxidů a hydroxidů, typicky procesy spojené se změnou Fe^2+ na
Fe^3+, rozpustné minerály přechází v nerozpustné,  typicky červená a hnědá barva.

4 FeO + O[2 ]® 2 Fe[2]O[3]

2 FeS[2] + 71/2 O[2 ]+ 7 H[2]O ® 2 Fe(OH)[3 ]+ 4 H[2]O


Redukce - typicky procesy spojené se změnou Fe^3+ na Fe^2+ , změna barvy na zelenou či
modrozelenou, rozpustné minerály- horizonty vybělení v rámci půd (šedá a bělošedá barva).

Kyzové zvětrávání. prroterozoické Fe rudy.

Hydratace a dehydratace – reakce bezvodého minerálu s vodou. Např. anhydrit vs. sádrovec, limonit.

2 Fe[2]O[3] + 3 H[2]O « 2 Fe[2]O[3] . 3 H[2]O


Hydrolýza - disociační schopnost vody, role vodíkového iontu, chemické zvětrávání živců, vznik
jílových minerálů, rozpustné formy Si, rozklad kalcitu.

2 KAlSi[3]O[8] + 2 H^+ + 2 HCO[3]^- + H[2]O ® Al[2]Si[2]O[5](OH)[4] + 2K+ 2HCO[3]^- + 4 SiO[2]


Karbonatizace a dekarbonatizace – zachycení či uvolnění CO[2] v minerálech. Vysrážení kalcitu,
cementace. Často vazba k evaporaci a fotosyntéze.


CO[2] + H[2]O « H[2]CO[3] « H^+ + HCO[3]^-

CaCO[3] + CO[2] + H[2]O « Ca2^+ + 2 HCO[3]^-

CaCO[3]^- + H^+  +  HCO[3]^- « Ca[2]^+ + 2HCO[3]^-


XIII.5. Procesy biochemické zvětrávání

Pronikání kořenů, destrukční činnost organismů

Chemické reakce organických sloučenin

Vazba ke klimatu – rozšíření organismů


XIII.6. Stabilita minerálů a hornin

Rozdílná stabilita minerálů při zvětrávání

Rozdílná stabilita minerálů při transportu – zonalita (alkálie, chloridy, sírany vs. alkalické kovy
vs. Fe, Al, SiO2) – typ roztoku, podmínky (pH, atd.)

Novotvořené minerály vs. fyzikální destrukce


XIII.7. Zvětrávání v klimatu

Společné působení- zastoupení jednotlivých typů i rychlost zvětrávání závisí na matečné hornině,
teplotě a dostatku vody - především klima

Arktické klima – především fyzikální zvětrávání, nízká teplota – občasné procesy chemického
zvětrávání

Aridní klima – smíšené chemické a fyzikální zvětrávání, střídání procesů rozpouštění a opětovného
vysrážení. Sezónní cykly – tvorba hardplanů (calcrety).

Humidní klima – dominance chemického zvětrávání, zralé půdy, rychlý odnos rozpustných látek.
Typický reliéf – „zaoblený“ profil, vegetace. (mírné pásmo – sialitický typ, subtropické klima –
sialiticko-allitický typ, tropické klima – allitický typ)

Zvětralinová ložiska nerostných surovin

Diferencované zvětrávání - sferoidální zvětrávání

Termíny eluvium – aluvium - koluvium/ deluvium – proluvium

Eroze


XIV. Pedologie

XIV.1. Úvod, základní pojmy

Definice půdy – přírodní těleso vzniklé ze zvětralého horninového materiálu  pozměněné fyzikálními,
chemickými a biologickými procesy, které je schopno poskytnout živiny rostlinnému krytu.

Pedosféra (kontaktní zóna litosféry, biosféry, hydrosféry, atmosféry)

Zvětraliny zůstávají po delší dobu na místě – finální stadium zvětrávacího procesu - půdotvorný
cyklus/ proces. Nezralé vs. zralé vs. degradované půdy.

Pedologie – popis, geneze a klasifikace půd.


XIV.2. Pedogenní/půdotvorní činitelé

Matečná hornina - výchozí substrát, rozdílná role v čase a klimatu. Ovlivňuje charakter půdního
druhu (zrnitost), strukturu půdy i rychlost jejího vývoje.

Klima – půda je indikátor paleoklimatu. Klima má přímý a nepřímý vliv. Určuje rychlost a charakter
zvětrávání, efektivita chemického zvětrávání, transport rozpuštěných látek. Sezónní rozdělení
srážek - směr pohybu vody pásmem zvětrávání. Stupeň rozkladu organické hmoty.

Antiklimatogenní půdy vs. klimatogenní zonální půdy (pedalfery, pedocaly, hardplany/ caliche,
ortsteiny, pancíře/, laterity a bauxity)

Reliéf - přímé a nepřímé působení, aktivita vertikálního pohybu vody a zvětralin, výšková poloha,
sklon, orientace, morfologie

Organismy a člověk - biogenní zvětrávání (edafon), koncentrace minerálních látek, prvků a
sloučenin, vyrovnání teplotních a vlhkostních rozdílů, ochrana před erozí, mechanická destrukce,
ovlivnění migrace látek i zvýšení bonity.

Čas – pedogenní proces, rychlost pedogenních procesů – stupeň zralosti půdy


XIV.3.Vznik půdy

Složitý a dlouhodobý proces.

Geneticky spjatá vývojová řada půd lišící se stupněm zralosti. Proces pedogeneze (3 hlavní
pochody): rozklad hornin a organických zbytků, tvorba novotvořených anorganických a organických
sloučenin a(tvorba anorganické a organické komponenty), přemísťování a míšení složek půdy.


XI.4. Složení půdy, její vlastnosti a stavba

Půda se skládá z anorganická a organická komponenta, půdní vzduch a voda.

Vývoj půdy a její bonita (kvalita) -  obsah minerálů, které uvolňují živiny – plagioklasy (Ca, Na),
slídy (K,Mg,Fe), draselné živce (K), amfiboly, pyroxeny (Fe, Mg, Ca), novotvořené (jílové minerály,
hydroxidy Fe), obsah organických sloučenin (humus), odolné minerály (křemen)- struktura půdy
(vzduch, migrace vody).

Půdy lze charakterizovat zrnitostí, obsahem organických i anorganických sloučenin, barvy,
pórovitostí, uspořádáním částic (půdní skladba) – geneze a klasifikace půd.

