Vědecko-výzkumné Projekty

Řešení geologických otázek přechodu z paralického do kontinentálního typu sedimentace v hornoslezské pánvi a jeho korelace s jinými evropskými svrchnokarbonskými pánvemi

SP2012/24

Projekt je zaměřený na studium geologických změn provázejících přechod z paralické sedimentace ostravského souvrství do kontinentální sedimentace karvinského souvrství (resp. górnoślaskiej serii piaskowcowej) v hornoslezské pánve. V tomto přechodu se zejména v západní části pánve vyskytuje stratigrafický hiát (přerušení sedimentace), jehož trvání je dosud předmětem sporů. Tento hiát byl popsán již v roce 1928 nezávisle Gothanem a Šustou, jeho vymezení bylo učiněno na změně některých floristických společenstev. Novější práce, např. výzkum kapradin Polypodiophyta a jejich spor (Bek 2008, Pšenička & Bek, 2009), však poukazují na to, že floristická změna mohla být způsobena změnou sedimentačního prostředí, a ne dlouhým přerušením sedimentace. Studium přechodu mezi ostravským a karvinským souvrstvím proto nabízí celou řadu zajímavých fenoménů ke studiu, kterými bychom se rádi při řešení tohoto projektu zabývali. Jde jednak o samotný stratigrafický hiát, jeho plošný výskyt v pánvi a stratigrafický rozsah v jejích různých částech. Ten by měl být charakterizován pomocí nově vytvořených map plošného výskytu skupiny mořských horizontů Gaeblera a Roemera (souhrn uvádí Dopita et al. 1997), což jsou nejmladší mořské sedimenty známé v karbonské výplni pánve a v jejichž stropě se hiát vyskytuje. Na základě nových dat získaných velmi přesným absolutním datováním na základě izotopického složení U-Th-Pb vulkanogenních zirkonů metodou CA-TIMS (Schmitz & Schoene 2007) bude možné stanovit základní sedimentační rychlosti vrstevních jednotek v okolí hiátu a v kombinaci s již existujícími daty (Jirásek et al. 2012, Gastaldo et al. 2009, Hess & Lippolt 1986) ověřit jeho trvání. Takto získaná data mohou zároveň pomoci interpretovat cykličnost sedimentární výplně pánve ve vztahu k astronomickým (Milankovičovým) cyklům. Díky nim bude možno korelovat sedimentární výplň pánve s ostatními svrchnokarbonskými pánvemi, jak v Českém masivu, tak v Evropě (Rúrská pánev – Hess & Lippolt 1986, Doněcká pánev – Davydov et al. 2010). Zajímavým příspěvkem k problematice hiátu bude i studium uhlí a uhelných facií sloje Prokop (504), což je nejmocnější uhelná sloj v pánvi. Nezdá se být náhodné, že právě ona se ukládala těsně pro výše zmíněném hiátu. Odlišnosti jejího složení od sloj v porubských vrstvách proto mohou ukazovat na charakter změn v paleoprostředí. Výsledky výzkumu budou publikovány v časopisech s „impakt faktorem“, některé pak jako aplikované výstupy (mapy) ve smyslu Bodového hodnocení Rady vlády pro VaV. postup řešení Podstatu experimentálně a časově náročného řešení, jeho způsob a projektované cíle předloženého grantového projektu lze v zásadě shrnout do následujících bodů: 1. S využitím výsledků absolutního datování vulkanogenních zirkonů z tufogenních horizontů (tonstein sloje 393 v jakloveckých vrstvách, tufit 475 nebo 499 v porubských vrstvách, tufity 522 nebo 560 v sedlových vrstvách) analyzovat sedimentační rychlost a cykličnost ve vrchní části ostravského a spodní části karvinského souvrství. 2. Konfrontovat získané poznatky s názory na litostratigrafické členění české a polské části hornoslezské pánve a okolních svrchnokarbonských pánví v evropských variscidách a jejich předpolí. Získané poznatky promítnout do korelace mezi pánvemi a do odhadu délky trvání hiátu. 3. Na základě geologických a sedimentologických studií stanovit základní charakteristiky hiátu mezi ostravským a karvinským souvrstvím a jeho prostorový a vertikální vývoj v rámci české a polské části hornoslezské pánve. Rozsah hiátu vymezit pomocí map rozšíření Gaeblerova a Roemerova mořského patra. 4. Pokusit se hiát korelovat s tektonickými eventy. 5. Navzorkovat několik profilů v různých vývojích sloje Prokop a připravit vzorky pro uhelně-petrografické a geochemické studium pro stanovení základní charakteristiky prostředí vzniku sloje. 