1

Úvodní informace

• struktura předmětu: 14 přednášek à 2 hodiny + 14 cvičení, exkurze

• zakončení předmětu: zápočet, zkouška, 6 kr. bodů

• podmínky k zápočtu: 2 průběžné písemky během semestru

poznávačka minerálů a hornin

účast na cvičeních a exkurzi

seminární práce

• zkouška: písemná + doplňující otázky ve sporných případech

2

Úvodní informace

• kontakt: Ing. Richard Pokorný, DiS., FŽP č. dveří 216, tel. 475 284 127•

– richard.pokorny@ujep.cz– rychlá komunikace, bez příloh– paleo.rk@seznam.cz– maily s přílohou (seminární práce)

http://fzp.ujep.cz/~Pokornyr/1GEO.htm

• konzultační hodiny: pondělí 7.30 – 8.00 – Mostúterý 7.30 – 8.00 – Ústí n. L.jiný termín po osobní dohodě

3

Přednáška I.

Klí čová slova: Pozice geologie v systému věd, historie geologie, geofaktory, horninové prostředí,

soubor geologických map

4

Zařazení geologie do systému věd

-Geologie je věda multidisciplinární, zasahuje do řady oborů v rámci vědní hierarchie

- Přírodní vědy ⇒ vědy o vesmíru ⇒ planetární geologie

⇒ vědy o Zemi ⇒ geologie s.l.

⇒ vědy o ŽP ⇒ environmentální geologie

-Sociální vědy ⇒ …

Geologie v klasickém slova smyslu, je naukou o Zemi. Název pochází ze složení dvou řeckých slov:

γη (=ge, Země) + λόγος (=logos, věda) = geologie

5

6

• Předmětem studia geologie je geosféra, tedy pevná složka zemského tělesa, zahrnující horniny, minerály, půdy, magma; geologie zkoumá složení, strukturu, fyzikální vlastnosti, historii pevných složek Země a také procesy, které v nich probíhají.

+ ANTROPOSPHERE

7

Horninové prostředí:

• Svrchníčást litosféry, která je v dosahu lidskéčinnosti.• Je tvořeno zpevněnými i nezpevněnými sedimenty, půdou, jeho

součástí je i podzemní voda, plyny a rovněž neobnovitelné přírodnízdroje.

• Je to významný globální ekosystém (teorie GAIA).

Horninové prostředí je:

• Zdroj nerostných surovin• Zdroj prostých a minerálních vod• Substrát pro tvorbu půdy• Základna pro veškerou činnost člověka• Místo, kam lze ukládat odpady

8

Obr. 1 Horninové prostředí sahá do hloubky 12 262 m (nejhlubší vrt na poloostrově Kola)

Zdroj: Harms, U. et al.: The Superdeep Borehole KolaSG-3, Zapolyarny, Russia.

9

10

• !!! Nezaměňovat s vrtem BD-04A na ropném poli Al-Shaheen (Katar)

• 12 290 m, z toho ale 10 900 m vrtáno horizontálně (metoda extendedreach well)!!!

11

Geofaktory (=geologické faktory, činitele):• Jsou to všechny geologické jevy, vlastnosti a procesy, které jsou

spjaty s horninovým prostředím a celkově ovlivňují životní prostředí(Moldan 1983).

• Jedná se o složky, vlastnosti a procesy horninového prostředí, významné pro život a rozvoj společnosti, jsou to všechny geologickéjevy, které jsou spjaty s horninovým prostředím – jedná se o ty geologické objekty a procesy, které podstatným způsobem pozitivněnebo negativně ovlivňují kvalitu ŽP společnosti a stávají se tak limitujícími činiteli vývoje.

• Přehledné informace o geofaktorech jsou shrnuty v publikaci Kukala a Reichmanna (2000) Horninové prostředíČeské republiky, jeho stav a ochrana.