Dlouhodobé uplatnění pedogenních procesů vede k diferenciaci půdního profilu do půdních horizontů

XI.4.1. Půdní profil

Půdní horizonty – rozdíly v barvě, zrnitosti, struktuře, složení (mineralogické i chemické), stupeň
rozkladu matečné horniny, obsah humusu, atd. Horizonty a subhorizonty.

Horizont A – zóna vyluhování

Horizont B – zóna akumulace, hardgroundy

Horizont C – zvětralá matečná hornina

Horizont D – nezvětralá hornina

Klasifikace půdního typu dle půdního profilu


XI.5. Klasifikace půd

Středoevropské půdy – 4 hlavní skupiny (dle směru perkolace tj. pohybu půdních roztoků)

1)      Terestrické půdy (surové půdy, rankery, rendziny, černozemě, hnědozemě, podzoly, terrae
calcis, platosolly, latosoly…)

2)      Semiterestrické půdy (nivní, glejové a slané půdy)

3)      Subhydrické půdy (jezerní křída, bařinné vápence-almy, sapropely, gyttja)

4)      Rašelinové pudy (slatiny, vrchoviště)


Fosilní půdy – pohřbené půdní horizonty

Transportované  a autochtonní půdy


XV. Svahové pohyby a gravitace jako geologický činitel


XV.1. Úvod, základní pojmy

Gravitace – pohyb materiálu na povrchu planety i pod povrchem (gravitační diferenciace, konvekční
proudy)

Reliéf povrch Země- svah - nejrozšířenější dynamický prvek reliéfu (90% - 60% sklon do 10^o).

Zdroje energie na svahu: - sluneční energie, zemská gravitace, energie proudů vzduchu a vody,
energie skalního podloží, objemové změny vody. Procesy probíhající v rámci svahu: gravitační
pochody, zvětrávání, fluviální pochody (povrchová a podpovrchová voda), kryogenní pochody,
biologické pochody

Pohyb po překonání vnitřních sil (vnitřní tření, koheze, atd.- role vlastností hornin, vody, ..)

Analýza svahu (sklon, délka, profil, mocnost sedimentů na svahu a při úpatí  - geneze a vývoj
svahu). Morfologie svahu : horní konvexní část, srub/sráz, akumulační konkávní část, erozní
konkávní část.

Svahové pochody  – přemísťování materiálu za účelem dosažení rovnovážného stavu – vznik těles
sedimentů, tvorba reliéfu (eroze, deformace). Svahové sedimenty – kamenité, písčité, hlinité
svahové sedimenty. Zonalita svahových sedimentů – odraz klimatu i nadmořské výšky.


XV.2. Klasifikace svahových pohybů

Dle rychlosti (hodnoty udávány v m či km za jednotku času)- a) pomalé/píživé, b) středně rychlé, C)
rychlé/katastrofické (úlomkotoky, bahnotoky),

Dle mechanismu pohybu (reologie)- skluzy, proudy, řícení


Dle látek, které se po svahu pohybují – A) Svahové pohyby pokryvných útvarů /sutě, svahové hlíny
(slézání suti/plíživý pohyb, soliflukce, plošné povrchové sesuvy, proudové sesuvy, suťové
proudy/úlomkotoky (mury), suťové ledovce), B) Svahové pohyby nezpevněných/částečně zpevněných
klastických sedimentů (tekoucí písky, lahary), C) Svahové pohyby nezpevněných/částečně zpevněných
pelitických sedimentů (sesuvy podél válcových smykových ploch, svahové pohyby díky vytlačování
měkkých plastických hmot v podloží, bahenní proudy), D) Svahové pohyby pevných skalních hornin
(padání kamenů, řícení skal, sesuvy po předurčených plochách /vrstevní plochy, pukliny/, kamenné
laviny, kerné sesuvy, gravitační skluzy, E) Zvláštní případy (subakvatické skluzy, laviny).


Slézání suti/plíživý pohyb – hákování vrstev, ploužení (creep), opilý les

Soliflukce – půdotok, pohyb po nepropustném podloží (zmrzlá půda - kongeliflukce)


Sesuvy - proces i těleso. Porucha pevnosti horniny, dlouhodobé namáhání, relativně rychlá
deformace, novotvořená odlučná plocha – plocha smyku.

Klasifikace sesuvů dle tvaru tělesa – proudové vs. plošné sesuvy

Klasifikace dle tvaru smykové plochy – rotační vs. planární vs. složené (rotačně-planární) Sv


Tekoucí písky – přesycení vodou, zvýšený tlak


Padání kamenů, řícení skal – pohyb volným pádem vs. pohyb ve formě skalního proudu - osypové
kužely, haldy


Subakvatické skluzy a laviny - další dělení dle mechanismu a rychlosti


XV.3. Stabilita svahu

Stabilita svahu – vnější a vnitřní činitelé snižující pevnost svahu

Vnitřní činitelé- vrstevnatost, puklinatost a její orientace vůči morfologii, úhel sklonu, mocnost
pokryvných útvarů.

Vnější činitelé- zvýšení sklonu svahu, přitížení svahu (stavba, voda), odstranění boční či spodní
části svahu, klimatické faktory (objemové změny, změna hladiny podzemní vody), změna sklonu svahu,
vegetace, vibrace, poddolování, zhroucení půdní struktury, odstranění tmelu mezi zrny, činnost
organismů, činnost člověka - těžba dřeva/odlesňování (vegetace absorbuje srážky, kořeny zvětšují
soudržnost/kohese, snížení výparu, zvýšení vsaku – přitížení svahu, rychlý pohyb vody povrchové i
podpovrchové), zářezy cest pro těžkou dopravu, role sufoze.

Nárůst populace, změna charakteru sídlišť – osídlování rizikovějších lokalit  - úpatí svahů
(fosilní sesuvy), svahy

Monitoring svahů, územní plánování, identifikace potencionálních rizikových oblastí, mapování
nestabilních území, stabilní sklon svahu, terasování, opěrné zdi a pilotování, fixace/kotvení
svahu.


                                  XVI. Geologická činnost ledovců

XVI.1. Úvod, základní pojmy

Led – bod mrazu (složení vody, objemová změna, hexagonální soustava, tvrdost)

Regelace – tlakový tavný bod ledu, role vnějšího tlaku (tlakové rozpouštění, rekrystalizace) .
Translace – smyk podle bazální plochy ledu, pohyb

Výskyt ledu: současný stav (globální oteplování), geologická minulost (glaciály v rámci geologické
minulosti, změny hladina vody v rámci světového oceán)

Výskyty ledu: mořský led, sladkovodní led, půdní led, jeskynní led, ledovce


XVI.2. Vznik ledovcového ledu

Překrystalování ze sněhu (sněžná čára – variabilní průběh, sněhová bilance – trvalá sněžná čára,
tvary sněhové pokrývky /návěje, závěje, převěje,atd./, vrstevnatost sněhu – změna slohu sněhu).

