Vedoucí práce: RNDr. Nela Doláková, CSc.
Sedimentace ve vnitrosudetské pánvi probíhala od spodního karbonu (po hlavních orogenních pochodech) až po spodní trias (Tab. 1). Ve svrchní křídě byla obnovena mořskou transgresí a po následné regresi opět ukončena (Tásler el al. 1979).
Podle Havleny (1964) se dnešní vnitrosudetská pánev vyvinula z menší vnitrohorské s osou jihovýchodního směru. Tásler et al. (1979) zjistili, že sedimentární prostor pánve v jednotlivých časových intervalech překračoval dnešní rozsah a pánev byla propojena se sousedními spodnopaleozoickými pánvemi, zejména s podkrkonošskou. Sedimenty spodního karbonu dosahují velkých mocností – až 5 km (Pešek & Sivek 2012). První sedimentační cyklus je kontinentálního charakteru (slepence, droby, pískovce různých barev), ve stupni visé následuje cyklus s mořskou transgresí. Vzniklý záliv má jemnější sedimentaci drob, prachovců, jílovců a karbonátů. Sedimentace je ukončena regresí, při které se ukládaly mělkomořské a později pouze terestrické sedimenty (Pešek et al. 2001). Během namuru a vestfálu se odehrál významný megacyklus reprezentovaný žacléřským souvrstvím (až 1 km mocný), představující cyklické střídání šedých oligomiktních slepenců, pískovců a aleuropelitů s úhelnými slojemi (Havlena 1964, Tásler et al. 1979) (Tab. 1).
Tab. . Stratigrafická tabulka svrchního paleozoika a spodního triasu českého křídla vnitrosudetské pánve, upraveno podle Tásler et al. (1979).
2. Žacléřské souvrství
Žacléřské souvrství je podle Němejce (1958) popsáno jako vestfálské uloženiny českého křídla vnitrosudetské pánve. Pešek (2001) popsal žacléřské souvrství jako sedimenty stáří namur – bolsov, které se ukládaly po hiátu. Tyto uloženiny v okolí Žacléře dosahují mocnosti až 1 km (Pešek & Sivek 2012, Pešek et al. 2001).
Žacléřské souvrství v české oblasti (vrt Š-15 na J od Žacléře) se ukládalo na podloží rýchorského krystalinika (Havlena 1964). Ukládání žacléřského souvrství započalo v období krušnohorské fáze variského vrásnění (Štefek 1996). Oblast se při krušnohorské fázi zdvihla tak, že se deprese stala korytově prohnutou v jihovýchodním směru (Havlena 1964). Při tomto procesu zároveň docházelo k přesunu sedimentačního prostoru z Polska na českou stranu (Štefek 1996). Svrchní hranice žacléřského souvrství tvoří nejvýše ležící šedé polohy aleuropelitů nebo pískovců žacléřského typu v podloží červeně zbarvených hornin odolovského souvrství (Tásler et al. 1979).
Litologický ráz celého souvrství je pestrý, způsobený měnícím se režimem sedimentace v pánvi a jejím okolí, které bylo ovlivněno tektonikou a vulkanismem. Nejvíce jsou zastoupeny psefity 40%. U báze bývají slepence petromiktní, ale směrem do nadloží převládají oligomiktní a rozměr jejich valounů se zmenšuje (Pešek & Sivek 2012). Charakteristický litotyp jsou oligomiktní slepence (jemně zrnité až středně zrnité slepence s pískovcovou, drobovou a jílovitou matrix), pískovce, prachovce a jílovce s uhelnými slojemi (Obr. 1) (Tásler et al. 1979). Bouška & Havlena (1959) popsali typický vrstevní sled cyklů žacléřského souvrství – slepenec (až pískovec), písčitý jílovec, jílovec, stigmáriový jílovec, uhelná sloj a jílovec. Zastoupení uhlí je až 2%, ale u mladších jednotek obsah klesá (petrovické vrstvy). Během ukládání docházelo k opakovaným výlevům a ukládání melafyrových láv, tufů a ojediněle ryolitů. (Tásler et al. 1979).
Nestejnoměrná subsidence pánve vedla k rozrůznění sedimentů do několika příčných depresí, orientovaných kolmo na osu pánve – žacléřskou, markoušovickou a hronovskou příčnou depresi, které jsou odděleny příčnými prahy. Tyto prahy byly hlavními dodavateli zvětralin na začátku sedimentace žacléřského souvrství (Havlena 1964).