12

Geologické vědy lze rozdělit do tří hlavních směrů:

- geologiivšeobecnou, historickou a geologiiaplikovanou (užitou)

- tyto směry zahrnují řadu dílčích disciplín, marginálních a interdisciplinárních oborů

13

Geologie všeobecná(fyzikální, fyzikálně-chemická)

- zabývá se pochody utvářejícími Zemi

- v užším pojetí studuje vlastnosti pevné zemské kůry a síly, které na ni působí

- strukturní – věnuje se studiu geologických struktur (vrásy, zlomy atd.), jejich popisem a výkladem procesů, které ke vzniku těchto struktur vedly

– zpětně se snaží dohledat podmínky, které v doběvzniku panovaly

– geofyzika, geomorfologie

- dynamická– součást geologie, zkoumající dynamické pochody na Zemi

– v závislosti na tom, kde tyto pochody probíhají, se dělína endogenní (vulkanismus, zemětřesení, orogeneze…) a exogenní (eroze, zvětrávání …)

- vulkanologie, seismologie, sedimentologie, pedologie

14

- geologické obory studující složení Země

- věnují se materiálům, které tvoří horninový obal Země

- přináší chemicko-fyzikální popis hornin a minerálů

- mineralogie, petrologie, geochemie

Historická geologie

-popisuje časové události ve vývoji historie Země

-zkoumá vznik a vývoj života na zemi, studuje fosilní pozůstatky po dřívějších formách života

- paleontologie, paleopalynologie, stratigrafie

15

Geologie aplikovaná- aplikuje poznatky všeobecné a historické geologie do dalších oborůlidské činnosti (těžba nerostných surovin, zemědělství, ukládáníodpadů…)

- ložisková geologie– studium akumulací rud, nerud a kaustobiolitů

– vyhledává, mapuje, oceňuje a hodnotí ložiska z hlediska ekonomické rentablity, určuje vhodný typ těžby

- regionální geologie– zaměřuje se na menší geologické celky v zájmové oblasti

– snaží se vytvořit podrobný geologický obraz oblasti, který se získává geologickým mapováním

16

- geologie úzce spolupracuje s mnoha dalšími vědními obory z okruhu přírodních věd, výsledkem jsou interdisciplinární disciplíny:

- paleogeografie, hydrogeologie, inženýrská geologie, environmentální geologie, geoarcheologie, geomikrobiologie, glaciologie, oceánologie, paleoklimatologie, speleologie…

- v širším pojetí je geologie řazena mezi tzv. nauky o Zemi (Earthsciences)

- podle tohoto členění patří do blízkosti geologie další odvětvíplanetologie a kosmogeologie, jako například areologie, selenologieči cytherologie

17

Environmentální geologie aplikuje všeobecné principy všech geologických disciplin v oblasti řešení problémů ŽP.

18

Historie geologie

1. Pravěk – v této době člověk využíval své empirické zkušenosti pro vyhledávání nejvhodnějších materiálů pro výrobu nástrojů

- v neolitu (5000 let př. n. l.) probíhala povrchová i hlubinná těžba pazourku v Anglii, Švédsku a Francii

- 2000 l. př. n. l. byly povrchovým sběrem a jámovými dobývkami získávány rudy železa, cínu, mědi, zlato a jíl

Neolitická těžba pazourku, Krzemionki Opatowskie, Svatokřížské hory (Polsko)

19

2. Antika– řecké, arabské a římské civilizace přinesly bazální poznatky o povrchu i složení zemského tělesa

- Theophrastusnapsal spisek Peri Lithon(O kamenech)

- Aristoteles popsal princip eroze jakožto příčinu ukládánísedimentárního materiálu

- Empedoklesa Plinius studovali vulkanické erupce Etny

- Eratosthenescca 200 př. n. l. detailně změřil obvod Země

- Číňané se naučili využívat feromagnetických vlastnostímagnetitu

- al-Rahyan al-Biruni , jeden z prvních arabských geologů, popsal horniny a půdy Indie

Filozof Xenofanes570 – 480 př. n. l.

Čínský kompas dynastie Han (200 př. n. l.)

20

21

3. Středověk a romantika– zejména raný středověk byl pro geologii a přírodní vědy obecně krokem zpět

- jediným postulátem byla Bible (Starý, Nový zákon), geneze vesmíru byla odvozena od sedmi dnů stvoření, den stvoření Zeměbyl spočten podle dějin v Bibli na rok 4004 př. n. l.