Tání a opětovné mrznutí – ledové krusty, povrchové odtávání – ablace (tavné jamky - kajícníci).
Prostor nad trvalou sněžnou čárou – firnoviště. Zde postupně v čase změna v řadě čerstvý sníh –
zrnitý sníh (firn)- firnový led – ledovcový led. V této řadě změna objemu, měrné hmotnosti, obsahu
vzduchu, uzavřenin, barvy, tvrdosti.


XVI.3. Pohyb ledovce

Gravitační nestabilita- pohyb ledovce.

Důležitost vody v kapalném skupenství pro pohyb ledovce a jeho geomorfologické působení - ledovec
s chladnou bází vs. ledovec s teplou bází - tlakový tavný bod (voda na bázi ledovce, erozní činnost
ledovce). Zdroje tepla – povrch ledovce, báze, vnitřní tření.

Pohyb nadložní masy ledu po podložní (role sklonu, mezivrstevní sklouzávání, role rychlosti –
křehká a plastická deformace, vznik trhlin /podélné, příčné)

Po bázi – zvýšený ledovcový creep, pohyb po vrstvě vody

Rozdílná rychlost pohybu ledovce - střed vs. okraj, báze vs. povrch.


XVI.4. Hmotová bilance ledovce

Akumulační zóna vs. zóna splazu (hmotový deficit)

Ubývání hmoty ledovců – tání (ablace, ledovcové mlýny, ledovcová brána, ledovcové stoly),
vypařování (sublimace), telení .


XVI.5. Klasifikace ledovců

Ledovce lze podle výskytu a tvaru rozdělit na:

1) Vysokohorské/údolní ledovce - vysoká pohoří. Nad trvalou sněžnou čarou, neustálý pohyb. Firnová
čára odděluje sběrnou pánev/firnoviště od ledovcového splazu. Jednoduchý vs. složený ledovec, čelo
ledovce.

2)      Úpatní/podhorské (piedmontní) ledovce - Aljaška, údolní ledovce se rozprostírají na plochém
přímoří a splývají v rozsáhlý málo pohyblivý ledovcový štít

3)      Kontinentální/pevninské ledovce - ledovcové štíty, souvislá plochá klenba, bez respektu
k tvaru podloží, sběrná pánev je celý povrch ledovce, pohyb od středů k okrajům. Grónsko,
Antarktida, Island, Norsko.


XVI.6. Geologická činnost ledovců

Klimatické působení - periglaciální a proglaciální oblast

Geomorfologická a geologická činnost: ledovcová eroze, transport a sedimentace – Určité rozdíly
mezi vysokohorskými a kontinentálními ledovci.


XVI.6.1.Ledovcová eroze

Přetváření podloží pohybem ledovce. Roli hraje: množství úlomků na bázi a okrajích ledovce,
rychlost pohybu ledovce, mocnost ledovce, přítomnost vody na bázi, odolnost hornin v podloží
ledovce, atd. Velmi nápadný reliéf.

3 typy erozní činnosti : 1) brázdění/exarace, 2) odlamování/detrakce, 3) obrušování/ deterze.
Vysokohorské ledovce obvykle všechny 3 typy, omezený plošný rozsah. Kontinentální ledovce – obvykle
omezená exarace, rozsáhlá oblast jejich činnosti.


Brázdění- exarace

Ledovcové údolí / ledovcový tróg- tvar písmene U (přemodelování z písmene V). Předem připravená /
řízená eroze – preglaciální údolí. Přehloubení ledovcového trógu v podélném profilu (rozdílná
pevnost podloží). Kar / kotel – cirk.

Hlavní údolí vs. údolí visutá.

Fjordy/lochy

Carlingy/ matterhorny a arety – role zpětné eroze


Odlamování a obrušování – detrakce a deterze

Obrušování podloží i samotných transportovaných klastů – ledovcové škrábance/rýhy

Oblíky – rozdílná odolnost, typický tvar i orientace

Ledovcové mlýny, ledovcové hrnce


XVI.6.2. Ledovcový transport

Vysoká transportační schopnost – velké bloky

Malá schopnost třídění – úlomky nejrůznějších tvarů a velikostí, chaotické stavba. Velmi nezralý
materiál.

Transport na bázi, uvnitř ledovce a na povrchu ledovce – rozdílná rychlost, kombinace pohybů.


XVI.6.3. Ledovcové sedimenty

Nevytříděný (velikostně), nezaoblený a nezralý (minerálně) slabě zvětralý materiál. Pohyb velkých
bloků na značné vzdálenosti – eratické/bludné balvany (především kontinentální ledovce).

Till (nezpevněná hornina) – tillit (zpevněná hornina)

Těleso ledovcového sedimentů  - moréna.

Klasifikace morén:

A) Pohyblivé morény (nacházejí se v těle ledovce a spolu s ním se pohybují)

B)     Stacionární morény (nepohyblivé nebo vzniklé po odtátí ledovce) – materiál z nejrůznějších
partií ledovce.


Pohyblivé morény lze podle pozice dělit na: 1) svrchní/povrchová morénu (tu lze dále dělit na
a)postraní/okrajová, b)střední – pravá, nepravá), 2) vnitřní morénu, 3) spodní/základní moréna.
Nunatak.


Stacionární morény lze dělit na: 1)čelní/koncová/terminální moréna, 2)ústupová moréna. Podkovovitý
tvar- hrazení jezer. Ledovcová brána.


Odtátí ledovce – bazální moréna

Elevace tillu  na tělese bazální morény – drumliny (tvar, orientace, geneze). Role podledovcových
toků - eskery/osary

Deprese v tělese bazální morény - kettles (kotle) – pohřbený led.


Glacifluviální sedimenty – výplavová rovina – divočící řeky, sandr, divočící řeky.

Kamy – kuželovité výplavové kužele v místech čela ledovce/ledovcová brána.

Praúdolí – orientace vodních toků ve směru V-Z.


Glacilakustrinní sedimenty

Role vzdálenosti ledovce a tělesa stojaté vody – varvy, varvity


Glacimarinní sedimenty


XVII. Geologická činnost mrazu / kryogenní činnost


XVII.1. Úvod, základní pojmy

Periglaciální oblast – ovlivnění tavnými vodami ledovce, glacifluviální sedimenty, sezónní režim,
kryogenní jevy, permafrost.