V české části pánve bylo žacléřské souvrství, na základě cyklické sedimentace, rozdílu ve složení slepenců a zbarvení hornin původně rozděleno na pět základních vrstev – lampertické, dolské, markoušovické, žďárecké a petrovické (Holub et al. 1965). Novější průzkumy ale prokázaly nesprávnost způsobenou korelací a současné rozdělení žacléřského souvrství je na vrstvy lampertické, dolsko-žďárecké a petrovické (Středa 1972 in Tásler et al. 1979).
Stratigrafický rozsah je větší než v Polsku, kde je mezi walbrzyšským a žacléřským souvrstvím vymezeno bialokamienské souvrství (Tásler et al. 1979, Štefek 1996). Snaha o jeho vymezení na české straně byla potvrzena J. Šetlíkem (in Tásler 1979), který porovnal rostlinné fosílie na obou stranách. Z toho vyplývá, že Polské bialokamienské souvrství má ekvivalent ve spodní slojové skupině lampertických vrstev (v dole Jan Šverma), ale tato část souvrství se litologicky nijak neliší od zbývajících částí lampertických vrstev, a tak byl termín bialokamienské souvrství opuštěn (Tásler 1979).
Sedimentace žacléřského souvrství je cyklická s dvěma vývoji: produktivní a neproduktivní. Cyklicita byla vyvolána diastrofismem pánevního okolí, podle Havleny (1964) byl vliv podnebí malý.
Cykly 1. řádu v žacléřské a hronovské příčné depresi tvoří 2 mezocykly (žacléřský a křenovské a hronovské slepence), představující spodnovestfálský kontinentální megacyklus s vyvinutou spodní (erozní) částí, která je lokálně uhlonosná a s nevyvinutou svrchní – akumulační částí, kterou nahrazují slepencové kužely (Havlena 1964).
3. Flóra permokarbonu
Význačnou rostlinnou složkou svrchního karbonu až spodního permu tvořily rostliny pteridofytní (Němejc 1963). Pteridophyta (kapraďorosty) přestavují vyšší cévnaté rostliny, které se šíří pomocí výtrusů (Řepka & Koblížek 2007). Vyšší cévnaté rostliny jsou popisovány jako veškeré rostliny, jejichž těla dosáhly takové organizační dokonalosti, že jsou schopné samostatné existence v terestrickém prostředí. Jejich těla dospěla v nejrůznější míře k rozlišení v orgány. Orgány pro příjem živin, asimilaci oxidu uhličitého a v orgány, které tyto jednotky propojují – kořeny, listy a stonky. Dále orgány pro nasávání a rozvod živin a vody v těle – cévní svazky. Dříve se k vyšším rostlinám řadily rostliny bryofytní, psilofytní, pteridofytní, gymnospermické a angiospermické (Němejc 1963). Mechorosty se, ale v dnešní době již za vyšší rostliny nepovažují (Dostál 2005).
Pteridophyta je skupina rostlin sdružující tři vývojové linie a jednu vymřelou, na jejichž společném začátku stojí psilofyty. Přestavují vývojový stupeň, pro který je charakteristická rodozměna (střídání pohlavní a nepohlavní generace) s převahou sporofytu nad gametofytem (Novák & Skalický 2012). Sporofyt je zřetelně dělen na kořeny, stonek, listy a uzavřené cévní svazky (Němejc 1963). Pteridophyta členíme do čtyř oddělení: Lycopodiophyta (plavuňovité), Equisetophyta (přesličkovité), Polypoiophyta (kapradinovité) a Progymnospermophyta (prvosemenné) (Dostál 2005).
Lycopodiophyta jsou výtrusné rostliny bylinného vzrůstu. Vymřelé skupiny vytvářely v období permokarbonu bujnou pralesní vegetaci. Tito zástupci dorůstali značných výšek (až 30 m) a jejich kmeny byly nečlánkované s nápadnými jizvami po opadaných listech (Řepka & Koblížek 2007, Němejc 1963). Listy paleozoických zástupců jsou čárkovité, drobné a krátké (Němejc 1963), jsou ale známy i druhy s úzkými, dlouze trávovitými listy (1 m x 1 cm) (Mejen 1973). Podzemní orgán u stromovitých plavuní je znám jako kořenonoše neboli tzv. Stigmata, která jsou opatřena kruhovitými jizvami po cévních svazcích. Mezi nejznámějšími a nejlépe prozkoumanými rody patří Lepidodendron a Sigillaria (Mejen 1973, Němejc 1963).