- Isidor Sevillský (570-636),

Vincent de Beauvaisa Bartoloměj

Anglický ve svých spiscích

podporovali antické autory

- Georg Bauer(=Agricola) položil

základy hlubinné těžby nerostných

surovin – De Re Metallica (1556)

22

James Ussher (1581 – 1656), acribiskup a irský primas

-na popud proti vzrůstajícímu vlivu přírodních věd zvěřejnil James Ussher„vědecký výpočet“ dne biblického stvoření světa na základě sčítání rodových linií od Adama, přes Šalamouna až po Ježíše

-podvečer v sobotu 23. října 4004 př. n. l.

„Annales veteris testamenti, a prima mundi origine deducti“

- svá tvrzení dokládá „důkazy“ z Bible (Den s Pánem je jako tisíc let a tisíc let jako jeden den (2 Petr 3:8)) = cca 7000 let

23

- Conrad Gessner publikoval práci „…o zkamenělinách, kamenech a drahokamech…“ (1565) považovanou za zrod novodobé geologie

- George Owenpoložil základ paleontologie a stratigrafie díky popisu podrobného pozorování vrstev sedimentárních hornin (práce napsaná kolem r. 1570 byly publikovaná až v r. 1796)

Ilustrace George Owena

ConradGessner

24

4. Novověk – začínají vznikat geologické práce na vědeckém základě

- církev začíná ztrácet majoritní postavení ve formováníglobálního světonázoru, řada autorů se však stále odkazuje na Stvoření

- německý badatel Johann Lehmann (1719 – 1767)publikoval rozdělení hornin na tři typy: a. ty které vznikaly spolu se vznikem světa, b. ty které se ukládaly pod vodou, c. ty které vznikaly při sopečných erupcích

- Georg Christian Füchsel (1722 - 1773)prosazoval princip aktualismu

25

Giovanni Arduino (1714-1795)- první klasifikace hornin ve vztahu k jejich relativnímu stáří

= Primary Mountains– krystalické horniny, bývají starší

= Secondary Mountains– sedimenty, jsou vrstevnaté, fosiliferní

= Tertiary Mountains– nezpevněné sedimenty, lávy, nejmladší

26

Abraham Werner (1749 – 1817)- pracovník malé německé těžební společnosti detailněrozpracoval teorii o vzniku krystalických hornin, o kterých věřil, že vznikly krystalizací v oceánech (neptunisté)

- prvně použil pojem GEOLOGIE (1775)

- období vývoje Země dělí na prvopočátek (Urgebirge), přeměnu (Übergangsgebirge), druhohory (Flötzgebirge), říční sedimenty (Aufgeschwemmte) a vulkanity (Vulcaniten)

27

James Hutton (1726 – 1797)anglický badatel a geolog, „otec moderní geologie“, se vědovalpodrovnému výzkumu skalních výchozů ve Skotsku a severníAnglii a na základě svých pozorování sestavil knihu „Theory ofthe Earth“.

- rozpoznal intruze vulkanitů do okolních hornin a správněpředpokládal, že tyto intruze musí být mladšího data - věřil, že krystalické horniny vznikly utuhnutím magmatu

(plutonisté)

28

William Smith (1769 – 1839)- zkoumal horniny, minerály a fosilie na řadě vzdálených lokalit a podařilo se mu sestavit sérii podrobných stratigrafických pozic

29

5. 20. století –období převratných geologických objevů, rozvoj techniky a možností detailního zkoumání hlubších vrstev zemského tělesa

- největším objevem je teorie kontinentálního driftu

- prvotní idea Franka Buresley Taylora (1908) a Alfreda Wegenera(1912) byla veřejností přijata až v 60tých letech

30

Etablování paleontologie

- Xenofanescca 540 př. n. l. popsal fosilní ryby a měkkýše ve vápencových pohořích daleko od moře poblíž Attiky

- Shen Kuo (1031 – 1095)studoval otisky fosilních druhů bambusu, na kterých dokládal změny klimatu

- Leonardo da Vinci (1452 – 1519)chápe fosilie jako pozůstatky vyhynulých organismů (=předpotopních) a jejich nálezy na pevninách považuje za důkazy mořské přítomnosti

- Robert Hooke (jeden z objevitelů mikroskopu) popsal fosilizované dřevo (1665), jeho vznik však přiszuzuje impregnaci ve vodním prostředí