Proglaciální oblast – klimatický vliv ledovce.

Geologická činnost mrazu – kryogenní jevy (migrace vody a materiálu, výměny tepla a hmoty.

Mrazová poušť, tundra, lesotundra. Chladné klima, výskyt permafrostu, krátké období s kladnými
teplotami, občasný povrchový nadbytek vláhy. Periglaciální zóna – průměrná roční teplota přízemní
vrstvy vzduch je pod 3oC.

Recent –polární pustiny a tundry Arktidy, nezaledněné oázy Antarktidy –Vnitrozemské oblasti Sibiře
a Kanady – vysoké zeměpisné šířky-vysoká pohoří. Geologická minulost - pleistocén

Termokrasové jevy (vznik a vývoj permafrostu, ledových klínů, ping), procesy v činné vrstvě
(mrazové zvětrávání, vzdouvání, třídění – kryoturbace), svahové procesy (kongeliflukce), fluviální
sezónní režim, geologická činnost větru.


XVII.2. Klasifikace kryogenních jevů

Dle role eroze a akumulace: 1) Odnosové tvary – např. tumpy, skalní hradby, tory (izolované skály),
mrazové sruby, kryoplanační lišty a terasy na svazích, vrcholové kryoplanační plošiny, nivační
sníženiny, atd.  2) Akumulační tvary - balvanová moře, balvanové proudy, suťové pokryvy,
kongeliflukční proudy a pokryvy


Dle materiálu, kde procesy probíhají: A) Tvary v zeminách, B) Tvary v pevných horninách (přechody
mezi zeminami a pevnými horninami), C) Tvary vzniklé za spolupůsobení dalších činitelů (vegetace).


XVII.2.1.Tvary v zeminách

Permafrost(dlouhodobě zmrzlá půda)  – půda s teplotou po více než 2 roky trvale pod bodem mrazu.
Výskyt podzemního ledu. Souvislý permafrost (celé území s výjimkou taliků pod jezery a řekami) vs.
nesouvislý permafrost (plochy permafrostu oddělená územím bez něj)/ostrovní permafrost

Mocnost přes 1 km. Hranice permafrostu – svrchní hranice – činná vrstva, boční hranice, vnitřní
hranice – talik.

Činnost vody a ledu v permafrostu vede ke vzniku a vývoji typických kryogenních jevů

Ledové/mrazové klíny – polygony mrazových klínů, mrazové hrnce, pseudomorfózy po ledových klínech.

Agradace permafrostu – promrzání taliku – vznik pahorku s ledovým jádrem (pingo)

Degradace permafrostu – rozmrzání ledových klínů, boční degradace - vznik ostrých srubů (často
břehy řek), degradace z povrchu (rozšiřování taliku – plochá mísovitá deprese – alas).

Procesy v rámci činné vrstvy – kryoturbace, kongeliflukce, kryotektonika. Zřetelně viditelné
především v nestejnorodém materiálu. Charakteristicky v rámci kryoplanačních teras (pevný
materiál).


XVII.2.2. Kryogenní tvary v pevných horninách

Kryoplanační terasy – plošina terasy a stupeň terasy (mrazový srub vs. mrazový sráz).

Vývoj kryoplanační terasy – vznik nivační deprese a nivačního valu, spojení depresí, postupující
eroze mrazového srubu, vznik skalní hradby či izolované skály (tor), zarovnání/kryoplén.

Strukturní půdy – množství hrubých úlomku vs. množství jemných úlomků, sklon svahu. Tyto lze dělit
na : zvířené půdy, tříděné půdy (tříděné kamenné kruhy, tříděné kamenné polygony), dlážděné půdy,
brázděné půdy – kamenné pruhy.

Skalní ledovce – balvanová moře


TXVII.2.3. vary vzniklé za spolupůsobení mrazu a dalších činitelů (vegetace, vítr)

Thufury, půdní girlandy, palsa.



                                  XVIII. Geologická činnost větru

XVIII.1. Úvod

Procesy v rámci atmosféry. Pohyb částic vzduch – směr pohybu, rychlost pohybu.

Proudění v atmosféře – důvody: nestejnoměrné zahřívání zemského povrchu slunečním zářením- tlakový
gradient, nehomogenní rozdělení vodních par ve vzduchu – nestejnoměrné rozložení souší a oceánů,
role Coriolisovy síly, reliéf planety. Globální atmosférická cirkulace.

Absence erozní základny.

Síla větru - Beaufortova stupnice rychlosti větru.

Pohyb větru na překážce – vzdušné víry, návětrná a závětrná strana.


Geologická činnost větru – A) nepřímé působení – ovlivnění klimatu, transport srážek, vznik vln a
mořských proudů, B) přímé působení – eolická činnost


Paleogeografický a paleoklimatologický význam eolických sedimentů (desková tektonika-
superkontinenty)


Vítr často spolupůsobí, méně často se uplatňuje jako hlavní geologický činitel

Příznivé podmínky uplatnění: 1) síla větru, 2) váha, velikost a tvar částic, 3) poloha částic na
povrchu terénu, 4) Sypké/suché/netmelené částice – hladina podzemní vody, 5) Vliv vegetace,
organismů a člověka, 6) reliéf a charakter proudění.


XVIII.2. Větrná eroze – rušivá činnost větru

Větrná eroze má dvě složky: A) deflace (odnos), B) korase (fyzikální eroze/obrušování)

Deflace – aridní a semiaridní klima, vystavení skalních výchozů prakticky bez zvětralin. Větrné
víry – dálkový transport materiálu (prachové a písečné bouře). Pouštní dlažba, jardangy, svědecké
(tabulové hory) – spolupůsobení větru.

Korase – závislost na síle větru- množství transportovaných částic (spojení s deflací).

Větrný ohlaz – facetované klasty/hrance/glyptolity/ventifacty

Selektivní působení – žlábkované kameny, voštiny / aeroxysty, viklany, skalní hřiby/skalní
pokličky, skalní okna, skalní brány.

Pouštní lak


XVIII.3. Transportační činnost

Transport valením-saltací-ve vznosu. Rozdílná délka transportu – vazba na velikost částic. Rozdílné
opracování – výrazná minerální zralost. Separace různě velikých částic. Problematika vytřídění
eolických sedimentů-


XVIII.4. Tvořivá činnost – eolické sedimenty

Klasifikace dle zrnitosti: 1) hrubé, 2) písčité, 3) prachovité eolické sedimenty


XVIII.4.1. Hrubé eolické sedimenty

Dominantní část pouští, pasivní nebo jen krátce transportované sedimenty.

