MASARYKOVA UNIVERZITA V BRNĚ Přírodovědecká fakulta Petra J a k u b o v a Gamaspektrometrická a petrologická charakteristika uhelných sedimentu boskovické brázdy a popílků vzniklých jejich spalováním B a k a l á ř s k á p r á c e V e d o u c í p r á c e : D o c . R N D r . J a r o m í r L e i c h m a n n , D r . B r n o 2009 © 2 0 0 9 Petra Jakubova Všechna práva vyhrazena Jméno a příjmení autora: Petra Jakubova Název bakalářské práce: Gamaspektrometrická a petrologická charakteristika uhelných sedimentů boskovické brázdy a popílků vzniklých jejich spalováním Název v angličtině: Gammaspectrometry and petrology of coal-bearing sediments from the Boskovice furrow and products of its burning Studijní program: Geologie (B-GE) Studijní obor: Geologie Vedoucí diplomové práce: doc. RNDr. Jaromír Leichmann, Dr. rer. nat. Rok obhajoby: 2009 Anotace Tato práce si kladla za cíl studovat uhelné sedimenty a strusku jižní části boskovické brázdy v rosickooslavanské pánvi u obce Oslavany zejména z hlediska jejich radioaktivity. Na lokalitách radioaktivních anomálií (uhelná sloj a halda elektrárenské strusky) byly pomocí přenosného gamaspektrometru změřeny koncentrace K, U a Th a z obou lokalit byly odebrány vzorky, jenž byly dále podrobeny přesnějším měřením v gamaspektrometru laboratorním a analyzovány na elektronové mikrosondě. Porovnáním koncentrací U a Th ve vzorcích ze slojí a z haldy bylo zjištěno, že vzorky ze slojí vykazují vyšší koncentraci U, ale nižší koncentraci Th, než vzorky z haldy. Bylo také zjištěno, že ve vzorku uhelného jílovce z lokality slojí se U koncentruje do polohy s limonitem. U se ve vzorku skla z haldy elektrárenské strusky nekoncentruje v žádné z fází v něm se vyskytujících, ale je distribuován zcela rovnoměrně v celé mase skla. Annotation The work was mainly focused on studying radioactivity of coal-bearing sediments and products of its burning in the southern part of the Boskovice furrow, in the Rosice-Oslavany basin in Oslavany. The concentration of K, U, Th was measured by a portable gammaspectrometer on localities of radioactive anomaly (a Coal seam and an Escorial). Rock samples from both of the localities were measured by more precise laboratory gammaspectrometer and analyzed on electron microprobe. The comparison of U and Th concentration between the Coal-seam samples and Escorial samples was carried out and it was discovered that the Coal-seam samples are of higher U concentration but lower Th concentration than the Escorial samples. It was also determined that the U is concentrated into a limonite part of carbonaceous shale coming from the Coal-seam sample. The U is not concentrated into any of the phase found in glass of the Escorial, but it is distributed evenly throughout the glass. Klíčová slova v češtině: uhelný sediment, struska, boskovická brázda, Oslavany, uhelná sloj, halda elektrárenské strusky, koncentrace, uran (U), thorium (Th) Klíčová slova v angličtině: coal-bearing sediment, products of coal burning, Boskovice furrow, Oslavany, coal seam, escorial, concentration, uranium (U), thorium (Th) P r í r o d o v e d e c k á f a k u l t a M a s a r y k o v a u n i v e r z i t a Z A D A N Í b a k a l á r s k e p r a c e Student : Petra Jakubova Studijní program : Geologie Studijní obor : Geologie Ředitel Ústavu geologických věd PřF M U Vám ve smyslu Studijního a zkušebního řádu M U určuje bakalářskou práci s tématem: Gamaspektrometrieká a petrologická charakteristika uhelných sedimentů boskovické brázdy a popílků vzniklých jejich spalováním.. Gammaspectrometry and petrology of coal-bearnig sediments from the Boskovice furrow and products of its burning. Zásady pro vypracování: Student v rámci bakalářské práce provede terénní a laboratorní gamaspektromctrii uhelných sedimentů boskovické brázdy u Oslavan a obdobnou analýzu popílků a strusek vzniklých spalováním uhlí v oslavanské elektrárně deponovaných na haldě. U materiálu z haldy provede orientační zrnitostní rozbory a pokusí se zjistit rozdíly v koncentracích K, U a Th v jednotlivých zrnitostních frakcích. Podle možností nechá z vybraných vzorků zhotovit leštěné výbrusy, provede jejich orientační petrograický rozbor a s pomocí elektronové mikrosondy se pokusí zjistit způsob vazby uranu v hornině i strusce. Literatura dle pokynů vedoucího práce Doporučená literatura Přichystal, Antonín - Obstová, Věra - Suk, Miloš. Geologie Moravy a Slezska : sborník příspěvků k 90. výročí narození prof. dr. Karla Zapletala. Vyd. I. brno : Moravské zemské muzeum, 1993. 168s. : i. ISBN 80-7028-050-6. Vedoucí bakalářské práce : doc. RNDr. Jaromír Leichmann, Dr. rer. nat. Datum zadání bakalářské práce : 31. října 2008 <\ Datum odevzdání bakalářské práce : 30. dubna 2009yA S ň ^Ytó\4 UNiVEKZlTA V Brně dne 31.10.2008 doc. ŔNäto^atei^ĽdžrlÉŠfiin, Dr. rer. nat. ředitel Ústavu geologických věd PřF M U Zadání bakalářské práce převzal dne: Podpis studenta / Prohlašuji, že tuto práci jsem vypracovala samostatně. Veškerou literátům a ostatní prameny, z nichž jsem při přípravě práce čerpala, řádně cituji a uvádím v seznamu použité literatury. Souhlasím s veřejným půjčováním práce. Podpis Děkuji tímto doc. RNDr. Jaromíru Leichmannovi, Dr. rer. nat. za cenné rady a připomínky při realizaci mé bakalářské práce. Dále děkuji týmu pracovníků společného pracoviště elektronové mikrosondy Ústavu geologických věd, PřF M U a C G S v Brně za vstřícný přístup a panu J. Povolnému za zhotovení výbrusů. Obsah 1. Úvod 2. Pozice a geomorfologické vyčlenění Boskovické brázdy 3. Postavení boskovické brázdy v Českém masívu 3.1. Vývoj území v širších souvislostech karbonu a permu 3.1.1. Svrchní karbon 3.1.2. Perm 3.2. Přehled geologického vývoje území 3.2.1. Přehled studia boskovické brázdy 3.2.2. Tektonika boskovické brázdy 3.2.3. Sedimentace v rosicko-oslavanské depresi 3.2.4. Podloží permokarbonu 3.2.5. Vývoj bazálni sedimentace 3.2.6. Vývoj uhlonosné sedimentace 3.2.7. Uhelné sloj e 3.3. Profil u Oslavan 3.3.1. Bazálni sedimentace ve spodním červeném souvrství 3.3.2. Sedimentace ve spodním šedém souvrství 3.3.3. Sedimentace ve středním červeném souvrství 3.3.4. Sedimentace ve svrchním šedém souvrství 3.3.5. Gamaspektrometrie profilu u Oslavan 4. Uran a jeho akumulace v permských a karbonských sedimentů 5. Metodika práce 6. Výsledky 6.1. Charakteristika lokalit radioaktivních anomálií u obce Oslavany 6.2. Petrografická charakteristika jednotlivých hornin 6.3. Gamaspektrometrie 7. Diskuse 8. Závěr 9. Literatura: 1. Úvod Bakalářská práce „Gamaspektrometrická a petrologická charakteristika uhelných sedimentů boskovické brázdy a popílků vzniklých jejich spalováním" byla zadána na Ústavu geologických věd Přírodovědecké fakulty M U v roce 2008. Bakalářská práce je zaměřena na studium uhelných sedimentů v jižní části boskovické brázdy při obci Oslavany a na strusku deponovanou na haldě v obci Oslavany. Rešeršní část se věnuje genetickému a tektonickému vývoji boskovické brázdy s důrazem na uhlonosné sedimenty. Klíčovým pro tuto práci je bližší identifikace lokalit v okolí obce Oslavany, kde byly zjištěny anomálie v koncentracích U a Th, petrografie a podrobná gamaspektrometrie odebraných vzorků z těchto lokalit. Při studiu byla použita gamaspektrometrie, polarizační mikroskopie a elektronová mikrosonda. Tato bakalářská práce objasňuje, jak jsou koncentrace U a Th v uhelných sedimentech a strusce rozloženy a zdaje U a Th ve vzorcích vázán na konkrétní minerál. Přínosem této práce by mělo být rozšíření znalostí o přítomnosti U a Th v sedimentech boskovické brázdy. 