Plánivy.CZ - stránky ZO ČSS 6-19 Plánivy

English version

Doporučujeme

Jeskynní systém Řeky - prezentace [9MB - PowerPoint]

Plánivy.CZ - Články

Gravimetrický průzkum pokračování Holštejnské jeskyně
Gravity survey of the prolongation of the Holštejn cave
Vratislav Blecha¹, Pavel Kalenda², Pavol Mravec³, Jaroslav Kučera⁴
28.07.2005 - Pavel K

¹ Přírodovědecká fakulta Univerzity Karlovy, Albertov 6, 128 43 Praha 2
² CoalExp, Kosmonautů 2, 700 30 Ostrava 3
³ Tylova 25, 700 30 Ostrava 3
⁴ Liptaňské nám. 890, 708 00 Ostrava - Poruba

(24-23 Protivanov)

Úvod
    Holštejnská jeskyně je pravděpodobně torzem jedné z nejstarších jeskynních úrovní v severní části Moravského krasu. Její vchod se nachází ve výšce 470 m n.m., 60 m nade dnem sedimenty vyplněného holštejnského údolí a 10 – 15 m nad recentní úrovní toku Bílé Vody před jejím propadáním do jeskynních systémů (Štelcl 1961). O značném stáří této jeskyně kromě její visuté polohy svědčí i sedimentární výplně, které ukazují na přínos materiálu z povodí Sloupského potoka (Otava a Vít 1992). Mladší sedimentární výplně a shodný vývoj sedimentů se Suchým žlebem svědčí o tom, že tato jeskynní úroveň byla v průběhu kvartéru několikrát zmlazená (Kadlec 1997, 2000, 2001, Kalenda a kol. 2004,Vít a Hercman 1996).
    Protože většina dosud známého profilu jeskyně je zcela nebo téměř zcela vyplněna sedimenty, byly pod stropem jeskyně raženy průzkumné štoly, které se dostaly až cca 200 m od vchodu do jeskyně a pomocí nichž byl prozkoumán přibližný rozsah jeskyně (Zámek a Zatloukal 1993, Zatloukal a kol. 1996). Geofyzikální a geotechnická měření uvnitř jeskyně dala představu o mocnosti a charakteru jeskynní výplně (Kalenda a kol. 2002, Beneš a Kadlec 2003).
    Cílem gravimetrického měření bylo zjistit směr pokračování hlavní jeskynní chodby. Předchozí geofyzikální práce ukázaly, že gravimetrie je jedna z možných metod pro řešení této úlohy (Tomek 1971, Kraus a Mayer 1988, Beneš 1994, Beneš a Kadlec 2003).
    V roce 2003 bylo nad známou částí Holštejnské jeskyně provedeno pokusné gravimetrické měření, které ukázalo, že tíhová anomálie je 3 – 10 x větší než chyba měření, přestože je celý profil jeskyně vyplněn sedimenty (Blecha, Kalenda 2004). Z dalších 6 profilů byla jeskyně zachycena na 2 profilech z obou stran a na jednom částečně. Takto bylo vysledováno cca 100 m jejího dalšího pokračování za dosud známý konec, ověřený výkopovými pracemi za linií závrtů 70-kové řady. Pokusné měření dále ukázalo, že jeskyně nemíří přímo pod lom Malá dohoda, ale že jej pravděpodobně obchází z jv. strany. Měřením byla dále vysledována tektonická linie směru SV-JZ, mířící pod bývalé, dnes odtěžené závrty ve východním rohu lomu a dále volný komín (prostora) na V-Z tektonice mezi závrty č.71 a 73.
    Pro zjištění dalšího pokračování Holštejnské jeskyně byly navrženy profily pokrývající jv. okolí lomu Malá dohoda, které jednak navázaly na profily z předchozího měření (profily 4 a 5) a dále nové profily na planině (10 a 11), v údolíčku podél silnice do Sloupu (12 a 13) (viz obr.1).

Geologická situace
    Holštejnská jeskyně je vyvinuta ve světle šedých vilémovických vápencích macošského souvrství několik set metrů jižně od jejich kontaktu s břidlicemi a zejména s drobami protivanovského souvrství. Nadloží jeskyně je mocné od 30 m nad vchodem do 40 m pod nejvyšším místem planiny v blízkosti lomu Malá dohoda. Na zarovnaném povrchu vápenců leží několikametrová (3 – 4 m) vrstva kvartérní spraše.

Obr. 1. Mapa tíhových profilů měření z let 2003 –2004 s hlavními tektonickými liniemi v oblasti (není zobrazen hlavní tektonický směr SV-JZ). Souřadnice x a y na mapách odpovídají souřadnicovému systému JTSK.
Fig. 1 Map of gravity profiles measured in the years 2003-2004 and main tectonic lines (faults) (except dominant tectonic direction NE-SW). Scale is in JTSK system.

