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., Th232Pb208 p.r. 14 Mld.), metoda poměrů izotopů olova
(radioaktivní izotopy olova vs. neradioaktivní izotop Pb204), metoda stop štěpení (Fissiontrack
- hustota spontánních a indukovaných stop po průletu částic v krystalové mřížce),
kalium ­argonová metoda (K40Ar40 p.r. 11,9 Mld.), rubidium-stronciová metoda
(Rb87Sr87 poločas rozpadu 47 Mld., aplikace poměru izotopů stroncia - poměr Sr87/Sr86),
neodym ­ samariová metoda(Nd143Sm147 pol. rozp. 106 Mld.), radiouhlíková metoda
(N14C14 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 vítrzbytek
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), C02, 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., Fe3+
, 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/cm3
na hodnotu 12-13 g/cm3
,
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 (29002700km).
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/cm3
)
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,MgSiO3 se strukturou perovskitu, vysokotlaké fáze MgO, SiO2 (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/cm3
. 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) vulkanismusefuzivní/extruzivní
magmatismus.
VIII.1.2. Intruzivní magmatismus
Magma ­ mnohokomponentní systém, který tvoří fáze kapalná (většinou silikátová tavenina
+ H2O), fáze plynná (CO2, H2O, HCl, H2S, HF, N, He, SO2, SO3, F, O2 ­ var magmatu) a fáze
pevná (vykrystalované minerály, relikty).
Charakteristiky magmatu: teplota (650o
C-1200o
C) 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 horninyvznik
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% SiO2), intermediální (52-64% SiO2), bazické (52-44% SiO2) a
ultrabazické (pod 44% SiO2) 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
1300o
C, 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 krbyzemětřesná
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 SiO2 vs Na2O a K2O dvě základní série: A) subalkalická ( dále se dělí na tholeitickou
a vápenato-alkalickou, B) alkalická
Výskyt vulkanických hornin a geotektonické podmínky/desková tektonika ­ vápenatoalkalická
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 (Na2O, K2O). 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 150/300o
C do více než 1000o
C, 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 (H2O, CO2, 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 o
C), 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-CancaniSieberg),
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 desekvelké
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
Fe2+
na Fe3+
, rozpustné minerály přechází v nerozpustné, typicky červená a hnědá barva.
4 FeO + O2  2 Fe2O3
2 FeS2 + 71/2 O2 + 7 H2O  2 Fe(OH)3 + 4 H2O
Redukce - typicky procesy spojené se změnou Fe3+
na Fe2+
, 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 Fe2O3 + 3 H2O  2 Fe2O3 . 3 H2O
Hydrolýza - disociační schopnost vody, role vodíkového iontu, chemické zvětrávání živců,
vznik jílových minerálů, rozpustné formy Si, rozklad kalcitu.
2 KAlSi3O8 + 2 H+
+ 2 HCO3
+
H2O  Al2Si2O5(OH)4 + 2K+ 2HCO3
+
4 SiO2
Karbonatizace a dekarbonatizace ­ zachycení či uvolnění CO2 v minerálech. Vysrážení
kalcitu, cementace. Často vazba k evaporaci a fotosyntéze.
CO2 + H2O  H2CO3  H+
+ HCO3
CaCO3
+ CO2 + H2O  Ca2+
+ 2 HCO3
-
CaCO3
+
H+
+ HCO3
-
 Ca2
+
+ 2HCO3
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
10o
).
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 sedimentůXVIII.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 ­ vznikzralost-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.