Neogenní zpětná rotace vrásovo-násunové stavby ve spodním karbonu kry Maleníku

Neogenne back-rotation of the Variscan fold-thrust system in the Lower Carboniferous of the Maleník block

Josef Havíř 

Ústav fyziky Země, PřF MU, Tvrdého 12, 602 00 Brno

 havir@ipe.muni.cz
DOI: https://doi.org/10.5817/GVMS2018-1-2-86

Úvod

Při geologickém mapování prováděném na několika listech pokrývajících jv. okraj Nízkého Jeseníku a kru Maleníku (obr. 1) bylo zjištěno, že celá geometrie vrásovo-násunové struktury ve kře Maleníku (a také v lomu Veselíčko v j. části jv. okraje Nízkého Jeseníku) je oproti jv. okraji Nízkého Jeseníku výrazně ukloněna směrem k Z až SZ. Ve východní části kry Maleníku jde o úklon asi o 20° až 30° (Havíř et al. 2003), ve střední a v z. části pak byla velikost diskutovaného úklonu na základě měření v lomu Podhůra vyčíslena na přibližně 40° (Havíř 2016). Porovnání strukturních prvků zjištěných při mapování na listu 25-132 Lipník n. Bečvou s geometrií vrás na v. okraji Nízkého Jeseníku přitom ukazuje, že k výše diskutovanému uklonění geometrie vrásovo-násunové stavby ve kře Maleníku došlo rotací kolem horizontální či jen mírně ukloněné osy, která byla subparalelní s osami řádově kilometrových vrás. Smyslem tohoto článku je předběžně (alespoň v hlavních rysech) představit model, který tuto rotaci vrásovo-násunové stavby vysvětluje, tak, aby s ním mohla být seznámena širší odborná veřejnost dříve, než bude připravena a publikována podrobnější práce.

Geologie a tektonická stavba studované oblasti

Jak na jv. okraji Nízkého Jeseníku, tak i ve kře Maleníku vychází na povrch kulmské sedimenty (siliciturbidity) moravického a hradecko-kyjovického souvrství stáří svrchního visé (Dvořák 1994). Kulmské sedimenty tvoří variský příkrov oddělený plochou odlepení (decollement) od podložních svrchnodevonských až spodnokarbonských platformních karbonátů jednotky Moravského krasu (Čížek, Tomek 1991), které v prostoru Hranického krasu vystupují na povrch (Otava et al. 2016).

Dominantním prvkem tektonické stavby zmíněných kulmských sedimentů ve studovaném prostoru je východovergentní vrásovo-násunová stavba (Grygar, Vavro 1995), která je typickým prvkem tzv. tence násunového příkrovového systému (viz Čížek, Tomek 1991). Velmi dobře lze v terénu pozorovat především asymetrické východovergentní vrásy řádově kilometrových rozměrů se subhorizontálními či jen mírně ukloněnými osami orientovanými ve směru SV–JZ až SSV–JJZ (obr. 2). Tyto vrásy jsou geneticky spjaty s násuny ukloněnými k SZ až ZSZ, které jsou v prostoru Nízkého Jeseníku dokumentovány např. na seismických profilech interpretovaných Čížkem a Tomkem (1991). Směrem do hloubky se násunové plochy stáčí a přechází do hlavní plochy odlepení na bázi tělesa příkrovu tvořeného kulmskými sedimenty.

Přímé pozorování v Hranickém krasu i seismické profily na jiných místech ukazují, že také karbonáty v podloží příkrovu tvořeného kulmskými sedimenty mají intenzivní šupinovou stavbu spojenou s variskou tektonikou, tvořenou k Z až SZ ukloněnými plochami foliace a variskými násuny (Dvořák 2004; Havíř et al. 2003; Krejčí et al. 2002; Otava et al. 2016).

Výše diskutovaná variská stavba je pak dále komplikována strmými zlomy tzv. sudetského zlomového systému (ve smyslu Suka et al. 1996) směru SZ‒JV. Zlomy tohoto systému byly založeny již během variské orogeneze, následně pak byly v různých obdobích opakovaně reaktivovány (např. Aleksandrowski et al. 1997; Grygar, Jelínek 2003; Špaček et al. 2015).