Equisetophyta přestavují výtrusné rostliny charakterizovány dutými článkovanými lodyhami, v uzlinách přeslenitě větvenými (Mejen 1973, Novák & Skalický 2012). Do dnešní doby přežívá pouze jediný rod Equisetum L. Vyhynulí stromovití, liánovití a bylinní jedinci byly podobně jako stromovité plavuně typickou složkou paleofytika (Němejc 1963). Jeden z nejvýznamnějších vymřelých přesliček je rod Calamites (Dostál 2005). Někteří zástupci již tvořily primitivní semena (Řepka & Koblížek 2007).
Polypodiophyta tvoří monofyletickou skupinu, která se vyvinula z psilofytních rostlin (Dostál 2005). Jsou to rozmanité výtrusné rostliny, které podle Němejce (1963) jsou dnes na vysokém stupni rozvoje stejně jako v období permokarbonu, protože nikdy nedosáhly nějakého společného kulminačního bodu v svém rozvoji. Kapradiny jsou drobné až statné rostliny bylinného, keřovitého a vzácně i stromovitého (subtropické oblasti) vzrůstu. Nečlánkované stonky mají nepravidelné větvení a uspořádané cévní svazky. Listy dorůstají velkých rozměrů a vytvářejí bohatě větvené mohutné vějíře, které jsou v mládí spirálovitě stočené. Na spodní straně listu mají umístěné výtrusnice (Němejc 1963, Řepka & Koblížek 2007).
Progymnospermophyta jsou zcela vymřelá skupina kapraďorostů, která dosáhla mezi výtrusnými rostlinami nejvyššího vývojového stupně. Významným evolučním znakem prvosemenných rostlin byl vznik heterosporie, spojené s redukcí vajíček na jediné, zatímco ostatní vajíčka vytvářela vaječné obaly (integumenty). Přepokládá se, že prvosemenné rostliny jsou předky rostlin semenných. Listy měly vějířovité nebo celistvé s vějířovitou žilnatinou. K známým rodům patří Protopteridium a Archeopteris (Dostál 2005).
Další významnou složkou permokarbonské květeny byly Gymnospermophyta (Gymnospermae) – rostliny nahosemenné. Gymnospermophyta jsou dřeviny s kolaterálními (druhotně tloustnoucími) cévními svazky (Novák & Skalický 2012). Na rozdíl od pteridofytů, je rodozměna nahosemenných rostlin téměř potlačena. Sporofyt je tvořen celou rostlinou a gametofyt je redukován pouze na několik buněk, závislých na sporofytu (Řepka & Koblížek 2007). Dalším významným znakem je rozmnožování pomocí pylových zrn a megasporangií (vajíček), která po opylení dozrávají a mění se na semena (Novák & Skalický 2012). Jejich vývoj se zastavil na stupni, kdy dospěly k vytvoření semen, ale nedospěly již k vývinu ochraně semen v pestíku jako krytosemenné rostliny (Němejc 1968). Němejc (1968) rozdělil nahosemenné rostliny do tří skupin – Pteridophyta, Gymnospermophyta s. s. a Chlamyospermophyta.
Zcela vyhynulá skupina gymnospermických rostlin je Pteridospermophyta. Svým habitem se podobají stromovitým kapradinám, ale rozmnožují se nedokonalými (bez vnějších zárodků) vajíčky, které jsou podobné vajíčkům cykasů (Novák & Skalický 2012). Byla to druhá nejvýznamnější složka paleofytické květeny, ale na rozdíl od kapraďorostů se vyskytovali ve všech klimatických pásmech, během permu je postupně nahrazovaly vlastní nahosemenné rostliny. Pteridospermophyta jsou rozdělena na tři třídy – Lyginodenropsida, Cordaitopsida a Dicranophyllopsia, které zahrnují známé a významné rody Glossopteris, Lepidopteris, Mariopteris, Sphenopteris, Cordaites apod. (Němejc 1968).
Pro biostratigrafické účely má veliký význam také soustava listů kapradinového vzhledu (Pteridophylla). Jedná se o uměle vytvořenou soustavu listů převážně permokarbonských kapradin a kapraďosemenných rostlin, které nebylo možno přesně zařadit. Pteridophylla jsou založena na třech morfologických vlastnostech listů: a) celkovém tvaru listů a jejich lístků, případně jejich přirůstání k listovým žebrům, b) na vzhledu žilnatiny a způsobu dělení žílek, a c) na způsobu dělení listových žeber (Němejc 1968).