9 2. Pozice a geomorfologické vyčlenění Boskovické brázdy Studovaná oblast se nachází v Jihomoravském kraji, na okrese Bmo-venkov. Oblast se nachází nedaleko od soutoku řek Jihlavy, Rokytné a Oslavy, v bezprostřední blízkosti řeky Oslavy. Studované lokality se nachází na s.-sv. okraji obce Oslavany, jedna z lokalit je představována výchozy na levém břehu řeky Oslavy, druhou je halda elektrárenské strusky. Obec Oslavany leží cca 20 km na JZ od obce Brno. Z regionálně geomorfologického hlediska patři studovaná oblast do provincie České vysočiny, do subprovincie Cesko-moravské, oblasti Brněnské vrchoviny a celku Boskovická brázda (Boháč a Kolář, 1996). Pod termínem brázda se v geomorfologické terminologii myslí výrazná, poměrně úzká vhloubená geomorfologická jednotka protáhlého tvaru, podmíněná tektonicky nebo litologicky a uzavřená často na všech stranách vyšším reliéfem; její dno má většinou ráz ploché pahorkatiny s převládající malou členitostí (do 75 m); její výskyt není vázán na určitou nadmořskou výšku (Boháč a Kolář, 1996). Boskovická brázda je sníženina jz.-sv. směru, je protáhlá a 3-10 km široká. Boskovická brázda ve své dnešní podobě je mnohem užší než příkopová propadlina směru SSV-JJZ, která vznikla na rozhraní karbonu a permu (Múller et al, 2000). Boskovická brázda se nachází mezi Českomoravskou vrchovinou a Českou křídovou tabulí na Z a Brněnskou a Zábřežskou vrchovinou na V (Demek et al., 1965). Boskovická brázda pokračuje od j . okolí Moravské Třebové k J až do okolí Moravského Krumlova (Chlupáč et al., 2002). Zarovnaný povrch okrajů Boskovické brázdy, který přechází plynule na krystalinické horniny sousedních jednotek, ukazuje, že během mezozoika splynula se svým okolím. Obnovena byla až v miocénu, jehož sedimenty vyplňují nejnižší partie brázdy. Boskovická brázda je tektonicky rozčleněna na dílčí kotliny a prahy. Tam, kde byly miocenní poklesy málo výrazné, zůstala podoba Boskovické brázdy nepříliš zřetelná. Tato místa dnes tvoří dělící prahy mezi partiemi více pokleslými (Múller et al, 2000). Demek et al. (1965) uvádí, že velký význam pro uspořádání tvarů reliéfů má transgrese spodnotortonského moře, které zastihlo již silně členitý reliéf a pokrylo jej svými sedimenty. Jižní část Boskovické brázdy se nazývá Oslavanská brázda. Tvoří ji několik kotlin a sníženin vyplněných neogenními sedimenty, místy překrytými sprašovými závějemi a návějemi. Vznik kotlin je třeba přičítat jednak menší odolnosti permokarbonské výplně brázdy a jednak tektonickým pohybům. Nad okolí vystupují jako antropogenní formy reliéfu kuželovité haldy hlušiny v oblasti produktivního karbonu mezi Rosicemi a Oslavany (Demek et al., 1965). 10 3. Postavení boskovické brázdy v Českém masívu 3.1. Vývoj území v širších souvislostech karbonu a permu Pro popsání geologické stavby boskovické brázdy je pro úvod vhodné uvést základní charakteristiky obou geologických útvarů, ve kterém brázda vznikala, tedy karbonu a permu. 3.1.1. Svrchní karbon Po ukončení hlavních fází vrásových deformací, které charakterizovaly vrcholnou etapu tvorby variského horstva s převahou zkracování prostoru zemské kůry (kompresní režim), nadešla etapa postorogenního rozpínání. Mezi vyvrásněnými horskými hřbety se vytvářely intenzivně klesající mezihorské pánve, omezované a porušované zlomy převážně poklesového rázu. Tak vznikaly v českém masivu tzv. limnické černouhelné pánve, do nichž byl z přilehlých hřbetů rychle snášen klastický materiál. Ten se tu hromadil ve velkých mocnostech. V klidnějších etapách se vytvářela jezera a rašeliniště, která byla zarůstána bohatou uhlotvornou vegetací. Výplň pánví většinou tvoří klastické sedimenty - křemenné pískovce, arkózy, prachovce a jílovce, v menší míře slepence, organogenní uloženiny (uhelné sloje) a sedimenty vulkanogenní (tufy, tufity), které často tvoří statigraficky využitelné horizonty. Tyto uloženiny svědčí o periodických změnách přínosu v závislosti na klimatických výkyvech, popř. tektonických faktorech, neboť vykazují cyklické opakování různých typů. Značný podíl mají ve výplních červenavě a jinak pestře zbarvené sedimenty, které mohou nepřímo odrážet klimatické výkyvy: v humidnějších obdobích se usazovaly hlavně jen v periferních částech pánvích, v aridnějších dobách s potlačenou vegetací se rozšiřovaly i do vnitřních částí. Protože v pánvích pokračovala kontinentální sedimentace ze svrchního karbonu do permu bez zásadních změn, nebývá hranice mezi oběma útvary přesně stanovitelná a pánve se označují jako permokarbonské (Chlupáč et al, 2002). 3.1.2. Perm Naše území bylo v době permského útvaru souší, která patřila soustavě variského pásemného horstva v Evropě. Během permu pokračovala v Evropě intenzivní eroze variského horstva. Kontrasty v reliéfu způsobovaly hlavně zlomy v zemské kůře, podél nichž docházelo převážně k vertikálním pohybům. V tomto období pokračovala i tvorba limnických pánví a jejich zaplňování klastickými sedimenty. Následkem horkého klimatu, které bylo příznivé pro zvetrávaní, mají permské uloženiny většinou červené nebo hnedočervené zbarvení. Narůstající aridita klimatu vedla k rychlému ubývání močálů a rozmanitosti rostlinstva. Uhelné sloje se tak přestávaly tvořit. Ve výplních pánví proto převládají jen uloženiny občasných toků a často vysychajících jezer a roste množství materiálu přenášeného eolickou činností. Předpokládá se, že především v mladších obdobích permu měla naše krajina až pouštní ráz (Chlupáč et al. 2002). 11 3.2. Přehled geologického vývoje území Mísař (1983) definuje brázdy jako dlouhé a úzké, jednostranné až oboustranné příkopové struktury se souvislou nebo nesouvislou limnickou výplní. Chlupáč et al. (2002) uvádí, že brázdou se v České republice rozumí úzká, převážně tektonicky omezená příkopová propadlina ssv.-jjz. směru, která je vyplněna permokarbonskými uloženinami a leží v jižnějších částech Českého masivu. Na z. Moravě je takovou brázdou brázda boskovická. Boskovická brázda je podle Müllera et al. (2000) asymetrická příkopová propadlina, obklopená na JV brněnským masivem a na SZ horninami moravika, přičemž vznikla tahovými a střihovými pohyby v závěrečných fázích variské orogeneze. Navazuje tedy na názory Havleny (1983), který uvádí, že je boskovická brázda předsedimentačně založenou zlomovou pánví, vázanou na živou synsedimentační aktivitu ker při zlomu, který je v současnosti ve v. omezení struktury. Müller et al. (2000) uvádí, že boskovická brázda je vyplněna sedimenty stáří stefan-autun o mocnosti přes 2 km, tvořenými především slepenci, pískovci a prachovitými jílovci. Součástí sedimentární výplně boskovické brázdy jsou i uhelné sloje. Vyplňování brázdy probíhalo podle Dopity et al. (1985) ve dvou příčných depresích, rosicko-oslavanské na J a letovické na S, které byly odděleny příčnou prahovou zónou v místě tišnovských zlomů. Svrchnímu karbonu patří podle Chlupáče et al. (2002) pouze nejnižší výplně brázd, většina sedimentů náleží až spodnímu permu. Omezení i výplň brázdy má výrazně asymetrický charakter: východní hranici tvoří vertikální až překocený zlom a výplň tvoří hrubě klastické uloženiny, z. část se vyznačuje plošším uložením vrstev a méně nápadnými zlomy poklesového rázu. Limnický karbon, zastoupený pouze svrchním stephanem, je vyvinut jen v jižní dílčí depresi J od Tišnova, vtzv. rosicko-oslavanské pánvi. V nadloží bazálních červenohnědých klastik zde spočívá převážně šedě zbarvené rosicko-oslavanské souvrství s uhelnými slojemi. Ve svrchní části slojí se objevuje již vůdčí kapraďosemenná rostlina Autunia conferta, která vyznačuje přechod do spodního permu. Uloženiny spodního permu tvoří v příkopové propadlině boskovické brázdy převážnou část výplně, kterou lze sledovat od s. okolí Boskovic až k Moravskému Krumlovu, tj. v délce přes 80 