Na sedimentech paleozoika leží transgresivně klastika karpatské předhlubně karpatského a spodnobadenského stáří. V důsledku vyklenování alpínského předpolí docházelo v tomto předpolí k vytváření poklesů uklánějících se obecně k JV. Počátek spodnobadenské sedimentace tak byl spojen s aktivitou extenzních struktur (poklesy, flexurní ohyby) tvořících současný okraj vyzdviženého prostoru Nízkého Jeseníku vůči karpatské předhlubni (Jurková 1976, 1985). Předbadensky aktivní struktury, např. poklesy limitující současné rozšíření sedimentů karpatu, lze hledat více na JV od recentních svahů Nízkého Jeseníku (Jurková 1985). Největší mocnosti neogenních sedimentů karpatské předhlubně se nachází v depresi Moravské brány. V západní části (tzv. Bečevská brána) reprezentuje Moravská brána hluboko erodovanou depresi, ve které schází kulmské sedimenty a na paleo­zoických karbonátech leží přímo spodnobadenská klastika (Czudek, Dvořák 1989; Jurková 1971).

Od J a JV jsou na podloží tvořené jednotkami Českého masivu a na neogenní sedimenty karpatské předhlubně nasunuty vnější západokarpatské příkrovy. Seismické profily ukazují, že v sv. části Moravské brány došlo k dosouvání čela západokarpatských příkrovů přinejmenším ve dvou etapách, přičemž dosunutí starších příkrovů reprezentovaných podslezskou jednotkou bylo předbadenské, zatímco příkrovová tělesa dosunutá v průběhu mladší etapy jsou nasouvána také na sedimenty spodního badenu (Jurková 1971, 1985; Krejčí et al. 2002). Ve zmíněné sv. části Moravské brány zasahují příkrovová tělesa starší i mladší etapy až do prostoru Moravské brány. Oproti tomu v jz. části Moravské brány (v Bečevské bráně) současné rozšíření těles západokarpatských příkrovů nesahá za elevaci kry Maleníku (Czudek, Dvořák 1989; Jurková 1971). Vyklenutá struktura (tzv. slavkovsko-těšínský hřbet), jejíž součástí je kra Maleníku, přitom pokračuje dále k VSV, přičemž u Hranic se v. pokračování této elevace noří pod západokarpatské příkrovy (Dlabač, Menčík 1964; Jurková, Menčík 1983).

Geometrie vrásovo-násunové stavby ve studovaném prostoru

Geometrie řádově kilometrových východovergentních vrás byla sledována v řadě lomů situovaných na jv. okraji Nízkého Jeseníku a ve kře Maleníku (např. Havíř 2003, 2016).

Ohyb v zámkové oblasti kilometrových vrás je obvykle náhlý, zámková oblast má většinou jen řádově metrové rozměry a ve srovnání s rozměry ramen je tak velmi malá (Havíř 2003). Zatímco v prostoru kry Maleníku je jedno rameno středně ukloněné a nepřekocené a druhé je strmé, místy subvertikální až strmě překocené, v jv. části Nízkého Jeseníku (s výjimkou j. části, tj. okolí Veselíčka) bylo ve vrásové stavbě obvykle pozorováno jedno subhorizontální či jen mírně ukloněné rameno v normální poloze a druhé překocené středně ukloněné rameno. Meziramenní úhly jsou přitom v jv. části Nízkého Jeseníku a ve kře Maleníku podobné (cca 45° až 70°). Porovnáme-li např. synformní ohyb řádově kilometrové vrásy pozorovaný v lomu Nejdek na jv. okraji Nízkého Jeseníku s podobným synformním ohybem (rovněž řádově kilometrové vrásy) pozorovaným v lomu Podhůra na sz. okraji kry Maleníku, vidíme, že obě vrásové geometrie se liší pouze tím, že vrásová stavba v lomu Podhůra je oproti situaci v lomu Nejdek ukloněná o 40° k ZSZ (obr. 3). Orientace vrásových os přitom zůstala přibližně stejná, liší se pouze sklony vrásových ramen a osních rovin.