31

- Nicholas Stenozkoumá tzv. „jazykové kameny“ = fosilní žraločízuby (1667) a všímá si jejich podobnosti se zuby dnešních žraloků

- Georges Cuvier (1796) zkoumal kosterní pozůstatky třetihorních savců (Megatherium) a usuzuje na jejich vymření v průběhu živelné katastrofy, kolem r. 1810 popisuje velké mořsképlazy ze svrchní křídy (Mosasaurus, Pterodactylus) a usuzuje, že před dobou savců panovali zemi plazi

- Anglický lékař Richard Owen popsal skupinu plazů zvaných Dinosauria(1842)

- Alexandre Brogniart (1812) publikoval

rozsáhlou práci o fosilních rostlinách

32

- Charles Darwin publikoval r. 1859

svůj „Origin of Species“, čímž položil

základy evoluce a potvrdil úvahy

paleontologů

- v roce 1856 byly v údolí Neander

nalezeny pozůstatky předchůdců Homo sapiens

- roku 1855 byly objeveny fosilie předchůdců ptáků – Archeopteryxe

- Henry Fairfield Osborne roku 1905

nalézá a popisuje dinosaura Tyrranosaurus

rex

33

- 1947 –Wollard Libby objevil metodu radiokarbonového datování(C14)

- 1974 –Donald Johansonnalezl lebku

„Lucy“, tehdy nejstaršího hominida

(Australopithecus afarensis, 3,6 mil. let)

- Luis a Walter Alvarezovi (1980) přišli s teorií, že za hromadným vymírání dinosaurů stojí tzv. Cretaceous-Tertiary Extinct Event, způsobený pádem meteoritu

34

Geologická mapa jako základní vyjadřovací prostředek

• První geologické mapy neřešily celoplošné zachycení geologickésituace ve dnešním pojetí

- hornické mapy

- mapy petrografické a mineralogické

• Pravděpodobně první „geologická“ mapa –Turínský papyrus

(1160 př. n. l. -Ammenakhte)

- podklady pro prospektorskou expedici Ramesseho IV.

- vymezení výskytu různých typů hornin

- mísa výskytu kamenolomů a zlatých dolů

35

36

• 1644 - Loius Coulon - Les revières de la France ou déscription géographique et historique …

- mapa s uvedením lokalit výskytu minerálů a hornin

• 1743 -Christopher Packe - A New Philosophical-Chorographical Chart of East Kent

- vyznačení horninových výchozů a geol. zajimavostí

• 1752 – Jean-Etienne Guettard -Carte minéralogique où l'on voit la nature des terrains du Canada et de la Louisiane

- lokalizace jednotlivých typůhornin

Ch. Packe - 1743

37

J.-E. Guettard - 1752

38

• 1761(2) –Georg Christian Füchsel - Historia terrae et maris ex historia Thuringiae pernotium descriptionem erecta

- první tištěná geologická mapa

• 1783 -Johann Karl Wilhelm Voigt - Mineralogische Reisen durch das Herzogtum Sachsen-Weimar-Eisenach

- mapa s vykreslením vertikálního profilu

• 1815 –William Smith - A delineation of the Strata of England and Wales with part of Scotland; exhibiting the Collieries and Mines…

- souhrnná geologická mapa Anglie a Walesu v malém měřítku- první geol. mapa v moderním pojetí

39

40

Geologické mapování na našem území• 1780 -Peithner von Lichtenfels, Johann Thaddäus Anton-

Grund Riss über die Bergwerksgegend Zwischen Deutschbrod in Böhmen, und Iglau in Mährn

41

• 1786 –Johann Jirasek - Petrographische Karte derer Kameral-Herrschaften Zbirow, Tocznik, Königshof, Miröschau und Wossek

42

• 1819 –Franz Riepl - Geognostische Charte von Böhmen

- první souborné zpracování, vymezeno pouze 12 druhů hornin

43

• 70. léta 19. stol. – vznik Komitétu pro přírodovědecké prozkoumáníČech – vydány 4 listy v měřítku 1 : 200 000

• Druhá polovina 19. stol. - celoplošné mapováníŘíšského geol. ústavu ve Vídni v měřítku 1 : 144 000