Hrance, pouštní dlažba. Kamenná poušť – hamada. Pouštní lak, solný květ


XVIII.4.2. Písčité eolické sedimenty

Asi 20-25% současných pouští

Relativně dobře vytříděné

Charakteristické sedimentární struktury – typické šikmé zvrstvení, typický skon lamin, dobré
vytřídění, dominance křemenných zrn, pouštní lak.

Klasifikace těles eolických písčitých sedimentů dle tvaru a velikosti

Pokryvy vátých písků vs. akumulace vátých písků


Akumulace lze dělit dle rozsahu na písečná moře, duny a čeřiny

Duny lze klasifikovat na: A) připoutané duny – písečné návěje, závěje, přívěje, větrné brázdy.

B) Stěhovavé duny – které se dělí na vnitrozemské a pobřežní duny

Tvar, velikost a orientace stěhovavých dun závisí na množství písku, síle větru, stabilitě směru
větru, dále na velikosti zrn, atd.

Dle tvaru lze odlišit několik typu dun: a) barchan (srpovitá duna) – návětrná vs. závětrná strana,
vnitřní stavba barchanu, b) příčné duny, c) podélné (lineární) duny, d) duny tvaru U/parabolické
duny, c) hvězdicovité duny


Rychlost pohybu dun

Středoevropské váté písky


XVIII.4.3.Prachovité eolické sedimenty

Jednoduché tvary, zvýšené akumulace na návětrných a závětrných stranách svahu.

„Všudypřítomnost“

Proces „zesprašovění“  (typ zvětrávání) – vznik spraše

Cicváry, rhizolity, pseudomycélie

Zdroje prachu - akumulace nezpevněného materiálu (fluviální, ledovcové, vulkanické sedimenty) –
vazba na klimatické změny (glaciály)

Klimatická zonalita spraší – sprašové hlíny


XVIII.5. Klasifikace pouští

Klasifikace pouští – klimatologická (množství srážek za jednotku času) – aridita – pouště,
polopouště.

Geologická klasifikace – dle typu horniny/sedimentu na povrchu (skalnatá/hamada, oblázková/serir,
písečná/erg-areg, hlinitá, jílovitá a solná poušť).


Pohyb hladiny podzemní vody, mineralizace vod, výpar – vznik krust (kalcikrusta/caliche)

Občasné srážky- bezodtoká jezera (playa)- „evaporitová pumpa“- vznik krust, deflace.



XIX. Geologická činnost vody

Hydrosféra – voda atmosférická, povrchových toků, jezer, moří a oceánů, voda podpovrchová, tělesa
ledovců.

Oceánografie, limnologie, hydrogeologie, hydrologie

Významná role při zvětrávání hornin, spojení se vznikem a vývojem biologického života.

Cyklus vody/hydrologický cyklus

Vazba mezi srážkami, odtokem, vsakem a výparem, tzv. LaMetheriovo „1/3“ pravidlo.

Poměr mezi odtokem, vsakem a výparem závisí na: 1) Klimatu – určuje vstup (množství, charakter
srážek, rychlost, podmínky za kterých dochází k dalším procesů), dále silně ovlivňuje zvětrávání
viz. dále., 2) Reliéf oblasti (sklon, nerovnosti povrchu.

srážkový stín), 3) Vegetace (regulace všech tří procesů, významná vazba vody, role odlesnění, změny
travního porostu, evapotranspirace). 4) Geologická stavba oblasti


Role geologické stavby

Schopnost hornin přijímat a propouštět vodu – stavba horniny, tektonika („volné prostory“), role
barvy hornin

Horniny nepropustné - IZOLÁTORY

Horniny propustné/permeabilní - KOLEKTORY

Druhy propustnosti – průlinová/pórová, puklinová, dutinová

Charakteristická morfologie oblasti různě propustných hornin


XIX.1. Podzemní voda – geologická činnost


Vadózní vs. juvenilní voda

Činnost rušivá, transportační a tvořivá


XIX.1. 1.Vadózní voda

Role vsakování/infiltrace vs. vcezování/impregnace

Kolektory vs. zvodně

Pásma pod zemským povrchem dle míry zvodnění: A) Pásmo intermitentní saturace/provzdušnělé pásmo –
půdní voda, role kapilarity – podepřená a zavěšená kapilární voda. 2) Zvodněné pásmo/pásmo
nasycení-saturace. Hranicí je hladina podzemní vody.

Pohyblivá/gravitační  vs. statická voda – proud podzemní vody – gravitační zákonitosti.

Rychlost proudění (obvykle v řádu cm/den až m/rok) je ovlivněna – propustností/ permeabilitou a
hydraulickým gradientem.

Kolísání/režim hladiny spodní vody – závisí na: množství srážek, vlhkost, teplota, tlak,
rostlinstvo, sklon podloží, změna vlastností kolektoru, vývoj reliéfu, přítomnost povrchového toku.

Režim spodní vody/rozkyv hladiny – permanentní hladina

Volná hladina (freatická-studniční voda) vs. napjatá hladina (zvodeň mezi dvěmi nepropustnými
vrstvami, role hydrostatického tlaku či tlaku plynů).

Hladinoměry- hydroizohypsy.

Čerpání spodní vody – depresní křivka/depresní kužel – akční rádius

Napjatá/artéská hladina spodní vody – vyrovnání tlaku (piezometrické nivó – pozitivní a negativní).


XIX.1.2. Klasifikace podzemních vod

Klasifikace podzemních vod dle geneze: skalní vlhkost, spodní voda, puklinová voda,
náplavová/poříční voda.

Spodní  a puklinová voda - rozdílná rychlost vsaku a pohybu – rozdílná filtrace a mineralizace

Náplavová (poříční) voda - vsakování a vcezování, hojné míšení vody poříční a spodní, vyrovnání
hladiny, vazba směru pohybu vody vodního toku a vody podpovrchové.

Umělé vcezování – čerpaní podzemní vody


Rušivá činnost podzemní vody (eroze/sufoze), rozpouštění a vyluhování, přeměna a rozklad minerálů


XIX.1.3. Prameny

Pramen – místo přirozeného výstupu podzemní vody na povrch (obvykle kontakt propustné a nepropustné
horniny).