km. Zatímco vj. části brázdy je přítomen i nejvyšší karbon, s. část brázdy je vyplněna pouze uloženinami spodního permu (Chlupáč et al, 2002). Jak uvádí Mísař (1983), je výplň boskovické brázdy pestrá při z. okraji, zatímco při v. křídle ji zastupují tzv. rokytenské slepence. Rokytenské slepence jsou podle Chlupáče et al. (2002) nevrstevnaté a obsahují bloky a valouny hornin pokryvu brněnského masivu s převahou kulmských drob a prachovců a místy hojnými devonskými až spodnokarbonskými vápenci. Tento hrubý klastický materiál pocházel z v. kry, která byla zvedána v té době aktivním zlomem nacházejícím se při v. hranici. Rokytenské slepence jsou podle Müllera et al. (2000) nej výraznějším a nejčastěji vystupujícím horninovým typem v. okraje boskovické brázdy a jsou ve svém charakteristickém vývoji rudohnědé, 12 místy rozpadává, nejčastěji středozrnné a hrubozrnné horniny, pokládané za uloženiny převážně proluviálních kuželů, vytvořenými krátkými toky. Výplavové kužely zasahují často daleko do centra Boskovické brázdy. Ve valounové asociaci rokytenských slepenců podle Můllera et al. (2000) výrazně převažují valouny tvořené drobami s několika procenty valounů karbonátů, jejichž množství narůstá se zkracující se vzdáleností od dnešních výskytů devonských karbonátů, vystupujících na Z od brněnského masivu. Podle Mísaře (1983) jsou proluviální kužely na v. straně brázdy převážně fanglomerátového složení, s valouny hornin devonského a kulmského pláště brněnského masivu. V západní části brázdy jsou, dle Chlupáče et al. (2002), vrstvy mírněji ukloněny k V a porušeny jen méně významnými zlomy. Slepence, zde vyvinuté při bázi, se označují jako balinské a mají klastický materiál z krystalinických komplexů západní Moravy, moldanubika, moravika, letovického krystalinika, ajen v menší míře z devonu a spodního karbonu (u Tišnova a v j . části brázdy). Mísař et al. (1983) uvádí, že balinské slepence a brekcie jsou červené barvy. Nad nimi leží komplex šedě zbarvených jezerně deltových cyklů se třemi slojemi, po kterých následují červené klastické sedimenty s šedě zbarvenými vložkami aleuropelitů. V šedých vložkách jsou vrstvy bitumenních pelokarbonátů, které tvoří ve výplni brázdy buď dva průběžné hlavní obzory nebo větší počet obzorů lokálních, od J k S postupně vyšších stratigrafických úrovní. Chlupáč et al. (2002) si všiml, že celkově převládají ve výplni brázdy červenohnědě zbarvené písčité, při krajích hrubozrnné sedimenty říčního a jezerního původu. V šedých obzorech se místy objevuje zrudnění Cu. Přehledná rozdělení jednotlivých souvrství jsou uvedena vtab. 1. (Malý, 1993) a vtab. 2. (Nehyba, 2001) a geologie území je znázorněna na obr. 1. Tab. 1. Základní jednotky rosicko-oslavanské deprese boskovické brázdy upraveno podle Malého (1993) Stáří Souvrství Faciální jednotky perm autun hlavní červenohnědě rokytenské slepence perm autun psamiticko-psefitické rokytenské slepence perm autun rosicko-oslavanské s rosicko-oslavanským souslojím rokytenské slepence karbon Stefan C rosicko-oslavanské s rosicko-oslavanským souslojím rokytenské slepence karbon Stefan C bazálni červenohnědě s balinskými slepenci rokytenské slepence 13 Tab. 2. Litostratigrafie boskovické brázdy (Nehyba, 2001) Lithostratigraphy Eastern Thickness [m] L o g A g e U p p e r R e d - Brown Formation Q_ 400 -150O — - - -_-: -._;::^Ko O O O O CLO . _______ - - - - - : ^ ^ ^ o ^ o ^ o p g : " - .-_?s°s°s°§#í > i O O O j í . .— O o o o o o cľo -rí__#.f|eS_ci o „ o , o X o " o „ o „ o X ( A U T U N I A N P s d o c h o v Formation Q_ 100 0-í°o°o°o0 oS°2 . . . . 3 # b 0 o ? < _ S W A U T U N I A N R o s i c e - O s i a v a n y Formation Q_ 4 Ü 0 - •- — — - ^ 6 Š # § Š < S T E P H A N I A N Lower R e d - B r o w n Formation 300 ; v r-r. !*/' í ' \ .' y . . . ; , » « < S T E P H A N I A N Crystallina b a s e m e n t ; v r-r. !*/' í ' \ .' y . . . ; , » « < P R E C A M B R I A N B o s k o v i c e B a s i n j J Quaternary "~] Tertiary marine to freshwater strata | Mesozoic marine strata J Pennsylvania!! • Permian ncn marine deposits j folded Palaeozoic strata j Moldanubian metamorphics ] Proterozoic metasediments LV vV wV J volcanic rocks \ * x | E.Palaeozoic granite |:_;_;*| E.Palaeozoic diorite and gabbro ] ultrabasic rocks major faults - - - inferred faults ^S>^Tisnpv • localities • towns Obr. 1. Geologie boskovické brázdy (Šimůnek a Martínek, 2008) 3.2.1. Přehled studia boskovické brázdy Nejstarší poznatky z geologie boskovické brázdy se vztahují především k rosicko-oslavanské pánvi, především díky nálezu černého uhlí, jehož těžba je datována již kolem roku 1760 (Malý, 1966). 14 Mapovací práce oblasti západomoravského krystalinika prováděl již rakouský Říšský geologický ústav (Suess, 1912) na počátku 20. stol. Malý (1993) uvádí, že na tyto práce navazuje K. Zapletal, který se trvale zabýval problematikou boskovické brázdy a zajímal se o nové geologické poznatky z oblasti báňské činnosti v rosicko-oslavanské pánvi. Postupem času se provádělo ověření ložiska v rosicko-oslavanské pánvi ve směru s., j., v. a docházelo k podrobnému ložiskovému průzkumu pod vedením L. Malého, a to v letech 1955-1987. Byla také věnována pozornost geologické stavbě podložních jednotek a byla studována charakteristika uhlí jak z hlediska genetického, tak z hlediska chemicko-technologického. Provádělo se studium stavby uhelných slojí, sledování stavu prouhelnění slojí v různých hloubkových intervalech, věnovala se pozornost vývoji popelnatosti ve vztahu ke strukturnímu vývoji ložiska, studiu litostratigrafie Stefanu a spodního autunu, geotektonické analýze ložiska, geochemickému studiu permokarbonských sedimentů a studiu sekundárního uranového zrudnění permokarbonu a jeho stratifikace. Radu výsledků a těchto prací publikoval Malý v letech 1955-1990 (Malý, 1993). Byly provedeny průzkumy Uranového průzkumu. Petrografický a technologický výzkum uhelných slojí realizovala katedra geologie nerostných surovin VSB v roce 1967. Mísař et al. (1983), Malý (1966), Melichar (1995) řešili vývoj geologické stavby západomoravského krystalinika a jeho styk s brněnským masivem a formování strukturní predispozice nejmladšího paleozoika. Novější poznatky o strukturní stavbě boskovické brázdy přinesla měření aparaturou Vibroseis v 80. letech. Měření přineslo souborný pohled na hlubinnou stavbu boskovické brázdy a jejich okrajových jednotek (Stelcl et al., 1983). 3.2.2. Tektonika boskovické brázdy Podle Jaroše a Mísaře (1967) probíhal tektonický vývoj během starovariského období tak, že klesala brněnská kra a tlak vyvíjela z. kra a naopak během mladovariského období relativně klesala z. kra a stlačení sedimentačního prostoru způsobila v. brněnská kra. Malý (1966) vysvětluje tektonickou stavbu boskovické brázdy tak, že permokarbonské sedimenty byly stlačeny brněnskou vyvřelinou vystupující podél východní okrajové dislokace a krystalinikem Českomoravské vrchoviny. Malý (1966) rozděluje tektonické pochody v boskovické brázdě z časového hlediska na pochody předsedimentační, synsedimentační a postsedimentační. Předsedimentační tektonické pochody ovlivnily morfologii dna budoucí sedimentační pánve a opětovně se oživily v období synsedimentačním. Současně s těmito pochody byly permokarbonské vrstvy lokálně i vztyčeny a docházelo k vynoření ker devonských a kulmských sedimentů pláště brněnské vyvřeliny z podloží permokarbonských sedimentů. Západní transgresní plocha byla uložena do různého úklonu, s generelně zachovávajícím se poklesem úklonu ve směru od severu k jihu. Tato plocha byla porušena řadou poklesových dislokací, nebo přesmykových, především diagonálního charakteru. V oblasti rosicko-oslavanské pánve jsou