• Přelom 19./20. stol. – nové celoplošné mapováníŘíšského geol. ústavu – 1 : 75 000

• Přelom 19./20. stol. –Josef Emannuel Hibsch– 14 listů v měřítku 1:25 000 pro oblast Českého středohoří

44

45

• 1919 – vznik Státního geologického ústavu Republiky československé

- zahájen systematický regionální výzkum a mapování, rozvoj stavební a ložiskové geologie

• 50.-60. léta 20. stol. – dokončení a tisk kompletního souboru map 1 : 200 000 spolu s tištěnými vysvětlivkami

- první stát na světě s kompletním pokrytím v tomto měřítku

• 70. – 90. léta 20. stol. – soubor 1651 map v měřítku 1 : 50 000

- opět světový primát

46

Geologické a ekologické účelové mapy• poskytuje přehlednou celoplošnou informaci o geofaktorech

ovlivňujících životní prostředí

• měřítko 1:50 000

• vydává jej Česká geologická služba Praha

• soubor mapových listů + tištěné vysvětlivky

1. mapa geologická 8. mapa geochemie

2. mapa hydrogeologická povrchových vod

3. mapa ložisek nerostných surovin 9. mapa geofaktorů ŽP

4. mapa inženýrského rajónování a) mapa významných

5. mapa geochemické reaktivity hornin krajinných jevů

6. mapa půd b) signální mapa střetů

7. mapa půdně interpretační zájmů

47

Geologické mapy - generalizovaný obraz geologické situace území

- dělí se na mapy přikryté (zakryté) se zakreselním kvartérních sedimentů a odkryté(bez kvartérního pokryvu)

Hydrogeologické mapy

poskytují následující základní okruhy informací:

- typ, charakter a geometrii hydrogeologického prostředí, přístupnost podzemních vod, využitelnost podzemních vod

Mapy ložisek nerostných surovin

poskytují základní přehled o přítomnosti hlavních skupin rud, nerudních surovin, uhlí, ropy a zemního plynu

48

Obr. 2 Geologická mapa 1 : 50000. Zdroj Mapový server ČGS

49Obr. 3 Hydrogeologická mapa 1 : 50000. Zdroj ČHMÚ

50

Mapy inženýrskogeologického rajónovánívymezují části území vyznačující se obdobnými inženýrsko-geologickými podmínkami. Slouží jako podklad pro navrhováníúzemních plánů sídelních útvarů a městských zón, pro výběr tras komunikací, produktovodů atd.

Mapy geochemické reaktivity horninvyjadřují chemismus horninového substrátu, který má rozhodujícívýznam při tvorbě půdního pokryvu i při vytváření chemismu podzemních a povrchových vod.

Mapy půdnízobrazují půdní kryt určité oblasti. Vyjadřují jak typologickou příslušnost půdy (půdní typ, subtyp, hydromorfní vývoj, půdní varietu a formu), tak údaje o půdtvorném substrátu.

51

Mapy půdně interpretačníinformují o ekologických a ekonomických možnostech racionálního a efektivního využití půdního fondu České republiky.

Mapy geochemie povrchových vod informují o stavu acidifikace povrchových vod, znečištění toků těžkými kovy, znečištění suchou depozicí atd.

Mapa významných krajinných jevů je syntézou vybraných ekologických informací, obsažených v ostatních mapách souboru, doplněných o speciální údaje o vlivech lidskéčinnosti a zhodnocenístavu rostlinné složky krajinného prostředí (CHOPAV, LandCover, MCHÚ, marginální oblasti…).

Signální mapa střetů zájmů poskytuje okamžitý přehled o rozložení a podstatě přítomných konfliktních jevů.

52

Obr. 4 Pedologická mapa 1 : 250 000

Zdroj: Koncepce zem ědělské politiky Královéhradeckého kraje

53

Základní a účelové geologické mapováníČR 1 : 25 000

• Další „level“ geologického mapování

• Přednostně vybíráno území vyžadující zvýšenou ochranu ŽP, či území ve kterém probíhají jiné úkoly geologického mapování

• Zároveň budována geovědní vrstva GeoČR 25

• Úkol probíhá od konce 90. let – závislé na financích…

54