4. Důl Jan Šverma
Bývalé ložisko černého uhlí Jan Šverma leží ve východočeském regionu, severovýchodně od Žacléře v českém křídle vnitrosudetské pánve, při okraji s Polskem (Havlena 1956a). Kartograficky na mapách měřítka:
1:200000 generální list – Liberec M-33-X a Hradec Králové M-33-XVI, a 1:50000 základní mapa ČR – Trutnov 03-42 (Štefek 1996).
Důlními díly jámy Jan Šverma byly odkryty dvě souslojí žacléřského souvrství, označovány jako spodní a svrchní žacléřské souslojí nebo jako podložní a nadložní sloj (Havlena 1956b). Obě sloje jsou o sebe odděleny asi 30 – 40 m mocným bezuhelným meziložím (Tásler et al. 1979). Důl Jan Šverma reprezentuje nejvíce zahloubené místo žacléřské příčné deprese (Havlena 1964).
4. 1 Základní geologická charakteristika
Důl Jan Šverma je ložisko v temeni brachyantiklinály, kde se dostávaly k povrchu sloje 400 m mocného žacléřského souslojí (Havlena 1964). Žacléřské souslojí lze rozložit na větší počet samostatných cyklů. V cyklech se obvykle vyskytují od spodní hranice cyklu do nadloží tyto horniny: slepence (pískovce) – písčité břidlice – břidlice – stigmariové břidlice – uhelná sloj – břidlice (viz. Obr. 1) (Havlena 1956a). Horniny jiného petrografického složení nebyly v dole zjištěny (Bouška & Havlena 1959). Z téměř 60 slojí, vyskytujících se v žacléřském souvrství, je většina uložena v lampertických vrstvách, jen několik nejmladších slojí ve vrstvách dolsko-žďáreckých (Štefek 1996). Sloje jsou číslovány od shora dolů a jejich průměrná mocnost je 0,7 m, některé však dosahují mocnosti až 2 m (Havlena 1964).
Tektonicky představuje ložisko složitou strukturu s generálním úklonem vrstev 20 stupňů k jihovýchodu. Je porušeno systémem zlomů SZ-JV směru, které ho člení na tři základní pole – pole Jiří (mezi poruchami Jiří a Jana), hlavní pole (mezi Jana a Františka 1) a předpolí (od Františky 1 k poruše Františka 4) (Štefek 1996).
Obr. . Litofaciální řez žacléřským souvrstvím – oblast dolu Jan Šverma:
1) deluviální až proluviální sed. (slepence až brekcie s vložkami červenavých aleuropelitů), 2 – 5) převážně proluviální sed. (vesměs petromiktní slepence), 6) uloženiny říčních koryt, 7) nivní a bažinné uloženiny (aleuropelity a uhelné sloje), 8) cyklické uloženiny typu: (slepenec) – pískovec – prahovec – jílovec – (uhelná sloj), 9) uloženiny aluviálních plošin (pestré aleuropelity a pískovce), 10) vulkanogenní horniny, 11 – 14) hranice jednotek: 11) s krystalinikem, 12) s blažkowským sou., 13) s dolsko-žďáreckými vrstvami, 14) dolsko-žďárecké vrstvy s petrovskými, dŠ) souslojí dolu Šverma. Pěšek et al. (2001), upraveno
4. 2 Paleontologické nálezy
V ložiskové oblasti jsou pouze sedimenty karbonu. Stratigrafie je založena především na základě litologie, i přesto má fytopaleontologie své uplatnění. Fosilie živočišného původu zde nejsou známy (Štefek 1996).
Fosilní flóra dolu Jan Šverma pochází z lampertických vrstev, které se ukládaly ve vestfalu A – vestfalu B (Nemějc 1958). V této době se ukládalo značné množství aleuropelitů, vhodných pro zachování velkého množství květeny. Výrazné rostlinné zbytky pro spodní dvě třetiny lampertických vrstev tvoří Neuralethopteris schlehanii a pro svrchní třetinu Lonchopteris rugosa (Tásler et al. 1979). Hojně se zde však vyskytují druhy Sigillaria rugosa, S. schlothemiana, Annularia radiata, Sphenophyllum amplun, Discopteris karwinensis, D. schlumanni, Sphenopteris flexuosissima, S. schvetzei, Mariopteris beneckei, M. muricata, Neuropteris gigantea, N. schlehan, Alethopteris ecurrens, A. lonchitica, Lonchopteris conjugata, Linopteris muensteri, L. neuropteroies (Havlena 1964).