příčné dislokace omezeny na okraje brázdy. Při 15 západním okraji příčná tektonika vyznívá a dosahuje maximálního příčného rozsahu bazálni sedimentace karbonu - I. sloj. Tektonická stavba měla podle Malého (1966) vznikat v období sálské fáze. Dopita et al. (1985) doplňuje, že sedimentace začala ve Stefanu C na omezeném území na J boskovické brázdy na Rosičku a Oslavansku. Osa této pánve byla protažena sz. směrem a ležela mezi Rosicemi a Náměští nad Oslavou. Nerovnosti pánevního dna způsobené rozdílnou odolností podložních hornin vůči předsvrchnostefanské denudaci se postupně vyrovnávaly při ukládání bazálního červenohnědého souvrství. Z těchto proluviálních a fluviatilních klastik se v prostředí rozsáhlého zarůstajícího jezera na akumulační plošině postupně vyvinul šedý uhlonosný komplex rosicko-oslavanské souvrství. Obsahuje dobyvatelné sloje s vulkanogenními vložkami v nejspodnější sloji a v jejich meziloží. Většina autunských červených sedimentů v nadloží I. sloje se ukládala v již odlišně formované pánvi, protažené k J a výrazně k SSV. Tvoří je arkózové pískovce a arkózy s polohami slepenců a jemná klastika s polohami šedých aleuropelitů s bituminózními slínovci. Celý tento komplex klastik je při v. okraji pánve nahrazen hrubými brekciovitými slepenci, tzv. rokytenskými slepenci. Ty dokládají synsedimentární vyklenování původního zdrojového území ležícího v bezprostředním sousedství pánve na V. Směrem k Z přecházely proluviální sedimenty do fluviolakustrinních uloženin. Základním prostředím byla patrně bezodtoká kontinentální pánev s nepříliš rozsáhlou, spíše však lineárně protaženou akumulační plošinou. Petránek a Pouba (1953) se domnívají, že na stáčení osy sedimentační pánve v oblasti rosickooslavanské se podílelo střídavé oživování starších strukturních linií západomoravského krystalinika. Litostratigrafický vývoj brázdy podmínily především oživované okrajové diagonální a příčné tektonické struktury. Poklesy dna sedimentační pánve byly vázány na zdvih v. odnosové oblasti. Melichar (1995) si povšiml, že pokud sledujeme boskovickou brázdu podélně, zjistíme v tomto směru výraznou symetrii. Od středu k okraji pánve a tím i od nadloží do podloží se zobrazují tři různé hloubkové úrovně (strukturní patra), kterými jsou permokarbonské sedimenty boskovické brázdy, moravikum a kulmské sedimenty místy spojené s paleozoickými karbonáty. Boskovickou brázdu lze chápat jako kořenovou zónu kulmských příkrovů, a to nejspíše příkrovu východojesenického kulmu, který strhával ze svého podloží šupiny s karbonátovým vývojem devonu-spodního karbonu. Melichar (1995) se pokusil určit charakter napěťového režimu struktury boskovické brázdy, přičemž bral v potaz několik skutečností, a to, že boskovická brázda není jedinou pánví tohoto typu, další skutečností je i to, že období sedimentace v brázdách je spojeno s vulkanickou činností, což podporuje představu horizontální extenze a vylučuje současný vznik přesmyků v oblasti, i když v různých částech orogénu je to možné (předpolí orogénu). Nemůže být také opomenut fakt, že vrstevnatost sedimentů boskovické brázdy je rotována ze subhorizontální do dnešní polohy s úklonem k východu a to, že v. okraj brázdy je tvořen rokytenskými slepenci, které indukují synsedimentární zaklesávání dna pánve pohybem na zlomu při tomto okraji pánve, tzn., že z. kraje synsedimentárně 16 zakleslá oproti kře v. Mohou nastat dva případy pohybu na tomto zlomu, a to buď k Z ukloněný pokles a tedy extenzní režim nebo k V ukloněný přesmyk spojený s kompresním režimem. Kombinací uvedených faktů lze za příčinu vzniku brázd považovat extenzní režim. Melichar (1995) předkládá schéma vývoje brázdy, který počal předurčením místa brázdy při linii nasunutí západomoravského krystalinika na kulm, pokračoval pravostranným horizontálním posunem podél okrajového zlomu boskovické brázdy a po založení brázdy poklesem na zlomu při v. okraji brázdy v extenzním režimu za současné permokarbonské sedimentace se brněnský masív místy s šupinami devonu - spodního karbonu přesmykl přes permokarbon a vznikly přesmyky a vrásy v permokarbonu. Stáří těchto deformací je poautunské. Obr. 2. Sehemaucký geologický profit ccnlrábii čáslí boskovicko brázdy bez znázorněni mladších přesmyků brněnského masnu přes permokarbon. Vysvětlivky: 1 brněnský masiv. 2 -lišnovské brunidy. 3 - morávní pfikrovy, 4 - kulm. 5 - permokarbon Obr. 2. Geologický profil centrální částí boskovické brázdy bez mladších přesmyků (Melichar, 1995) 17 3.2.3. Sedimentace v rosicko-oslavanské depresi Podle interpretace Malého (1966) započala po vzniku protáhlé intermontánní deprese uvnitř variského orogénu v rosicko-oslavanské příčné depresi sedimentace v nej svrchnějším Stefanu. Západní okraj asymetrické deprese byl mírnější oproti východnímu okraji, který byl tvořen brněnskou vyvřelinou s pláštěm devonských a kulmských sedimentů. Jednotka brněnské vyvřeliny isostaticky stoupala a podmiňovala přínos klastického materiálu do sedimentační pánve. U východního okraje vznikaly výplavové kužele slepenců, které do středu pánve přecházely do jemnozrnnějších souvrství psamopelitického charakteru. Sedimentace v západním pánevním křídle proběhla odlišně. Sedimenty byly jemnozrnnější a vrstevní sled byl pestřejší. Sedimentace v příčné depresi rosicko-oslavanské byla ukončena v závěru spodní červené jaloviny. 3.2.4. Podloží permokarbonu Podle Dopity et al. (1985) je podloží permokarbonu neobyčejně pestré. Tvoří je především metamorfované moldanubikum a moravikum, brněnský masiv a místy i devonské a kulmské sedimenty. Malý (1993) dodává, že je předsedimentační reliéf podloží permokarbonu vj. části boskovické brázdy tvořen bítešskou rulou, svorovou zónou, dvojslídnými rulami a dále na S sérií vranovsko-olešnickou. V j . části v dolu v Oslavanech je ověřeno zakrytí podložní série vranovskoolešnické kulmskými sedimenty. V těsné blízkosti kontaktu vychází v podloží kulmských sedimentů grafitové ložisko čučicko-oslavanské. Podél z. okraje boskovické brázdy je moldanubikum zastoupeno granulity a hadci. Zjištěné příčné z.-v. struktury jsou předpokládány za jednu z linií, která se podílela na propojení sedimentační pánve permokarbonu s oblastí středočesko-sudetskou a spermskými sedimenty v oblasti miroslavské, krhovické a diendorfské kry a tím o možném vzájemném propojení permokarbonu jako souvislého vějíře lemujícího moldanubikum. Permská sedimentace se rozšířila prostřednictvím brázd do oblasti platformy společného předpolí variské soustavy středoevropské a rakousko-slovenské (Malý, 1993). Jiného názoru je Melichar (1995), podle kterého leží v podloží komplexu krystalinik kulmské sedimenty, viz obr. 2. 3.2.5. Vývoj bazálni sedimentace Malý (1993) uvažuje, že v úvodu bazálni sedimentace docházelo k vyrovnávání výškových nerovností dna pánve. Balinské slepence vyrovnávaly výškové rozdíly podmíněné příčnou tektonikou. Při prohlubování pánve docházelo k akumulaci materiálu. Bazálni sedimentaci permokarbonu můžeme charakterizovat jako sedimentaci vyrovnávající nerovnosti reliéfu podložních jednotek. Tyto nerovnosti byly podmíněny elevacemi pásem na styku podložních jednotek, depresemi v tektonických pásmech a strukturní predispozicí pozdějších hlavních strukturních prvků jako např. podél linie 18 hlavního okrajového zlomu. Západní okrajový vývoj je ve znamení uplatňování prvků příčné a diagonální tektoniky. 