Vrásová ramena řádově kilometrových vrás jsou pak na některých místech dále deformována. Jednak v nich vznikají tektonické šupiny různých rozměrů, přičemž plochy tvořící jejich tektonická omezení jsou zakřivené a přechází do ploch vrstevnatosti. Smysl střižné deformace reprezentované těmito tektonickými šupinami vesměs koresponduje se střižnou deformací spojenou s vysouváním jádra řádově kilometrové vrásy v průběhu ohýbání vrstev při vzniku vrásové struktury. Tento mechanismus ohybu se skluzem lze dobře doložit také četnými striacemi na vrstevních plochách v ramenech vrás, které odpovídají mezivrstevním prokluzům. Místy jsou vrásová ramena také komplikována dalšími vrásovými strukturami, jejichž rozměry se pohybují od řádově stovek metrů až po decimetry.

Při vzniku vrásovo-násunové stavby hrály zásadní úlohu také k SZ až ZSZ ukloněné variské násuny. Asymetrické vrásy lze chápat jako projevy výrazné nekoaxiální deformace v širším okolí násunů, která byla spojena právě s pohyby podél násunových ploch. V terénu je ale obvykle obtížné vymezit konkrétní průběh zmíněných násunových ploch, protože mají podobný směr jako plochy vrstevnatosti. Z geometrie vrásové stavby lze soudit, že průběh hlavních násunových struktur lze očekávat v prostoru strmých, popřípadě překocených ramen asymetrických vrás či v jejich blízkosti, jak předpokládají ve svých schématech také Čížek a Tomek (1991) či Kumpera a Martinec (1995).

V dnes již odtěžené části lomu Podhůra byly v roce 2001 zjištěny přesmyky kulmských hornin přes spodno­badenská klastika (Havíř, Otava 2004), které ukazují na neogenní reaktivaci původně variských násunů. Podobné křehké porušení (přesmyk devonských karbonátů přes sedimenty karpatu) bylo zjištěno také na v. okraji kry Maleníku, v lomu Skalka Cementárny Hranice (Havíř, Otava 2004).

Model zpětné rotace vrásové stavby v prostoru Maleníku

Rozdíl v geometrii vrásových systémů v jv. části Nízkého Jeseníku a ve kře Maleníku lze matematicky popsat rotací kolem subhorizontální osy směru SSV–JJZ až SV–JZ, tedy subparalelní s osami řádově kilometrových vrás, respektive se směrnicemi variských násunů. Zmíněná osa rotace tedy jeví geometrický vztah k orientaci vrásovo-násunové stavby a pokud tento vztah není čistě náhodný, ukazuje to, že diskutované uklonění k ZSZ až SZ souviselo s genezí či reaktivací prvků vrásovo-násunové stavby.

V lomu Veselíčko byly zjištěny k JV ukloněné zlomové plochy se subhorizontálními striacemi, které sečou nepřekocené středně ukloněné rameno řádově kilometrové vrásy a jsou mladší, než tato vrása (nejsou ovlivněny mezivrstevními prokluzy). Při odstranění vlivu výše diskutované rotace kolem subhorizontální osy mají tyto zlomy charakter strmých horizontálních posunů (Havíř 2001), což ukazuje, že k diskutované rotaci došlo až po vzniku variské vrásovo-násunové stavby a že tedy souvisí nejspíše s její mladší reaktivací.

Pro zvážení možných mechanismů deformace spojené s diskutovanou rotací je důležitým faktem to, že kulmské sedimenty vytvářely v prostoru Maleníku přibližně kilometr mocné těleso reprezentující variský příkrov oddělený od podloží bazální plochou, přičemž toto těleso bylo hustě imbrikováno variskými násuny (s ohledem na rozměry variských vrás lze odhadovat vzájemnou vzdálenost násunových ploch měřenou ve směru jejich normál na několik stovek metrů) a navíc bylo ještě dále segmentováno strmými sudetskými zlomy směru SZ–JV do pruhů širokých přibližně několik jednotek kilometrů. Těleso kulmských sedimentů tedy bylo v důsledku variských deformací tektonicky rozčleněné výše zmíněnými křehkými poruchami do šupinovitě se překrývajících bloků relativně malých (řádově kilometrových) rozměrů. Jako vhodný model reaktivace vrásovo-násunové stavby, který by vedl k pozorované rotaci geometrie vrásových systémů, se pak jeví dominový mechanismus spojený s reaktivací variských násunů (obr. 4). Oproti klasickému dominovému modelu ale v tomto případě charakter rotace horninových bloků odpovídá kompresní reaktivaci násunů a současně se stávají strmější.