    Převládající tektonika směru SV - JZ až SSV - JJZ predisponovala kromě samotné Holštejnské jeskyně a níže položené jeskyně č. 68 (Zatloukal a kol. 1996) také většinu jeskynních prostor v okolí. Sdružený tektonický směr SZ- JV až ZSZ - VJV využívají jeskynní systémy většinou jen pro obtoky a tyto pukliny jsou většinou zavřené (Štogr, Kučera 1997). Zájmové území protíná také výrazná V-Z tektonika, na které jsou založeny jeskyně Nová Rasovna a Trativodná. Na křížení této tektoniky s výraznou puklinou směru SZ-JV, která predisponovala prostory Diskodómu ve Spirálce (Štogr, Kučera 1997) a hlavním tektonickým směrem SV-JZ by se mohly nacházet rozsáhlé prostory (viz obr.1). Křižovatkou U kaštanu prochází významná tektonika se skokem až 20 m, která predisponovala také údolíčko podél cesty do Sloupu.
    Z dosud známých výsledků výkopových a měřicích prací vyplývá, že Holštejnská jeskyně představuje mohutnou (od vchodu postupně se prohlubující) chodbu o šířce až 56 m a výšce od cca 3 m u vchodu po cca 20 m na dosud známém konci jeskyně. Vyrovnaný spád dovrchně erodovaného, téměř hladkého stropu je přibližně 0,6 %.

Terénní práce a zpracování dat
    Gravimetrické práce byly provedeny gravimetrem Scintrex CG-3M s citlivostí 1 µGal a měření bylo provedeno na sedmi profilech. Vzdálenost bodů na profilech je 5 m. Situace gravimetrických bodů je patrná z obr. 1. Střední kvadratická chyba zjištěná z opakovaných měření je 5 µGal.
    Všechny gravimetrické body byly v terénu pozičně a výškově zaměřeny pomocí totální stanice SOKKIA SET IVC. Chyba v určení výšky nepřesáhla 5 mm.
    Naměřená data byla nejprve zpracována do formy relativních Bouguerových anomálií s redukční hustotou 2700 kg.m-3. Redukční hustota odpovídá hustotě podložních vápenců. Reliéf terénu ve studovaném území je jen mírně zvlněný a klasické topografické korekce proto zaváděny nebyly. Účinek vzdálenějších terénních nerovností byl odstraněn jako součást regionálního pole. Do mapy reziduálních anomálií však byly zavedeny tíhové opravy na účinek objektů jako vápencový lom na jz. území, betonové sloupy el. vedení a zasypané závrty.

Obr. 2. Výsledky gravimetrického měření zpracované do map Bouguerových anomálií. Souřadnice x a y na mapách odpovídají souřadnicovému systému JTSK.
Fig. 2 Results of the gravity survey – map of Bouger anomalies. Scale is in JTSK system.

Výsledky měření
Výsledky měření byly zpracovány do map Bouguerových a reziduálních anomálií – obr. 2 a 3. Hodnoty Bouguerových anomálií jsou ovlivněny především mocností kvartérního pokryvu (spraší) nad vápenci. Vyšší mocnost pokryvu (nižší hodnoty Bouguerových anomálií) je na východě území, kde terén klesá směrem do Holštejnského údolí. Nízké hodnoty anomálií na S a SZ území jsou evidentně způsobeny záporným tíhovým účinkem vápencového lomu.
Z mapy Bouguerových anomálií bylo odečteno regionální pole a hodnoty dále opraveny o vliv účinku vápencového lomu a dalších objektů, které nebyly předmětem průzkumu, a jejichž tíhový vliv byl vzhledem k přesnosti měření nezanedbatelný. Výsledkem je mapa reziduálních anomálií v obr. 3.

Obr. 3 Reziduální anomálie po odečtení regionálního pole
Fig. 3 Residual anomalies after taking off the regional field