3.2.6. Vývoj uhlonosné sedimentace Vývoj svrchnostefanské uhlonosné sedimentace proběhl po vyrovnání dna sedimentační pánve bazálni sedimentací balinských slepenců a červených pískovců. Uhlonosné souvrství charakterizuje nepravidelné střídání cyklů slepenec-pískovec-prachovec a pískovec-prachovec a obsahuje polohy s tufitickým materiálem (Malý 1966). Malý (1993) zdůrazňuje, že příčná a diagonální tektonika vytvářejí specifické podmínky pro akumulaci sedimentujíčího materiálu. Proces prouhelnění I. a II. sloje proběhnul tak, že byl úzce spjat s vývojem uhlonosné sedimentace. V raném stadiu po skončení uhlonosné sedimentace Stefanu došlo k pohybům spojeným s přesunem uhlotvomé hmoty provázeným autoplastickými deformacemi. Vývoj spodnoautunské sedimentace byl provázen synsedimentačnímí tektonickými pohyby okrajových jednotek. V závěru spodnoautunské sedimentace proběhlo II. stadium prouhelnění. Subsidence oblasti byla ukončena ve svrchním autunu a mocnost postautunské denudace nepřesáhla 500 m. Podle Dopity et al. (1985) měl vývoj sedimentace podél v. okraje brázdy charakter proluviálních kuželů, které jsou nevhodné pro uhlotvorný proces. Vhodnější pro sedimentaci byly mělké jezerní nádrže s jemně detritickou až pelokarbonátovou sedimentací, které zasahovaly od středu brázdy mezi tělesa proluviálních konglomerátů a dalších sedimentů. Takto končí v. směrem uhelné sloje rosicko-oslavanské pánve. Petránek a Pouba (1953) předpokládají, že pánev byla v úvodu sedimentace bezodtoká nebo že byla odvodňována nejprve k J, následně k S. Ke zvratu došlo výzdvihem v. okrajové jednotky, vývojem výplavového kužele rokytenských slepenců v j . části brázdy. 3.2.7. Uhelné sloje Dopita et al. (1985) deklaruje, že v boskovické brázdě se v rosicko-oslavanské pánvi vyskytují převážně autochtónni čemouhelné humity rosicko-oslavanského souslojí, jež lze sledovat podél z. okraje pánve v délce 8 km. Uhlonosný komplex upadá pod úhlem 25 až 65° k V. Uhlí je kruché, rozdrcené, znečištěné anorganickými proplástky a především stropními aleuropelity. Většinu těžby tvoří uhelný prach, pouze asi 30% je kusové uhlí. Je to čemouhelný metatyp, převážně jde o uhlí páskované. V meziloží slojí byla místy zjištěna zvýšená radioaktivita doprovodných hornin. Malý (1966) definuje v produktivním uhlonosném souvrství stefanského stáří v rosickooslavanské pánvi tři uhelné sloje. Nejsvrchnější I. sloj má největší mocnost, nejlepší kvalitu, dosahuje největšího plošného rozšíření a má tedy největší zásoby uhlí. Vlivem poruchových pásem došlo k rozdělení sloje do několika lávek, kde je čisté uhlí různě znečištěno nepravidelně prouhelněnými sedimenty, jsou to uhelné jílovce, uhelné páskované jílovce, prouhelněné prachovce a šedě slabě 19 prouhelněné jemnozrnné pískovce. Druhá (střední) sloj má menší mocnost a méně kvalitní uhlí než I. sloj. Na stavbě této sloje se mimo uhelných vrstev podílí uhelné jílovce, prouhelněné prachovce a místy uhelné páskované jílovce. Nejnižší třetí sloj má nejmenší mocnost, plošné rozšíření i kvalitu. Je charakteristická až 50 % přítomností prouhelněných jílovců a zelenošedých jílovců. 3.3. Profil u Oslavan Jelínek (2001) se zabýval petrografickou a sedimentologickou charakteristikou profilu u Oslavan. Rozdělil profil na několik částí. Profil začíná sedimentací ve spodním červeném souvrství, pokračuje dále ve spodním šedém souvrství, středním červeném souvrství a je zakončen ve svrchním šedém souvrství. 3.3.1. Bazálni sedimentace ve spodním červeném souvrství Bazálni sedimentace začíná ve svrchním Stefanu a je pro ni charakteristické zarovnávání výškových nerovností dna sedimentační pánve. Zvodnělé gravitační proudy zde transponovaly materiál na velmi krátkou vzdálenost a rychle jej sedimentovaly v podobě aluviálnich kuželů, které nasedají přímo na podložní krystalinikum. Větší obsah hematitového pigmentu zabarvuje tyto bazálni slepence a pískovce dočervena. Mezi hlavní minerály pískovce patří křemen, draselné živce, plagioklasy, muskovit a biotit. Sedimenty jsou tvořeny horninami z nejbližšího okolí (neopracované úlomky granitoidních hornin, svory a kvarcity, které odpovídají horninám podložní svorové zóny a moravika). Minimálně jsou zde také obsaženy vulkanity (Jelínek, 2001). 3.3.2. Sedimentace ve spodním šedém souvrství Tato sedimentace probíhala jak ve svrchním karbonu-stefanu, tak i ve spodním permu-autunu. Po předchozím vyrovnání dna bazálními sedimenty a sedimentace fluviálního systému ve spodním červeném souvrství následuje fluviální vývoj, který přechází do deltového a jezerního s vývojem uhelných slojí. Uplatňovala se zde pomalejší sedimentace (hlavně při sedimentaci uhelných slojí) z volného vodního prostředí. Paleogeografický model ukládání spodního šedého souvrství podle Nehyby (2001) je zobrazen na obr. 3. Převažujícími typy sedimentů jsou pískovce, prachovce a jílovce. Prouhelněné jílovce přecházejí do uhelných slojí. V profilu lze nalézt i polohy s výrazněji zastoupeným tufitickým materiálem (Jelínek, 2001). V sedimentech se objevuje materiál pocházející z větší vzdálenosti. V této fázi sedimentace se začalo uplatňovat i moldanubikum jako jeden ze zdrojů klastického materiálu. Hlavní minerály nacházející se v pískovcích jsou opět křemen, draselné živce, plagioklasy, muskovit a biotit. Z litologické náplně sedimentů jsou zde časté granitoidní horniny, vulkanity, kvarcity, místy jsou přítomné kulmské droby (Jelínek, 2001). 20 Obr. 3: Paleogeografický model ukládání spodního šedého souvrství (Nehyba, 2001) 3.3.3. Sedimentace ve středním červeném souvrství Sedimentace probíhala ve spodním permu-autunu. Jedná se o pokračování sedimentace deltové ajezerní. Nehyba a Mastalerz (1997) zpracovali z tohoto souvrství sedimentologický profil, zaměřili se na pozici I. obzoru bituminózních slínovců a popsali depoziční sekvenci, která má cyklickou stavbu. Sekvence je rozdělena do tří segmentů, které odráží tři hlavní fáze vývoje jezera: transgresivní segment, segment otevřeného jezera a regresivní segment. Transgresivního segment je tvořen sedimenty příbřežní bahnité plošiny, sedimenty delty a vyšší části segmentu poukazují na opakované vynořování depozičního povrchu. Sedimenty otevřeného jezera jsou složeny především z břidlic. Regresivní segment je typický řadou drobných, nahoru hrubnoucích sekvencí. To odpovídá příbřežní zóně. Sedimentace v této části profilu je tedy velmi klidná, sedimenty jsou poměrně jemnozrnné a mají ve většině případů načervenalou barvu. Sedimenty jsou tvořeny pískovci, prachovci, jílovci a břidlicemi. Mezi hlavní minerály tvořící pískovce této oblasti patří křemen. V tomto souvrství se úlomky hornin vyskytují jen ojediněle, a to především v hruběji zrnité spodní části souvrství. Ve svrchních částech většinou chybí. Z litologického hlediska se jedná opět hlavně o horniny granitoidního charakteru, kvarcity a vulkanity (Jelínek, 2001). 3.3.4. Sedimentace ve svrchním šedém souvrství Sedimentace probíhá ve spodním permu-autunu a představuje zpětný návrat k sedimentaci fluviální. Na bázi jednotlivých koryt lze nalézt četné projevy pánevního kanibalismu - útržky starších sedimentárních hornin i uhlí. Sedimentace je charakteristická výskytem četných nahoru se zjemňujících sekvencí - koryt paleotoku. Jedná se o sedimentaci šedě zbarvených pískovců a břidlic. Klastický materiál je v této části profilu opět hruběji zrnitý, klasty minerálů jsou ostrohranné a větší než v předchozích částech profilu. Uplatňují se vzdálenější zdroje sedimentace 21 (moldanubikum). Minerální složení je v tomto souvrství bohatší (křemen, velká zrna draselného živce, muskovit, biotit a amfibol, turmalíny). Zastoupení úlomků hornin j e v pískovcích této části souvrství poměrně hojné (Jelínek, 2001). 