Vzhledem k dokladům neogenní reaktivace variských násunů při dosouvání západokarpatských příkrovů (Havíř, Otava 2004; Krejčí et al. 2002) lze diskutovanou dominovou rotaci s velkou pravděpodobností spojovat právě se střižnou deformací v podloží a před čelem dosouvajících se západokarpatských příkrovů. Pro vysvětlení rotace zasahující kulmské sedimenty nejen v prostoru kry Maleníku, ale také v okolí Veselíčka, by tak bylo zapotřebí předpokládat přesunutí západokarpatských příkrovů přes prostor kry Maleníku, a to patrně až k Veselíčku, tedy nejméně o cca 10 km dále oproti současné pozici čela západokarpatských příkrovů v tomto regionu. Tento předpoklad je v případě staroštýrských příkrovů reálný. V severovýchodní části Moravské brány zasahuje současné čelo staroštýrských příkrovů pod badenskými sedimenty daleko do prostoru Moravské brány (např. Jurková 1985). Navíc v jz. části Moravské brány a v prostoru kry Maleníku je nutné počítat s významnou erozí, jednak v důsledku výzdvihu jv. okraje Nízkého Jeseníku a přilehlých částí karpatské předhlubně v době po dosunutí staroštýrských příkrovů a před počátkem spodno­badenské sedimentace (Jurková 1971, 1976), a jednak v důsledku vyklenutí prostoru Maleníku, což bylo spojeno se vznikem strmější pozice horninových bloků při dominové rotaci. Takové časové zařazení reaktivace variských násunů a zpětné rotace by také dobře korelovalo se závěry Jurkové a Menčíka (1983) týkající se vzniku pohřbené části slavkovsko-těšínského hřbetu reprezentující pokračování elevace kry Maleníku.

Výše nastíněný model komplikuje fakt, že přesmyky kulmu přes spodnobadenská klastika v lomu Podhůra ukazují na badenskou či pobadenskou reaktivaci variských násunů, kterou by již bylo nutné korelovat s dosouváním mladoštýrských příkrovů. Mladoštýrská reaktivace by ale nevysvětlila dosah pozorované zpětné rotace až k Veselíčku, tedy do prostoru, který je v současné době oddělen od kry Maleníku hluboce erodovanou depresí vyplněnou spodnobadenskými klastiky. V době dosunutí staroštýrských příkrovů, na rozdíl od mladoštýrské etapy, zde tato překážka ještě nebyla. Proto je pravděpodobnější, že k hlavním změnám (ke zpětné rotaci) došlo již během staroštýrského dosunutí, i když mladoštýrské pohyby se také projevily menší či větší reaktivací křehkých poruch.

Závěr

Z výše diskutovaných faktů je možné vyvodit, že k vyklenutí elevace kry Maleníku došlo nejspíše v důsledku komprese spojené s dosunutím staroštýrských příkrovů, a to v době po uložení sedimentů karpatu, jejichž šupiny jsou j. od elevace Maleníku místy tektonicky zapracovány do západokarpatských příkrovů (viz Krejčí et al. 2002), a současně před uložením sedimentů spodního badenu. Vlivem deformace před čelem a v podloží dosouvaného staroštýrského příkrovu došlo ke střižné kompresní reaktivaci variské vrásovo-násunové stavby. Variské násuny se při neogenní reaktivaci staly strmějšími, což se projevilo zpětnou rotací jimi oddělených horninových bloků a vedlo k uklonění geometrie variských vrásových struktur až o 40° k SZ až ZSZ.

Poděkování

Příspěvek vznikl s finanční podporou projektu ČGS číslo 321186 „Základní geologické mapování České republiky 1 : 25 000 pro roky 2014–2018, oblast střední Morava“. Autor děkuje oběma recenzentům za jejich připomínky.

Editor: Marek Slobodník

Doporučená citace článku: Havíř, J. (2018): Neogenní zpětná rotace vrásovo-násunové stavby ve spodním karbonu kry Maleníku. – Geologické výzkumy na Moravě a ve Slezsku, 25, 1–2, 86–91.