Dělení dle pohybu vody vůči hladině podzemní vody: sestupné vs. výstupné prameny


XIX.1.3.1.Sestupné prameny

„ukloněný proud podzemní vody“

Údolní (roklinové) prameny – vodorovné uložení zvodně

Vrstevní prameny – ukloněné zvodně



XIX.1.3.2.Výstupné prameny

Zlomové/dislokační prameny

Prameny přelivové/periodické/ občasné prameny – hojné např. v rámci krasu


Pozice pramenů vůči geologickým strukturám a geomorfologickým tvarům - pramenné linie/řady, suťové
prameny


XIX.1.4. Vlastnosti podzemní vody

Mineralizace vody - měkké a tvrdé vody

Tvrdost vody (typy – všeobecná/celková, uhličitanová/přechodná a trvalá), stupně tvrdosti vody,
hladová voda.

Minerální vody/minerálky (studené/akratopegy – teplice /termy-horké/ hypertermální-akratotermy)

Klasifikace minerálních vod (slané-glauberovy-alkalické-zemité-hořké…). léčivé vody

Ochranná pásma vody



XIX.2. Krasové jevy

XIX.2.1. Úvod

Termín kras - geologická činnost vody (povrchové a především podzemní) v krasových horninách
(karbonáty, evapority) tj. horniny snadno rozpustné. Procesy rozpouštění a opětovné vysrážení
minerálů a hornin (korose).


XIX.2.2. Povrchové/vnější krasové jevy

Škrapy  - vazba na sklon, složení horniny, pokryv (přikrytý kras). Vývoj škrapu –
vznik-zralost-degradace (terra rossa/červenice). Obecné a žlábkovité škrapy. Škrapová pole

Geologické varhany

Závrty (doliny) - vazba mezi hloubkou a šířkou závrtu, závrtové řady či skupiny. Zející a uzavřené
závrty. Korozivní a řícené závrty. Pseudozávrty.

Uvala

Polje (korozivní, pánevní, příkopová)

Hum

Mogot

Krasový kaňon

Ponor-propadání-hltač

Slepé a poloslepé údolí,  suchý žleb

Vyvěračky (izvory)

Vývěrová údolí

Estavely

Propast (povrchové a jeskynní propasti)

Krasové propasti – typ light hole vs. typ aven, stupňovitá propast

Horský a vysokohorský kras(velké rozdíly mezi erozními bázemi)


XIX.2.3. Vnitřní/podpovrchové krasové jevy

Jeskyně – krasové a nekrasové

Nekrasové jeskyně (puklinové, vrstevní, rozsedlinové, suťové, kombinované a jeskynní výklenky).
Ledové jeskyně (dutina v tělese ledovce vs. ledová výzdoba)

Krasové jeskyně - klasifikace dle výzdoby (krápníkové, aragonitové,..), dle klimatických poměrů
(tropické, mírného pásma, polární,..), dle proudění vzduchu (statické, dynamické,..), dle
charakteru prostor (svislé, vodorovné, šikmé, kombinované,..).

Aktivní a pasivní jeskynní systém – role podzemního toku (rozpouštění/korose a výmol/eroze)

Tvary chodeb – eroze hloubková, boční, tlaková/eforace (stropní koryta), evorze (obří hrnce,
facety), sifony.

Vznik krasové jeskyně a její vývoj (vazba na geologické faktory – rozdílná odolnost hornin –
vrstevní plochy, pukliny, rozdílné složení hornin,..). Vazba korose a eroze- postupné zahlubování
povrchových tvarů (propadání a vývěr). Jeskynní patro vs. jeskynní úroveň.


Jeskynní sedimenty/výplně – autochtonní vs. alochtonní.

Sedimenty okrajové (vchod, komín, závrt) vs. sedimenty vnitrojeskynní.


XIX.2.4.Tvořivá činnost podzemní vody

Povrchová i podpovrchová depozice, krasové i nekrasové oblasti


XIX.2.4.1.Podpovrchové sedimenty

Krápníky – dle pozice vůči podzemní dutině (stalaktity, stalagmity, stalagnáty), dle materiálu
(sintrové, …). Brčka

Sintr – krápníky, povlaky (sintrové náteky, kůry, vodopády, lekníny), svislé desky, excentrika
/heliktity. Jeskynní perly - nickamínek

Egutační jamky

Geody, konkrece, dendrity


XIX.2.4.2.Povrchové sedimenty
Depozice v oblasti pramenů - vřídelní kámen – gejzírit.

Osteokoly

Travertin (vápnitý sintr/sladkovodní vápenec) – dělení dle geneze pramenit vs. pěnovec/ pěnitec.
Dělení dle výsledných tvarů - travertinová kupa, travertinový kráter, travertinová kaskáda.



XIX.3. Geologická činnost tekoucí vody


XIX.3.1. Úvod

Voda na zemském povrchu (atmosférické především déšťové  srážky, tání, prameny). Nejvýznamnější
terestrické depoziční prostředí, významná role při transportu a zvětrávání.

Pohyb vody ve vodních tocích - povrchový odtok je řízen především gravitací.


XIX.3.2.Dešťový ron

Procesy následující ihned po atmosferických srážkách, nesoustředěný odtok do vodních toků. Plošný
splach – výmolná eroze (vlastnosti hornin, reliéf, rostlinný kryt).

Dešťový ron (ronové stružky, ronové rýhy, ronové rokle, škrapy, badlandy, zemní pyramidy, zemní
kulisy).

Ronová rokle – 3 části (sběrná oblast, hlavní koryto, náplavový/dejekční kužel – analogie vodního
toku). Rozdílná geologická činnost v různých částech.


XIX 3.3.Vodní tok

Typicky pramen, ústí (erozní báze - svrchní a spodní), koryto.

Povodí vs. rozvodí, hlavní vodní tok vs. přítoky - vodní/říční síť.

Hustota vodní sítě – typy vodní sítě dle půdorysu (stromovitá, rovnoběžná, pravoúhlá, radiální)
role geologické stavba zájmové oblasti a klimatu (určuje množství charakter, rychlost srážek).

Geologická aktivita tekoucí vody (eroze – transport-sedimentace) je dána rychlostí

pohybu vody, charakterem proudění, hustotou a viskozitou kapaliny - Reynoldsovo číslo). Hjulströmův
diagram (eroze vs. transport vs. sedimentace). Průtočné množství – pohyb vody ve vodním toku
(laminární vs. turbulentní proudění).