3.3.5. Gamaspektrometrie profilu u Oslavan Profil byl orientačně gamaspektrometricky proměřen (Jelínek, 2001) a bylo pozorováno, že obsahy draslíku jsou poměrně rozkolísané. Menší obsahy K by značily větší zralost sedimentů a naopak větší obsahy K zase menší zralost a horší vytřídění. Problém s touto interpretací je u spodního červeného souvrství, kde je K zastoupen poměrně málo. Tento fakt mohl být ale ovlivněn menším počtem měření. Ve spodním šedém souvrství již větší obsahy K odpovídají místy hrubším sedimentům. Oproti tomu malé obsahy K ve středním červeném souvrství odpovídají jezerní sedimentaci této části profilu. Ve svrchním šedém souvrství pak můžeme vidět přechod od jezerní sedimentace k sedimentaci říční, kdy na začátku sedimentace jsou obsahy K poměrně nízké a s vývojem říční sedimentace náhle vzrůstají. Hodnoty uranu (v ppm) jsou v průměru poměrně vyrovnané mezi jednotlivými souvrstvími. V jednotlivých částech profilu byly ale naměřené hodnoty uranu značně rozkolísané. Na obr. 4. ukazujícího graf průběhu U v profilu bylo pro příliš velké hodnoty vypuštěno měření I. uhelné sloje. U v profilu podbžníj sp.červené 19 25 31 37 s p. šedé 43 49 55 61 67 73 stř.červené sv.šedé číslo měření Obr. 4. Průběh U v celém profilu dle Jelínka (2002) 22 4. Uran a jeho akumulace v permských a karbonských sedimentech Uran vytváří velmi rozmanité formy koncentrací v různých geologických jednotkách a různých typech hornin zemské kůry. Jeho charakter a značná mobilita byly příčinou toho, že tento prvek byl v průběhu vývoje a přetváření zemské kůry opakovaně vracen do magmatogenních, metamorfních a sedimentogenních procesů. Velmi rozmanité možnosti redistribuce uranu v zemské kůře, různé možnosti kombinace těchto pochodů, jejich následnost a překrývání a zastírání předchozích procesů procesy mladšími jsou příčinou toho, že dosud neexistuje všeobecně přijatelná genetická klasifikace uranových ložisek. Vznik ložiskových akumulací uranu je výsledkem složitého a dlouhodobého procesu geochemické diferenciace zemské kůry, na němž se podílely jak faktory endogenní, tak exogénni. Uranová ložiska lze klasifikovat dle geologického prostředí: typ unconformity (rozhraní různých geologických prostředí), uranonosné pískovce, uranonosné konglomeráty, žilná ložiska, komplex brekcií, ložiska v intruzivních horninách, uranonosné fosfáty, vulkanogenní ložiska, kontaktně metasomatická ložiska, uranonosné uhlí a černé břidlice (Aichler et al, 2003). Ložiska svázaná s uhlonosnými vrstvami permokarbonských sedimentů jsou např. situována v jihozápadním křídle vnitrosudetské pánve. Kromě uhelných slojí byly zjištěny zvýšené akumulace uranu i v jílovcích, pískovcích a konglomerátech. Příkladem ložiska pískovcového typu permokarbonských pánví je ložisko Radvanice ve vnitrosudetské pánvi. Zrudnění je zde vázáno na uhelné sloje. Vytváří stratiformní deskovitá tělesa, bilanční zrudnění se koncentrovalo do nepravidelných čoček o mocnosti do 0,2 m a ploše několik dm až desítek m2 . V čočkách bylo uranové zrudnění rozděleno podél vrstev ve formě proužků o mocnosti od zlomků mm do 7-8 mm a také ve formě konkrecí nebo rovnoměrných vtroušenin orientovaných rovněž po vrstvách. Systém rudných čoček vytváří na uranonosných uhelných slojích zrudněla pásma protažená různým směrem. Z uranových minerálů byly na ložisku popsány uraninit, který je jemně rozptýlen v uhelné hmotě, dále uranové černě, soddyit, sklodowskit. Z neuranových rudných minerálů jsou přítomny pyrit, galenit, sfalerit, vyj. chalkopyrit. Hlavní užitkovou složkou na ložisku je uhlí. Stáří uranového zrudnění nebylo stanoveno. Dalším příkladem je ložisko Rybníček, kde se uranové zrudnění vyskytuje v uhelné sloji i v arkózových pískovcích v těsném nadloží sloje ve formě čoček a nahloučenin (Aichler et al. 2003). Kříbek et al. (2005) při studiu uranového ložiska Rožná spojuje vznik uranové mineralizace ložiska s předpokládanou infiltrací bazénových vod svrchnostefanských a autunských pánví (např. boskovická brázda) do hornin krystalinického fundamentu v podmínkách rychlého výstupu nebo poklesu jednotlivých kôrových bloků a propagace dříve založených zlomových struktur do spodnějších částí kůry. V těchto podmínkách hluboce pronikající pánevní vody extrahovaly uran z akcesorických minerálů hornin moldanubika. Hlavním zdrojem uranu byl zřejmě monazit, i další minerály jako allanit, titanit nebo zirkon. 23 5. Metodika práce Terénní studium Jako podklad pro terénní studium lokalit radioaktivních anomálií u obce Oslavany v rosickooslavanské pánvi posloužily mapy distribuce přírodních radioaktivních prvků získané leteckou geofyzikou firmy Miligal, s.r.o. (Gnojek, 2005). Na základě těchto map byly anomálie v terénu identifikovány jako uhelná sloj a halda strusky. Na obou lokalitách byly pomocí přenosného gamaspektrometru Rt-230 se zabudovanou GPS změřeny koncentrace K, U a Th. Z obou lokalit byly odebrány vzorky. Lokality i vzorky byly zdokumentovány digitálním fotoaparátem Panasonic DMC- LS2. Laboratorní studium Odebrané vzorky byly v laboratoři podrobeny přesnějšímu měření radioaktivity v laboratorním gamaspektrometru. Vzorky č. 6, 7, 8 a 9, tj. struska z haldy, byly před vložením do laboratorního gamaspektrometru vysušeny v sušičce a poté sítováním rozděleny na frakce nad 20 mm, 20-7 mm, 7-2 mm a pod 2 mm. Ze všech vzorků hornin odebraných ze slojí a z kusového skla z haldy byly panem J. Povolným na Ústavu geologických věd M U v Brně zhotoveny leštěné výbrusy. Ty posloužily ke studiu vzorků jak polarizačním mikroskopem, tak elektronovou mikrosondou. Optická mikroskopie Pro zjištění mikrostruktury vzorků bylo použito polarizačního mikroskopu JENALAB firmy ZEISS Germany. Fotodokumentace výbrusových preparátů byla provedena digitálním fotoaparátem značky Olympus C-5060. Elektronová mikroanalýza (EMS) Chemické analýzy minerálů byly provedeny na elektronové mikrosondě CAMECA SX 100, na společném pracovišti Ústavu geologických věd, PřF M U a CGS v Brně. Urychlovací napětí 15 keV a proud svazku 20 nA pro spinělidy, sulfidy a monazit, 10 nA pro silicidy, průměr svazku pro spinelidy, sulfidy, monazit a silicidy byl 4 um. Vzorec monazitu byl vypočítán normalizací na 4 kyslíky. 24 6. Výsledky 6.1. Charakteristika lokalit radioaktivních anomálií u obce Oslavany Na základě map odhalujících distribuci radioaktivních prvků v rosicko-oslavanské pánvi (Příloha III, A., B., C.) byly v okolí Oslavan vytipovány dvě lokality s anomálně vyššími koncentracemi U, Th a K (Příloha I, A.). Tyto anomálie byly terénními pracemi identifikovány jako výchozy slojí a halda elektrárenské strusky. Lokalita výchozů slojí se nachází na s. okraji obce Oslavany při úpatí kopce na levém břehu řeky Oslavy, v blízkosti bývalého dolu Nosek. Z této lokality byly odebrány vzorky č. 1 (jílová břidlice), č. 2 (uhelný jílovec), č. 3 (jílová břidlice) a č. 4 (pískovec). Z druhé lokality, haldy elektrárenské strusky, která se nachází na v. okraji obce Oslavany, na levém břehu řeky Oslavy, byly odebrány vzorky č. 5 (sklo o rozměrech 10 x 10 x 10 cm) a vzorky č. 6., 7., 8., 9. (struska). 