Holocenní vápence a krasový pramen ve Svatém Janu pod Skalou v Českém krasu

Holocene calcareous tufa accumulation and karstic spring in Svatý Jan pod Skalou (Bohemian Karst)

Karel Žák, Jana Hladíková, František Buzek, Renata Kadlecová,
Vojen Ložek, Václav Cílek, Jaroslav Kadlec,
Anna Žigová, Jiří Bruthans, Martin Šťastný

(Práce Českého geologického ústavu 13; str.1—136; 8 barevných příloh; Praha 2001)
(Uvádíme obsah publikace)

viz také odkaz: http://www.geology.cz/spec-papers/obsah/no13

 

Obsah:

1. Akumulace holocenních pěnovců ve Svatém Janu pod Skalou - úvod a přehled starších výzkumů 9
(V. Cílek - J. Kadlec - K. Žák)
1.1. Úvod 9
1.2. Terminologie 10
1.2.1. Názvosloví sladkovodních vápenců 10
1.2.2. Terminologie tvarů akumulací sladkovodních vápenců a jejich částí 11
1.2.3. Stratigrafické a časové dělení holocénu 12
1.2.4. Místopisná terminologie 13
1.3. Současné přírodní a klimatické poměry 13
1.4. Vývoj krasu 14
1.5. Ovlivnění akumulace pěnovců ve Svatém Janu člověkem 15
1.6. Přehled starších výzkumů pěnovců ve Svatém Janu pod Skalou 18
2. Geologický, morfologický, litologický, paleopedologický a mineralogický popis pěnovců 21
(J. Kadlec - V. Cílek - K. Žák - V. Ložek - A. Žigová - M. Šťastný)
2.1. Profily a výchozy přístupné studiu a litologie studované akumulace pěnovců 25
2.1.1. Hlavní profil 25
2.1.2. Chybějící jihozápadní část tělesa 25
2.1.3. Čelní kaskádový stupeň, Ivanova jeskyně a sklepení v pěnovcích 26
2.1.4. Litologie pěnovcového tělesa 27
2.1.5. Pohřbené půdy 27
2.1.6. Popis klastik ze suťových vložek v pěnovcích, porovnání se sedimenty vybraných profilů v rokli Propadlé vody a dynamika klastické sedimentace 29
2.1.7. Podloží tělesa pěnovců ve Svatém Janu pod Skalou 31
2.2. Morfologie tělesa a jeho vznik 33
2.3. Objem tělesa a kalkulace rychlosti tvorby 35
2.4. Mineralogie a diageneze pěnovců 36
2.4.1. Otázka druhotné "travertinizace" pěnovců 36
3. Společenstva měkkýšů v pěnovcích ve Svatém Janu pod Skalou a jejich porovnání s pěnovci v údolí Švarcavy v Českém krasu 37
(V. Ložek)
3.1. Úvod 37
3.2. Měkkýši z pěnovců ve Svatém Janu pod Skalou 38
3.2.1. Rozbor malakofauny z lokality Svatý Jan pod Skalou 38
3.2.2. Chronologie a rekonstrukce změn prostředí 39
3.2.3. Hlavní závěry pro lokalitu Svatý Jan pod Skalou 39
3.3. Malakostratigrafie pěnovců v údolí Švarcavy 41
3.3.1. Rozbor malakofauny z lokality Švarcava 41
3.3.2. Stratigrafická interpretace pro lokalitu Švarcava 41
4. Geochronologický a geochemický výzkum pěnovců 46
(J. Hladíková - K. Žák - V. Cílek - V. Ložek - J. Kadlec)
4.1. Geochronologické práce 46
4.1.1. Datování organické hmoty metodou 14C 48
4.1.2. Datování karbonátů metodou 14C 48
4.1.3. Datování karbonátů pomocí 230Th/234U 49
4.2. Odběr vzorků pro získání geochemického záznamu klimatických změn 50
4.3. Vyhodnocení geochemického záznamu klimatických změn 51
4.3.1. Variabilita obsahu karbonátu v akumulaci pěnovců ve Svatém Janu pod Skalou 52
4.3.2. Izotopy kyslíku v karbonátu 53
4.3.3. Variabilita izotopového složení uhlíku karbonátu a uhlíku organické hmoty 54
4.3.4. Výsledky studia doplňkového profilu v údolí Švarcavy 55
4.4. Interpretace vývoje klimatu během holocénu podle záznamu v pěnovcích Českého krasu 56
4.4.1. Přechod z glaciálu do holocénu 57
4.4.2. Fáze humidního a stálého klimatu v atlantiku 58
4.4.3. Fáze oscilace suchých a vlhkých období 58
4.4.4. Ukončení tvorby velkých pěnovcových těles a fáze jejich hloubkové eroze 59
4.4.5. Porovnání záznamu klimatických změn s jinými geografickými oblastmi 60
4.4.6. Doporučení pro další výzkum 61
5. Krasový pramen ve Svatém Janu pod Skalou 61
(F. Buzek - K. Žák - R. Kadlecová - J. Bruthans)
5.1. Úvod 61
5.2. Nové výzkumné práce 62
5.3. Hydrogeologická situace v místě vývěru svatojanského krasového pramene 63
5.4. Geografické a hydrogeologické povodí pramene a stopovací zkoušky 66
5.5. Vyhodnocení hydrogramu a změn teploty svatojanského krasového pramene 70
5.5.1. Vyhodnocení hydrogramu 71
5.5.2. Vyhodnocení variability teploty 73