XIX.3.4. Říční eroze (říční výmol)

Rychlost proudění (sklon koryta - vnitřní a vnější tření). Rozložení rychlosti vodního toku v rámci
říčního koryta – proudnice. Nepravidelná rychlost proudění různých částí vodního toku –
nepravidelné rozložení eroze a depozice.

Role změny okolního reliéfu/sklonu, role velikosti erodovaných a transportovaných částic.

Hloubková eroze - boční eroze- eroze zpětná (říční pirátství) – evorze - koroze. Rozhodující faktor
pro vznik říčních údolí (dále také sedimentace).


XIX.3.5. Říční údolí

Spádová křivka – její konstrukce a typy (nevyrovnaná spádová křivka vs. vyrovnaná spádová
křivka(křivka profilové rovnováha)

Změny profilu spádové křivky (rozdílná odolnost skalního podkladu, pohyby zemské kůry, změny
hladiny, klimatické procesy).

Spádová křivka vs. části vodního toku (horní tok, střední tok, dolní tok) – rozdílná role a poměr
eroze, transportu sedimentace. Rozdílný typ eroze v různých částech vodního toku.

Role boční eroze - zákruty a meandry (zakleslé vs. volné meandry) vodního toku, napřímení vodního
toku (protržení meandru)

Morfologické tvary spojené se zákruty a meandry - říční amfiteátr, říční niva, opuštěný meandr,
okrouhlíky, skalní mosty, mrtvá ramena, nárazový břeh(výsep), nánosový břeh  (jesep).

Vývoj říčního údolí (typy eroze, charakter hornin, geologický vývoj oblasti)

Říční údolí vs. selektivní eroze – údolí epigenetická a antecedentní

Říční údolí vs. sklon reliéfu (údolí konsekventní, subsekventní, resekventní, obsekventní a
insekventní).

Říční kaňony

Skalní stupně (vodopády, kataraky, kaskády, peřeje/prahy) - geneze skalních stupňů (rozdílná
odolnost hornin, pásma luklin, vysutá údolí, travertinové hráze). Erozní procesy a vývoj stupňů.


XIX.3.5.1. Klasifikace fluviálních systémů/vodních toků

Fluviální režim – způsob transportu sedimentu, množství koryt, poměru jejich hloubky a šířky,
sinusoidita koryt.

Typy řek (divočící vs. meandrující vs. anastamozní)


XIX. 3. 6. Říční terasy

Vznik říčních teras – terasové systémy (tektonické a klimatické procesy) – terasy erozní/abrazní a
akumulační

Klasifikace říčních teras – terasové systémy (vazba ke stávajícímu toku), pozice nejvyšší a
nejnižší terasy v čase, denudační chronologie klastů.

Důvody vzniku teras – střídání period hloubkové eroze a akumulace- důvody klimatické a tektonické .


XIX.3.7. Transportační činnost vodního toku

Zdroje materiálu pro vodní tok

Způsoby transportu v rámci vodního toku (trakce, saltace, suspenze, flotace, transport v roztoku)


XIX.3.8. Říční/fluviální sedimenty

Snížení rychlosti proudění, snížení průtočného množství. Role velikosti transportovaných částic
(dále hmotnost, tvar). Role klimatu.

Fluviální sedimenty jsou obecně laterálně i vertikálně velmi proměnlivé. Tělesa fluviálních
sedimentů a jejich prostorová distribuce.

Sedimenty říčních koryt vs. sedimenty mimo koryto.

Rozdílné zastoupení těchto dvou prostředí depozice v rámci hlavních kategorií aluviálních a
fluviálních sedimentu - sedimenty aluviálních kuželů, sedimenty divočících, meandrujících a
anastamozních řek. Sedimenty opuštěných říčních ramen.


XIX.3.9. Říční ústí

Typy říčních ústí a jejich řídící faktory (tektonické procesy, množství, rychlost a charakter
přinášeného sedimentu, marinní procesy – vlnění, výčasy, proudění, reliéf )

Míšení vod v místech ústí - homopyknický-hypopyknický-hyperpyknický proud

Ústí otevřená/nálevkovitá – estuárium (specifický typ cirkulace vod, zóna míšení sladkých a slaných
vod zasahuje hluboko do pevniny, výrazná role přílivovo-odlivových proudů).

Ústí uzavřená – kosa, liman

Říční delty- tělesa vějířovitého a klínovitého tvaru, přínos sedimentu je vyšší než jeho
redistribuce v rámci pánve. Části delty – deltová plošiny, čelo delty, svah delty, prodelta.
Ovlivnění delt procesy terestrickými/zdrojová oblast (klima, tektonika, vlastnosti hornin) a
marinními (změny hladiny, role vlnění, výčasů a příbřežních proudů, modelace dna a sklon dna).
Klasifikace delt – delty s dominancí fluviálních procesů, delty s dominancí vlnění, delty
s dominancí výčasů. Rozdílný tvar tělesa delty, rozdílná distribuce sedimentů.

Rozsáhlá role člověka v moderních případech delt.


XIX.4. Geologická činnost jezer


XIX.4.1. Úvod, základní pojmy

Jezero – přirozené těleso stojaté vody nesouvisející s mořem.

Limnologie

Velikost, tvar a hloubka jezera – vazba ke genezi

Původ jezerní vody – srážková voda, pramen, přítok

Úbytek jezerní vody – výpar, však, odtok (trvalý, občasný) – bezodtoká jezera

Bilance jezerní vody – kolísání hladiny

Stratifikace jezerní vody – důvody, rozložení v čase

Chemismus jezerní vody

Pohyby jezerních vod


XIX.4.2.Geneze jezer

Jezera hloubená (prvotní) a hrazená (sekundární)


XIX.4.2.1. Hloubená jezera

Endogenní procesy- vulkanická jezera (kráterová, kalderová, maarová), tektonická jezera (vrásová,
zlomová).

Exogenní procesy- krasová jezera (závrty, slepá údolí, polje), solná jezera, glacigenní   jezera
(karová, jezera v rámci ledovcového trógu), jezera vzniklá říční činností (zakleslé meandry, erozní
deprese – ústup vodopádu), eolická činnost, termokrasová jezera  (alas), meteoritická jezera,
činnost člověka.


XIX.4.2.2. Hrazená jezera

Endogenní procesy – vulkanická jezera (proud lávy, proud pyroklastik), tektonická jezera,

Exogenní procesy – gravitační procesy (sesuvy, skluzy, skalní řícení), ledovcové procesy (ledovcový
splaz, morény, eskery/osary), říční činnost (mrtvá ramena, boční přítok, delty), eolická činnost
(přesypy), člověka činnost moře (liman), činnost organismů a člověka (bobři, korálové útesy,
rostliny, rybníky a přehrady).