6.2. Petrografická charakteristika jednotlivých hornin Lokalita výchozů slojí (Příloha I, Fototabule č. 1, A.) Z lokality výchozů slojí byly odebrány 4 vzorky: Vzorek č. 1 (jílová břidlice) (Příloha I, Fototabule č. 1, B.) - hornina je tmavě šedá, jemnozrnná s jemným páskováním, rozpadává. Vzorek č. 2 (uhelný jílovec) (Příloha I, Fototabule č. 1, C.) - hornina je tmavě šedá, jemnozrnná s načervenalými pásky. V uhelném jílovci byla popsána žilka limonitu (Příloha I, Fototabule č. 1, D., E., F., G.), která byla dále podrobena zkoumání v rámci analýzy celého výbrusu vzorku č. 2 na elektronové mikrosondě. Ve vzorku byly el. mikrosondou určeny minerály zirkon amonazit (Příloha II, A.). V monazitu podle analýzy převládá obsah Th nad U (Příloha IV, A.). Na vzorku č. 2 byla provedena distribuce U (Příloha II, B.). Větší hustota zobrazených bodů v Příloze II, B. představuje větší koncentraci U v daném místě. V tomto případě korelovala zvýšená koncentrace U s polohou limonitové žilky (Příloha II, A., B.) a s monazitem, naopak v zirkonu nebyl žádný U detekován. Vzorek č. 3 (jílová břidlice) (Příloha I, Fototabule č. 1., H.) - hornina je tmavě šedá, jemnozrnná s načervenalými pásky. Vzorek č. 4 (pískovec) (Příloha I, Fototabule č. 1, I.) - hornina je světle šedá, jemně zrnitá, nepatrně paralelně zvrstvená, klasty jsou jemné do 0,5 mm. Obsahuje křemen, K-živec, plagioklas, muskovit, pásek jílovce o mocnosti 2 mm (Příloha I, Fototabule č. 1, J., K., L., M.). Lokalita halda elektrárenské strusky (Příloha I, Fototabule č. 2, A.) Výbrus ze vzorku č. 5 - sklo z haldy elektrárenské strusky (Příloha I, Fototabule č. 2, B.) byl analyzován jak opticky, tak na elektronové mikrosondě. Optickým studiem bylo zjištěno, že se jedná o poměrně homogenní sklo. S pomocí EMS bylo zjištěno, že vedle skla se ve vzorku vyskytují 25 i krystalické fáze (Příloha II, C , D., E.). Byly analyzovány 3 body (Příloha II, C). Výsledky chemické analýzy těchto tří bodů jsou uvedeny v Příloze IV, B. Bod č. 1 představuje spinelid, bod č. 2 zachycuje chemický stav skla v těsné blízkosti spinelidu a bod č. 3 zachycuje chemický stav skla ve větší vzdálenosti od spinelidu. Další fáze již nebyly analyzovány kvantitativně. Elektronovou mikrosondou bylo zjištěno, že Uje ve vzorku rovnoměrně distribuován. Vzorek č. 6 (porézní struska) (Příloha I, Fototabule č. 2, C.) byl rovněž analyzován na elektronové mikrosondě, kde byly mimo spinelidu detekovány i útvary Fe-Si a Fe-S fází (Příloha II, F.), chemismus těchto fází je zachycen v tabulce v Příloze IV., C. a Fe-P fáze (Příloha II, G. a Příloha IV, B.). Silikáty, sulfidy a fosfity železa jsou nerovnoměrně rozmístěny v homogenní hmotě okolního skla. Uran opět nejeví tendenci ke koncentraci ani ve skle ani v novotvořených fázích. 6.3. Gamaspektrometrie Přenosným gamaspektrometrem byly měřeny koncentrace K, U a Th na výchozech slojí u poloh, z nichž byly odebrány vzorky č. 1 (jílová břidlice), č. 2 (uhelný jílovec) a na elektrárenské haldě u kusového skla. Laboratorním gamaspektrometrem byly měřeny koncentrace uvedených prvků u všech odebraných vzorků. Po přeměření vzorků gamaspektrometry bylo zjištěno nepřesné měření K u přenosného gamaspektrometru způsobené chybným nastavením SW přístroje. Chybné nastavení bylo společností, která přístroj vyrábí, potvrzeno. Proto se interpretace výsledků této práce opírá především o data zjištěná gamaspektrometrem laboratorním. Koncentrace uranu Jak vyplývá z hodnot uvedených v Příloze V, A., největší koncentrace U byla naměřena ve vzorku č. 1 (jílová břidlice) a ve vzorku č. 4 (pískovec). Skla a strusky z haldy elektrárenské strusky mají vesměs nižší koncentraci U než horniny ve slojích. Koncentrace thoria Koncentrace Th jak ve slojích, tak na haldě je nižší, než koncentrace U. Z naměřených hodnot ale také vyplývá, že koncentrace Th ve skle a strusce z haldy el. strusky je vyšší, než koncentrace Th ve slojích. Hodnoty naměřených koncentrací U a Th laboratorním gamaspektrometrem jsou přehledně znázorněny v tabulce v Příloze V, A. a v grafu v Příloze V, B. 26 7. Diskuse Největší koncentrace U byla naměřena ve vzorku č. 1 (jílová břidlice) a ve vzorku č. 4 (pískovec). Skla a strusky z haldy elektrárenské strusky mají vesměs nižší koncentraci U než horniny ve slojích. Koncentrace Th jak ve slojích, tak na haldě je nižší, než koncentrace U. Z naměřených hodnot ale také vyplývá, že koncentrace Th ve skle a strusce z haldy el. strusky je vyšší, než koncentrace Th ve slojích. Nabízí se vysvětlení této disproporce, že uhlí spalované v elektrárně pocházelo z různých míst rosicko-oslavanské pánve, kde mohou být koncentrace U a Th v jiném poměru, než ve vzorcích odebraných pro potřebu této práce, a tudíž jim poměr koncentrací U a Th na haldě nemůže odpovídat. Alternativou může být to, že část U byla vázána nájemnou frakci popílků, která pří spalování unikla do ovzduší a nestala se tak součástí strusky. Podle distribuce U provedené el. mikrosondou na vzorku č. 2 bylo nejvíce U nakoncentrováno do žilky limonitu a do monazitu, naopak v zirkonu nebyl U detekován vůbec. Chemická analýza monazitu ukázala, že v monazitu převládá obsah Th nad U (Příloha IV, A.), což neodpovídá poměru těchto prvků v hornině jako celku. Předpokládá se tedy, že monazit není zdrojem radioaktivity uhelného jílovce. Lze tedy vyvodit, že koncentrace uranu v hornině není primární, tzn., že nebyl do horniny přinesen klasticky, ale že se uran v hornině vyskytl později v důsledku diagenetických či alteračních pochodů. Co se týká strusky jsou uran a Th vázány ve skle, nemají tendenci se koncentrovat a jsou díky tomu bezpečně fixovány a neohrožují svoje okolí. 27 8. Závěr V této bakalářské práci byly studovány uhelné sedimenty a struska jižní části boskovické brázdy v rosicko-oslavanské pánvi u obce Oslavany. Na základě map distribuce přírodních radioaktivních prvků byly v terénu identifikovány lokality radioaktivních anomálií uhelná sloj a halda elektrárenské strusky. Na obou lokalitách byly pomocí přenosného gamaspektrometru změřeny koncentrace K, U aTh a zobou lokalit byly odebrány vzorky, jenž byly dále podrobeny přesnějším měřením v gamaspektrometru laboratorním. Vzorky byly zdokumentovány, popsány a vybrané vzorky byly analyzovány na elektronové mikrosondě. Porovnáním koncentrací U a Th ve vzorcích ze slojí a z haldy bylo zjištěno, že: vzorky ze slojí vykazují vyšší koncentraci U (13-48 ppm), ale nižší koncentraci Th (5-16 ppm), než vzorky z haldy (12-17 ppm U, 14-21 ppm Th), koncentrace U a Th v různých frakcích strusek z haldy se od sebe zásadně neliší (12-14 ppm U, 14-18 ppm Th), ve vzorku uhelného jílovce z lokality slojí se U koncentruje do polohy s limonitem, detekovaný monazit vykazuje vyšší poměr Th/U, než hornina jako celek a v zirkonu se U nekoncentruje vůbec, se U ve vzorku skla z haldy elektrárenské strusky nekoncentruje v žádném z útvarů v něm se vyskytujících (spinelidy, silikáty, sulfidy a fosfity železa), ale je distribuován zcela rovnoměrně v celé mase skla. 28 9. Literatura: Aichler J., Alex J., Aulický R., Badár J., Bednařík P., Beran P., Bernard P., Bernatík L., Biolková J., Břehovský S., Cimala Z., Dopita M . , Forint P., Grygar R., Grygárek J., Hájek A., Havelka J., Hejnic O., Holub M . , Iványi K., Jangl L., Kafka J., Kafka T., Karas M . , Kavalec J., Kolek M . , Komínek J., Konečný P., Kopecký P., Kopečný K , Kotris J., Kouřil Z., Krákora P., Křížek J., Kulhánek J., Kursa M., Kyncl S., Litochleb J., Majer J., Makarius R., Malý R., Matoulek M . , Mitáš J., Neuhauser F., Nováček K , Novák L., Paděra Z., Palaš M . , Pokorný J., Pošmourný K , Pmner V., Raszka K , Rudajev V., Rychtařík T., Sadílek P., Scharm B., Scharmová M., Smetana J., Sokol M . , Staněk V., Suček P., Svoboda V., Škvor K , Snajdr L., Stádler J., Suráň J., Švanda G., Tací A., Tejml V., Trnka P., Trojáčková K., Uhlík M . , Valta J., Vebr Z., Veselý P., Vidlář J., Vostarek P., Zelinger O. (2003): Rudné a uranové hornictví České republiky. — Anagram. Praha. Boháč P., Kolář J. (1996): Vyšší geomorfologické jednotky České republiky, mapová příloha 1:500 000. — Český úřad zeměměřický a katastrální. Praha. Demek J., Balatka B., Czudek T., Láznička Z., Linhart J., Loučková J., Panoš V., Raušer J., Seichterová H , Sládek J., Stehlík O., Štelcl O., Vlček V . (1965): Geomorfologie českých zemí. —Nakladatelství československé akademie věd. Praha. Dopita M . , Havlena V., Pešek J. (1985): Ložiska fosilních paliv. — Nakladatelství technické literatury. Praha. Gnojek I. (2005): Geofyzikální podklady z vybraného úseku rosicko-oslavanské pánve. — Miligal s. r. o. Brno. Havlena V. (1983): Sepětí uhelných pánví českého masívu s jeho základní strukturou. — In: Malý L. (ed): Problematika geologické stavby uhelných ložisek ve velkých hloubkách, 23-30. Zbýšov u Brna. Chlupáč I., Brzobohatý R., Kovanda J., Straník Z. (2002): Geologická minulost České republiky. — Akademie věd ČR. Praha. Jaroš J., Mísař Z. (1967): Problém hlubinného zlomu boskovické brázdy. — Sbor. geol. věd, G, 12, 131-147. Praha Jelínek F. (2001): Provenience pískovců boskovické brázdy v její jižní části. — MS, Diplomová práce, Katedra geologie a paleontologie, PřF MU. Brno. Kříbek B., Hájek A., Dobeš P., Filip J., Holeczy D., Jehlička J., Leichmann J., Ondruš P., Pašava J., Pudilová M . , René M . , Scharm B., Scharmová M . , Sulovský P., Urban O., Veselovský F., Zimák J., Žák K. (2005): Uranové ložisko Rožná. — Česká geologická služba. Praha. 