5.6. Vyhodnocení dlouhodobého záznamu vydatnosti a teploty pramene Ivan a dalších archivních měření 73
5.7. Stabilní izotopy kyslíku a koncentrace tritia v prameni a ve srážkách 74
5.7.1. Vyhodnocení podílu přímo vstupujících srážek - dvousložkový model 74
5.7.2. Výpočet průměrného zdržení (stáří) vody v systému na základě aktivit tritia 75
5.7.3. Komplexní hydrologické modely krasového systému 77
5.8. Teplotní modelování hloubky oběhu podzemní vody 78
5.9. Shrnutí modelových výpočtů 78
6. Chemické složení vody svatojanského pramene a její kontaminace nitráty 79
(F. Buzek - K. Žák - R. Kadlecová)
6.1. Úvod 79
6.2. Nové výzkumné práce, lokalizace a charakteristika studovaných objektů 80
6.2.1. Svatojanský krasový pramen 81
6.2.2. Krasový pramen v Sedlci 81
6.2.3. Studna u Kozolup 81
6.2.4. Bubovický potok 81
6.2.5. Kopané půdní sondy 81
6.3. Charakteristika chemismu povrchových a podzemních vod ve studovaném povodí 82
6.3.1. Svatojanský krasový pramen 82
6.3.2. Pramen v Sedlci 82
6.3.3. Studna u Kozolup 82
6.3.4. Bubovický potok 83
6.4. Hlavní faktory ovlivňující izotopovou geochemii dusíku v zemědělsky využívaných povodích 83
6.5. Sezónní změny v obsazích nitrátů a v izotopovém složení jejich dusíku ve sledovaných objektech a vyhodnocení vlivu jednotlivých zdrojů dusíku na kontaminaci krasové zvodně 84
6.5.1. Izotopové složení dusíku v kopaných půdních sondách 84
6.5.2. Sezonní variabilita koncentrace a izotopového složení dusíku rozpuštěných nitrátů v monitorovaných objektech v infiltrační oblasti 85
6.5.3. Variabilita koncentrací nitrátů a izotopového složení jejich dusíku ve svatojanském krasovém prameni 86
6.6. Modelování vzniku a dalšího vývoje nitrátové kontaminace svatojanského pramene 87
6.6.1. Časový vývoj koncentrace a izotopového složení nitrátů podzemní vody s velkou dobou zdržení v hlavní zvodni 89
6.6.2. Upřesnění podílu jednotlivých složek odtoku pro modelování změn koncentrací a hodnot d15N nitrátů 90
6.6.3. Časový vývoj koncentrace nitrátů a hodnot d15N  podzemní vody rychlého oběhu 90
6.7. Kontaminace pramene nitráty - shrnutí 91
Literatura 92
English Summary 98
Přílohy:  
Příloha 1. Obsahy karbonátu a organické hmoty a izotopové složení uhlíku a kyslíku karbonátu a organické hmoty v pěnovcích, Svatý Jan pod Skalou (J. Hladíková - K. Žák) 112
Příloha 2. Ostatní geochemická data pro pěnovce, Svatý Jan pod Skalou (J. Hladíková - K. Žák) 114
Příloha 3. Izotopové složení uhlíku a kyslíku karbonátu v pěnovcích v údolí Švarcavy (J. Hladíková - K. Žák) 115
Příloha 4. Základní hydrologická data svatojanského krasového pramene za období od 1.11.1994 do 31.10.1997 a hodnoty d18O v prameni a  ve srážkách (K. Žák - F. Buzek) 116
Příloha 5. Koncentrace tritia ve svatojanském krasovém prameni a ve srážkách (F. Buzek) 121
Příloha 6. Nadmořské výšky hydrogeologicky důležitých objektů ve Svatém Janu pod Skalou (J. Kadlec) 122
Příloha 7. Podmínky stopovací zkoušky z ponoru Arnika a postup výpočtů (K. Žák) 123
Příloha 8. Separace složek hydrogramu a výpočet objemů vytvářejících jednotlivé složky (F. Buzek) 123
Příloha 9. Matematické vyjádření a popis dvousložkového modelu na základě dat d18O  (F. Buzek) 124
Příloha 10. Výpočet poměru zimních a letních infiltračních koeficientů (F. Buzek) 124
Příloha 11. Matematické vyjádření a popis komplexních hydrologických modelů (F. Buzek) 125
Příloha 12. Matematické vyjádření a popis teplotního modelování hloubky oběhu vody v holyňsko-hostimské synklinále (J. Bruthans) 127
Příloha 13. Chemismus vod sledovaných objektů v období od 1.11.1994 do 31.10.1997 (R. Kadlecová - K. Žák) 129
Příloha 14. Koncentrace vybraných stopových prvků a organických kontaminantů ve vodě studovaných objektů (R. Kadlecová - K. Žák) 132
Příloha 15. Izotopová data dusíku nitrátů ve studovaných vodách (F. Buzek) 133
Příloha 16. Popis půdních profilů v kopaných půdních sondách v infiltrační oblasti pramene (A. Žigová) 134
Příloha 17. Analytická data půd z půdních sond (F. Buzek) 135