6. Připravit materiály pro publikace jak výsledků spadajících do sféry tzv. základního výzkumu (tj. v časopisech s IF), tak aplikovaných výsledků (map). Řešení bude vycházet z informací obsažených v databázích oddělení nerostných surovin a geoinformatiky IGI a z výsledků nových analýz. V případě potřeby bude rovněž využito informací databází České geologické služby – Geofondu. Informace z polské části hornoslezské pánve pro publikace budou dodány pracovníky Polish Geological Institute (Upper Silesian Branch Sosnowiec), kteří v případě jejich zapojení budou spoluautory článků publikovaných jako výstupy řešení předloženého grantového projektu. Způsoby řešení grantového projekty budou vycházet ze zapracovaných postupů, jejichž nositeli a autory jsou řešitelé projektu. Pro řešení bude využito existující přístrojové, počítačové a SW vybavení IGI. Výsledky řešení, jak již bylo uvedeno, budou publikovány v mezinárodních časopisech s impakt faktorem. časový harmonogram Během prvního čtvrtletí roku 2012 získání hmotné dokumentace od RNDr. M. Osovského z dolu Karviná (předjednáno, žádost schválena provozním ředitelem OKD a.s. Ing. Leo Bayerem) a jejich převezení na Geologický pavilon prof. F. Pošepného, odběr vzorků a jejich příprava pro zpracování jednotlivými analytickými metodami. Vytváření databází hodnot sledovaných geologických parametrů (zejména plošný rozsah mořských horizontů, jejich posterozní mocnost, jednotlivé parametry u sloje Prokop) a tvorba modelů jejich vývoje. V případě tufogenních horizontů odeslání vzorků do laboratoře Boise State University (Idaho, USA) na LA-ICP MS analýzy a ID-TIMS U-Pb datování detritických zirkonů. V případě sedimentů z faunistických horizontů pánve odeslání vzorků na analýzy obsahu organického uhlíku, obsahu H, N, S a biomarkerů do Oddělení geochemie Ústavu struktury a mechaniky hornin v Praze. V případě profilů uhelnou slojí Prokop odběr vzorků na důlních podnicích a taktéž jejich odeslání na ÚSMH AV ČR v Praze. Během druhého a třetího čtvrtletí roku 2012 rozbor zjištěných informací a syntéza výsledků. Po zbytek roku 2012 příprava publikací. Příprava závěrečné zprávy o řešení grantového projektu. literatura BEK, J. 2008. Late Mississippian–early Pennysylvanian (Serpukhovian–Bashkirian) miospore assemblages of the Bohemian part of the Upper Silesian Basin, Czech Republic. Review of Palaeobotany and Palynology 152:40–57. DAVYDOV, V., CROWLEY, J., SCHMITZ, M. & POLETAEV, V. 2010. High-precision U-Pb zircon age calibration of the global Carboniferous time scale and Milankovitch-band cyclicity in the Donets Basin, eastern Ukraine. Geochemistry, Geophysics, Geosystems, Geochemistry, Geophysics, Geosystems 11(1):1-22. DOPITA, M., AUST, J., BRIEDA, J., ČERNÝ, I., DVOŘÁK, P., FIALOVÁ, V., FOLDYNA, J., GRMELA, A., GRYGAR, R., HOCH, I., HONĚK, J., KAŠTOVSKÝ, V., KONEČNÝ, P., KOŽUŠNÍKOVÁ, A., KREJČÍ, B., KUMPERA, O., MARTINEC, P., MERENDA, M., MÜLLER, K., NOVOTNÁ, E., PTÁČEK, J., PURKYŇOVÁ, E., ŘEHOŘ, F., STRAKOŠ, Z., TOMIS, L., TOMŠÍK, J., VALTEROVÁ, P., VAŠÍČEK, Z., VENCL, J. & ŽÍDKOVÁ, S. 1997. Geology of the Czech Part of the Upper Silesian Basin. 280 pp. Ministerstvo životního prostředí České republiky, Praha (in Czech with English abstract) GASTALDO, R. A., PURKYŇOVÁ, E, ŠIMŮNEK, Z. & SCHMITZ, M. D. 2009. Ecological persistence in the Late Mississippian (Serpukhovian, Namurian A) megafloral record of the Upper Silesian Basin, Czech Republic. Palaios 24(6), 336–350 GOTHAN, W. 1928. Der Stand der Vergleichung der mitteleuropäischen Steinkohlenbecken und Vorschläge zur Vereinheitlichung. In Congres pour l'étude de la stratigraphie du Carbonifère dans les différents centres houillers de l'Europe. Liege, 1:259-273. HESS, H. J. & LIPPOLT, J. C. 1986. 40Ar/39Ar ages of tonstein and tuff sanidines: New calibration points for the improvement of the Upper Carboniferous time scale. Chemical Geology 59, 143–154. JIRÁSEK, J., HÝLOVÁ, L., SIVEK, M., JURECZKA, J., MARTÍNEK, K., SÝKOROVÁ, I. & SCHMITZ, M. 2012. Major Mississippian volcaniclastic unit of the Upper Silesian Basin, the Main Ostrava Whetstone: composition, sedimentary processes, palaeogeography and geochronology. Journal of the Geological Society, in press. PŠENIČKA, J. & BEK, J. 2009. Ferns from the Upper Silesian Basin and their in situ spores. Zprávy o geologických výzkumech v roce 2008, 105–108. SCHMITZ, M. D. & SCHOENE B. 2007. Derivation of isotope ratios, errors and error correlations for U-Pb geochronology using 205Pb-235U-(233U)-spiked isotope dilution thermal ionization mass spectrometric data. Geochemistry, Geophysics, Geosystems 8(8):1-20. ŠUSTA, M. 1928. Stratigrafie ostravsko-karvinské kamenouhelné oblasti ve světle paleontologie, 341–429. In Kamenouhelné doly ostravsko-karvinského revíru. Ředitelská konference ostravsko-karvinského kamenouhelného revíru v Mor. Ostravě, Moravská Ostrava.

2012

2012

Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy

SGS

Specifický výzkum VŠB-TUO

Wlosok Jiří Ing.