29 Malý L. (1966): Rosicko-oslavanským uhelným revírem. — Okresní pedagogické středisko Brno venkov. Brno venkov. Malý L. (1993): Formování sedimentační pánve permokarbonu boskovické brázdy a vývoj svrchnostefanské sedimentace v rosicko-oslavanské pánvi. — In Přichystal A., Obstová V., Suk M . (eds): Geologie Moravy a Slezska, 87-99. Brno. Melichar R. (1995): Tektonický význam boskovické brázdy. — In: Otava J., Hanzl P. (eds): Geologické výzkumy na Moravě a ve Slezsku v roce 1994, 64-66. Brno. Mísař Z., Dudek A., Havlena V., Weiss J. (1983): Geologie ČSSR I. - Český masív. — Státní pedagogické nakladatelství. Praha. Müller P., Novák Z., Bubík M . , Buriánková K., Čurda J., Eliáš M . , Gilíková H., Gregerová M . , GrymV., Hanák J., Hanzl P., Havlíček P., Hrádek M . , Kadlec J., Krejčí O., Květoňová E., Melichar R , Müller V., Mullerová H , Novák M., Otava J., Pálenský P., Petrová P., Píše J., Sedlák J., Šmerdová B., Valoch K., Vít J. (2000): Geologie Brna a okolí. — Český geologický ústav. Praha. Nehyba S., Mastalerz K. (1997): Příspěvek k poznání jezerní sedimentace v boskovické brázdě. — Geologický výzkum na Moravě a ve Slezsku v roce 1996. Brno. Nehyba S. (2001): Excursion guide to 9t h coal geology Conference. — MS. Praha. Suess F. (1912): Die Moravischen Fenster und Ihre Beziehung zum Grundgebirge des hohen Gesenke. — K. U. K. Hof-und Universitätsbuchhändler, 1-91. Wien. Petránek J., Pouba Z. (1953): Zpráva o výzkumu permokarbonských slepenců v jižní části boskovické brázdy. — Věst. Ustř. úst. geol., 28,161-164. Praha Šimůnek Z., Martínek K. (2008): A study of Late Carboniferous and Early Permian plant assemblages from the Boskovice Basin, Czech Republic. — Review of Palaeobotany and Palynology 152, 237-269. Amsterdam. Štelcl J., Malý L., Weiss J. (1983): K problematice hlubší stavby rosicko-oslavanské pánve. — In: Malý L. (ed): Problematika geologické stavby uhelných ložisek ve velkých hloubkách, 173-174. ZbýšovuBrna. 30 Prílohy Příloha I: Mapa lokality, fotodokumentace lokality, horniny, mikrostruktury Příloha II: Výsledky z el. mikrosondy Příloha III: Mapy koncentrací U, Th, K Příloha IV: Tabulky s chemismem Příloha V. Gamaspektrometrie 31 Příloha I: Mapa lokality, fotodokumentace lokality, horniny, mikrostruktury Fototabule č. 1 D. Vzorek č. 2 XPL (foto: J. Leichmann) E. Vzorek č. 2 PPL (foto: J. Leichmann) F. Vzorek č. 2 X P L (foto: J. Leichmann) G. Vzorek č. 2 PPL (foto: J. Leichmann) 33 H. Vzorek č. 3 jílová břidlice - uhlí, výchozy slojí I. Vzorek č. 4 pískovec, výchozy slojí L. Vzorek č. 4 XPL - pásek jílovce M . Vzorek č. 4 PPL - pásek jílovce (foto: J. Leichmann) (foto: J. Leichmann) 34 Fototabule č. 2 Halda elektrárenské strusky Příloha II: Výsledky z el. mikrosondy A. Vzorek č. 2, uhelný jílovec s monazitem, zirkonem a polohou limonitu - podklad pro distribuci U, výchozy slojí, (foto P. Gadas) 1.7 200. u-m U Ma 15.lt V B. Vzorek č. 2, distribuce U v uhelném jílovci - patrný zvýšený výskyt U v monazitu a poloze limonitu (foto P. Gadas) 36 38 39 Příloha III: Mapy koncentrací U, Th, K ISCHĽMI1KH . Phpodmiiluií Í.J ROH) k j l . i í s n i .WSK.II H!I.VM'.\M\ KtWiTtNfllMT: 1,-KAM" MHltí I JO 0*1 K O N C E N T R A C E U R A N U rJ^£pl(t l£MT|t>ritmr..TiCii ILn( rřTuťuilialiť* JtL L"iOi fK*T7wVjtS vňJ. iai«M"ťU [T-iď.fcSI *.\Ll». V i a L !w Utteu. 1 V Í Ú : A. Mapa koncentrací U v oblasti boskovické brázdy s vyznačením zkoumané oblasti, upraveno podle Gnojka (2005) 40 IV BKHlHOt • ľ!TjJ.<..-. 1 KriM'h.STltMlTmillM Wbtu I-JDUWI KONCENTRACE THORIA 1M U ľi B. Mapa koncentrací Th v oblasti boskovické brázdy s vyznačením zkoumané oblasti, upraveno podle Gnojka (2005) 41 ISťllĽMISK*. • P r é r i i , | U Í Ľ ; . S ROS* k l l . n s l . « » \ ! * A l-HIlVJt PAMF.V KHWÍ'íMlUlt WLWtiKI? Mřmm I Snom KONCENTRACE DRASLÍKU I VIJÍHTT. HJIÍI tVí IIÍ.MHť.l n v r £ m t t : A % t i 3 b É A > - p H l d r i K n i n l A : . k m i U T r r ť J Khlh.MiUiolkl l iPinhn-V UMiWuwnmiJai Hni -Hrii^iUrŕLj U i f U I 'iťi. fintit-.cí--irt, v L u . i tVi\ pnC.lLMh . U ^ h o ^ f c C. Mapa koncentrací K v oblasti boskovické brázdy s vyznačením zkoumané oblasti, upraveno podle Gnojka (2005) 42 Příloha IV: Tabulky s chemismem Monazit - vzorek č.2 1 / 1 . 2 / 1 . 1 /1 . 2 / 1 . P205 31,105 30,957 P 1,128584 1,145515 CaO 1,162 1,209 Ca 0,053355 0,056615 La203 12,432 13,208 La 0,196504 0,212915 Ce203 25,897 26,485 Ce 0,406318 0,423794 Th02 6,8 4,6 Th 0,066316 0,045751 U02 0,396 0,837 U 0,003776 0,00814 PbO 0,135 0,133 Pb 0,001557 0,001565 Y 2 0 3 3,072 2,208 Y 0,07006 0,051355 Si02 0,221 0,23 Si 0,00947 0,010052 Dy203 1,117 0,8 Dy 0,015422 0,011265 Pr203 2,882 2,631 Pr 0,045001 0,041898 Nd203 10,611 10,84 Nd 0,162407 0,169206 Gd203 2,011 1,491 Gd 0,02857 0,021603 Sm203 2,23 2,07 Sm 0,032926 0,03117 Er203 0,205 0 Er 0,00276 0 FeO 0,685 0,146 Fe 0,024549 0,005336 F 0,522 0,538 F 0,070745 0,074361 suma 101,483 98,383 suma 2,318322 2,310542 A. Chemická analýza monazitu ve vzorku č. 2 Spinelidy vzorek č.5 Fosfit vzorek č.6 Vzorek č.5 bod č. 1. bod č.6. bod č. 2. bod č. 3. FeO 60,691 116,008 Na20 2,315 2,138 NiO 0,549 1,319 Si02 53,029 53,343 MnO 0,221 0 AI203 22,184 23,022 Ti02 0,352 0 SrO 0,101 0 MgO 4,715 0 BaO 0 0,109 AI203 25,643 0 P205 0,414 0,397 ZnO 0 0,246 K 2 0 3,974 3,573 Si02 0,112 0 CaO 3,004 3,662 Cr203 2,495 0 FeO 11,842 11,004 CaO 0,077 0,058 PbO 0 0 P205 0 15,13 suma 96,863 97,248 CoO 0,067 0,527 suma 94,922 133,288 B. Chemická analýza bodů 1, 2, 3 ve vzorku č. 5 a bodu 6 ve vzorku č. 6 Sulfid - vzorek č.6 Silicid - vzorek č.6 bod č. 5. bod č. 4. S 10,916 Si 13,639 Fe 78,15 Cr 0,041 Ni 0,113 P 0,661 suma 89,179 Fe 85,544 Ni 0,118 suma 100,003 C. Chemická analýza bodů č. 4, 5 ve vzorku č. 6 43 Příloha V. Gamaspektrometrie Lokalita Oslavany Č. Hornina Laboratorní gamaspektrometr Přenosný gamaspektrometr Lokalita Oslavany vzorku Hornina U v Th v K v U v Th v K v % ppm ppm % ppm ppm Výchozy slojí 1 jílová břidlice 3,96 47,53 12,07 6,8 49,5 25,9 Výchozy slojí 2 uhelný jílovec 3,45 13,18 13,43 5,6 29,7 23,7 Výchozy slojí 3 jílová břidlice 4,45 22,03 16,19 Výchozy slojí 4 pískovec 2,50 36,60 5,24 Halda el. strusky 5 sklo kusové 10x10x1 Ocm 3,30 17,00 21,6 4,1 15,1 29,3 Halda el. strusky 6 struska nad 20mm 2,92 12,43 16,52 Halda el. strusky 7 struska 20-7mm 3,02 14,12 14,35 Halda el. strusky 8 struska 7-2mm 3 13,01 17,64 Halda el. strusky 9 struska pod 2mm 3,01 12,59 17,87 A. Hodnoty naměřených koncentrací K, U, Th gamaspektrometrem 50 I 40 £• 30 £ 20 10 U,Th v uhelných slojích a strusce -Q -O JZ> # «/ # • ri hI • 1 1 i 1 1 U v ppm Th v ppm si? J? ^ jé> ^ J> <ŕ # B. Graf srovnání obsahu U a Th v uhelných slojích a strusce 44