Tásler et al. (1979) zjistili dále druhy: Lepidodendron aculeatum, L. acutum, L. simile, Lepidophloios acerosus, L. laricinus, Asreophyllites equsetiformis, Sphenophyllum cuneifolium, S. laurentii, S. trigonophylla, S. schutzei, Alloiopteris coralloides, A. essinghii, Sphenopteris schatzlarensis, S. obtusiloba, Pecopteris plumosa, P. miltonii a Neuropteris obliqua.
Pešek et al. (2001) v lampertických vrstvách uvedli velmi hojný výskyt druhu Paripteris gigantea. Dále, navíc od výše vypsaných, druhy Mariopteris glabra, Alethopteris urophylla, Karinopteris acuta, Palmatopteris furcata, Sphenopteris frenzii, Alloiopteris angustissima, Calamites ramosus, C. cistii, Lepidodendron laricinus, Ulvopteris auriculata.
Balatka, B., Czudek, T., Demek, J., Sládek, J. (1973): Regionální členění reliéfu ČSR. — Sborník Československé společnosti zeměpisné. 78, 2, 81–96. Praha.
Bouška, V. & Havlena, V. (1959): Sloje dolu Jan Šverma (Lampertice u Žacléře) a geochemický výzkum jejich stopových prvků. — Rozpravy Československé akademie věd. 69, 4–54. Praha.
Dostál, P. (2005): Evoluce a systém stélkatých organismů a cévnatých výtrusných rostlin. — Pedagogická fakulta Karlovy univerzity. Praha.
Havlena, V. (1956a): Cyklická sedimentace v žacléřských vrstvách. — Rozpravy Československé akademie věd. 66, 1–44. Praha.
Havlena, V. (1956b): Mikropetrografická charakteristika uhlí žacléřských vrstev dolu Jan Šverma. — Časopis pro mineralogii a geologii. 1, 210. Praha.
Havlena, V. (1964): Geologie uhelných ložisek 2. — Československá akademie věd. Praha.
Havlena, V. (1965): Geologie uhelných ložisek 3. — Československá akademie věd. Praha.
Holub, V. – Prouza, V. & Tásler, R. (1965): Nové litostratigrafické dělení svrchního karbonu v českém (jihozápadním) křídle vnitrosudecké pánve. — Časopis pro mineralogii a geologii, 10, 331–334. Praha.
Chlupáč, I. (1963): Paleozoikum Českého masívu. — Zprávy o geologických výzkumech v roce 1963. Svazek 1, 102. Praha.
Mejen, S. V. (1975): Kamenný herbář. — Orbis. Praha.
Němejc, F. (1958): Biostatigrafické studie v karbonu českého křídla vnitrosudecké pánve. — Rozpravy Československé akademie věd. 68, 1–42. Praha.
Němejc, F. (1963): paleobotanika II. Systematická část. Rostliny mechovité, psilofytové a kapraďorosty. — Československá akademie věd. Praha.
Němejc, F. (1968): paleobotanika III. Systematická část. Rostliny nahosemenné. — Československá akademie věd. Praha.
Novák, J. & Skalický, M. (2012): Botanika. Cytologie, histologie, organologie a systematika. — Powerprint. Praha.
Pešek, J. – Jaroš, J. – Malý, L. – Martínek, K. – Holub, V – Prouza, V. – Spudil, J. & Tásler, R. (2001): Geologie a ložiska svrchnopaleozoických limnických pánví České republiky. — Český geologický ústav. Praha.
Pešek, J. & Sivek, M. (2012): Uhlonosné pánve a ložiska černého a hnědého uhlí České republiky. — Česká geologická služba. Praha.
Řepka, R. & Koblížek, J. (2007): Systematická botanika. — Mendelova zemědělská a lesnická univerzita. Brno.
Tásler, R. – Čadková, Z. – Dvořák, J. – Fediuk, F. – Chaloupovská, J. – Jetel, J. – Kaiserová-Kalibová, M. – Prouza, V. – Schovánková-Hrdličková, D. – Středa, J. – Střída, M. & Šetlík, J. (1979): Geologie české části vnitrosudetské pánve. Oblastní regionální Geologie ČSR. — Československá akademie věd. Praha.
Štefek, V. (1996): Závěrečná zpráva o ložisku – VUD. Důl Jan Šverma. Dobývací prostor: Žacléř. Číslo úkolu 95/12. Surovina: černé uhlí. — MS závěrečná zpráva. Archív dolu Jan Šverma. Praha.