XIX.4.3.Rušivá činnost jezer

Podemílání břehů, svahové nátrže, jezerní terasy


XIX.4.4.Transportační činnost

Změna rychlosti a složení vody, transport od vstupu k výstupu.


XIX.4.5. Jezerní sedimenty

Role klimatu, morfologie a rychlosti přínosu sedimentu. Relativně malá stálost jezer v rámci
jednotek geologického času (výjimka jezera tektonická)

Chemogenní – role minerálního a chemického složení zdrojové oblasti, bahenní Fe rudy, karbonátové
sedimenty, evapority

Klastické – rozdílné poměry v místech vstupu říční vody (delty) a v oblastech vzdálenějších.
Typicky horizontální vrstevnatost, zvrstvení/laminace. Rytmické střídání různých typů sedimentů –
sezónnost změn.

Organogenní – diatomit, jezerní křída, slatiny, rašeliniště

Vývoj jezera (přínos sedimentu vs. pokles jezerního dna)

Zánik jezera – důvody (klimatické, destrukce jezerní hráze – zpětná eroze, zanesení
jezera/zazemnění, zarůstání jezera).

Umělá jezera – přehrady, rybníky


XIX.5. Geologická činnost moří a oceánů

XIX.5.1. Úvod

Oceánografie - světový oceán (70,7% zemského povrchu), oceány a moře, moře vnitřní a okrajová,
zálivy.

Střední hloubka oceánu

Chemické složení mořské vody


XIX.5.2. Stratifikace mořské vody

Teplotní a hustotní/salinitní stratifikace vede k vertikálnímu členění vodního sloupce v oceánech:
A) Povrchová vrstva, B) Přechodní vrstva / thermoklina, C) Hlubinná vrstva



XIX.5.3. Pohyby mořské vody

Důvody pohybů- účinek větru, stratifikace, slapové síly, změny množství vody v pánvi, změny tvaru
oceánského dna, katastrofické události (zemětřesení, sesuvy, vulkanické erupce,..)

Klasifikace pohybů mořské vody:

Dle směru pohybu vodních částic – vertikální a horizontální pohyby

Dle mechanismu pohybu vodních částic – vlnění, mořské proudy / výčasy(dmutí-příliv a odliv)

Transgrese, regrese, ingrese

Eustatická vs. relativní změna mořské hladiny


XIX.5.3.1.Vlnění

Typy vlnění: eolické vlnění, vnitřní vlnění, stojaté vlnění, katastrofické jednorázové vlny

Pohyb částice při vlnění - orbit a orbitální dráha částice

Výška vlny-délka vlny-rychlost-perioda

Vrchol (hřbet) vlny- sedlo (důl)- směr vlny- čelo vlny

Vlny hlubokého vs. vlny mělkého oceánu

Deformace orbitální dráhy – hloubka menší než polovina vlnové délky vlny, vlnění zasahuje do částic
dna, zpomalení pohybu částic, pokles vlnové délky a nárůst výšky vlny. Lámání vln - příboj –
vlnolam (brejkr).

Příbojový proud

Nucené a volné vlny

Refrakce vln (ohýbání vln) – zpomalování postupu vlny k pobřeží v místech výběžků pevniny do
oceánu- ohýbání průběhu vlnové linie podélně s pobřežím.

Příbřežní proud vs. kompenzační/zpětný proud (rip current)


XIX.5.3.2. Výčasy / dmutí moře

Slapové síly – příliv  a odliv – vertikální změna mořské hladiny a pohyb vody.

Přitažlivost Slunce a Měsíce – přivrácená a odvrácená strana. Pozice Slunce a Měsíce - skočný vs.
hluchý příliv. Bouřlivý příliv

Plochá pobřeží s otevřenými zálivy (Bay of Fundy, Gulf of St.Lawrence,..).

Příliv a odliv jako vlnění, přílivový a odlivový proud -

Supralitorál (supratidal), sebchy,marše, eulitorál (intertidal), sublitorál (subtidál) –
infralitorál a cirkalitorál

Přílivo-odlivové plošiny – kanály a valy, protisměrné šikmé zvrstvení.


XIX.5.4. Rušivá činnost vlnění (abraze pobřeží)

Abrazní srub (klif), útesy, skalní brány, skalní jehly, jeskyně.

Abrazní mořská plošina/mořské terasy

Transport materiálu – rovnoběžně s pobřežím (příbřežní proudy) - bariérové ostrovy, písečné kosy,
valy, tombolo.

Morfologická klasifikace typů pobřeží (fjordová, šérová, riasová, limanová, vulkanického typu,
dalmatského typu, …)


XIX.5.5. Mořské proudy otevřeného moře

Povrchové vs. hlubinné proudy

Povrchové proudy – rozhodující role směr a síla větru, účinek Coriolisovy síly a efekt tzv.
Ekmanovy spirály, morfologie pánví – vznik systému mořských povrchových proudů.

Hlubinné proudy- termohalinní cirkulace, role výstupu a poklesu různě teplých mas vody (upwelling).

Proudění a produktivita organické hmoty v oceánech.


XIX.5.6.Mělkomořské procesy

Problematika šelfu


XIX.5.7. Hlubokomořské procesy


XIX.5.8. Mořské/marinní sedimenty

Klastické vs. neklastické

Sedimenty břežního pásma, sedimenty mělkomořské a sedimenty hlubokomořské

Hlubokomořské sedimenty (eupelagické a hemipelagické)


Doporučená literatura dostupná studentům PřF MU v ústřední knihovně


Chernicoff, Stanley.(1995): Geology : an introduction to physical geology.

Kachlík V., Chlupáč I. (2003): Základy geologie. Historická geologie.-skripta UK Praha.

Kumpera O., Foldyna J., Zorkovský V. (1988): Všeobecná geologie.- SNTL, Praha.

Plummer Ch.C., McGeary D. (1982): Physical Geology.- Wm.C.Brown. Publ. Iowa.

Plummer, Ch. C. (1996): Physical Geology : with interactive plate tectonics CD-ROM.

Plummer, Ch. C.(1996): Physical geology : student study art notebook.

Tarbuck, E. J.(2002): Earth : an introduction to physical geology.

Thompson, G. R.(1998): Introduction to physical geology .



Thompson, G. R.(1993): Modern physical geology.

Turk, J.(1991): Modern physical geology.