    Gravimetrický profil na SV území byl veden nad známým průběhem jeskyně, ověřeným výkopovými pracemi. Jeskyně se zde projevuje zřetelnou zápornou anomálií o intenzitě cca 30 µGal. Strop jeskyně je zde 33 m pod povrchem, šířka jeskyně je 30 m a její výška je přibližně 15 – 20 m. Malá amplituda anomálie (menší než teoretická) byla způsobena zřejmě malou délkou profilu a tím podhodnocením amplitudy regionálního pole, jak vyplynulo ze srovnání s průběhem regionálního pole na dalších profilech. Jeskyně je zde prakticky celá vyplněna sedimenty. Podle výsledků modelování naměřená anomálie svou polohou souhlasí se známou geologickou situací. Z mapy reziduálních anomálií je patrné, že Holštejnská jeskyně po mírné změně směru a přenesení profilu o cca 40 m k západu na profilech P2 a P3 pokračuje směrem k JJZ až J zhruba ve stejné šířce jako na profilu 1.
    Na profilu P4 byla naměřena nejvýraznější reziduální anomálie, což mohlo být způsobeno rozšířením prostor na křížení tektonických linií nebo částečným vyklizením sedimentů. Přikláníme se spíše ve své interpretaci k větším prostorám, vyplněných sedimenty.
    Podle předpokladu na profilu P5 byla zjištěna prostorově nejrozsáhlejší reziduální anomálie, což mohlo být způsobeno změnou směru jeskyně podél profilu nebo výskytem rozsáhlejších prostor. Protože na dalším profilu P10 není jednoznačně určen směr jeskyně vůči předchozímu profilu a je možný několikerý výklad možného pokračování jeskyně, bude nutno oblast mezi profily P5 a P10 zahustit novým profilem tak, aby bylo možno zjistit, zda Holštejnská jeskyně pokračuje ve svém původním směru SSV-JJZ (směrem k vyšším staničením profilu) a na V-Z tektonice jsou vytvořeny pouze rozsáhlejší dómy nebo zda průběh jeskyně tvoří zákrut podél V-Z tektoniky Nové Rasovny a směřuje k počátku profilu P10 a případně míjí profil P11 podél okraje lomu.
    Na profilu P12 byla zjištěna velká anomálie přibližně ve středu profilu, která však neměla odpovídající pokračování na profilu P13 směrem k Dómu leknínových jezírek ve Staré Amatérské jeskyni. Interpretovaná hloubka této anomálie odpovídá spíše hloubce Amatérské jeskyně cca 50 m pod dnem údolí než Holštejnské jeskyni, která by v těchto místech měla být jen cca 10 – 15 m pod povrchem.
    Na profilu P13 byla zachycena řada anomálií mělkých nehomogenit, které by mohly odpovídat Holštejnské jeskyni. Na jižním konci profilu P13 byla vysledována hluboká anomálie, pravděpodobně odpovídající jeskyni 13C, která se nachází horizontálně cca 20 m od konce profilu. Šířka této anomálie odpovídá hloubce jeskyně cca 60 – 70 m pod povrchem.

Závěr
    Gravimetrické měření nad známým průběhem Holštejnské jeskyně (profil 1) potvrdilo, že gravimetrie je schopna jeskyni detekovat i přesto, že je celá vyplněná sedimenty. Z měření na dalších profilech pak plyne, že jeskyně od profilu 1 pokračuje ve studovaném území směrem k JZ až k J v šířce zhruba stejné, jako je ověřený výskyt pod profilem 1 (viz obr.4). Na V-Z tektonice Nové Rasovny se jeskyně stočila do jejího směru a tíhová anomálie se prohloubila, což je pravděpodobně způsobeno většími prostorami v těchto místech nebo částečným vyklizením sedimentů.

Obr.4 Mapa kontur Holštejnské jeskyně zakreslená do ortofotomapy dle I.Baláka (1999).
Fig. 4 Map of contours of the Holštejn cave in the ortophotomap (according I.Balák 1999).

    Bylo vysledováno cca 200 m dalšího pokračování Holštejnské jeskyně, takže celková délka jeskyně, kam dosud nevkročila lidská noha, je více než 300 m.
    Mezi profily P5 a P10 a P10 a P11 bude potřeba zahustit měření a vysledovat, kam dále pokračuje Holštejnská jeskyně. Zda její směr pokračuje v hlavní směru SSZ-JJV nebo se stočila podél V-Z tektoniky Nové Rasovny a pokračuje západním směrem pod jižním okrajem lomu Malá dohoda.
    Předpokládáme, že pomocí dalších gravimetrických prací bude v budoucnosti možné navázat Holštejnskou jeskyni na některou z vývěrových jeskyní v Pustém žlebu a zjistit tak celý dochovaný průběh této jeskynní úrovně. Jako první krok chceme zjistit místo, kde se kříží s Amatérskou jeskyní a dostat se tak do jejích prostor z druhé strany než od vchodu.
    Práce na úkole tématicky spadají do výzkumného záměru MSM č. 113100006 a byly z tohoto úkolu finančně podporovány.

Key words: microgravity survey, cave, carst area

Summary: Gravity survey of the prolongation of the Holštejn cave
The aim of gravity survey was to find out the prolongation of the Holštejn cave in the northern part of the Moravian karst area. The Holštejn cave is relict of an ancient cave’s system which is located 10 – 15 m above the recent draining level. The course of cave is known from digging works for 200 m far from its entrance in the Holštejn valley. The cave is almost entirely filled by sediments with exception of several decimeters near the roof. The test profile P1 was situated above the known course of the cave. The observed negative anomaly with amplitude of 30 µGal at this place showed possibility to find out next prolongation of the cave. Similar negative anomalies were observed on the profiles P2 and P3. Much deeper anomaly on the profile P4 showed or greater cave volume or free space in the cave. Profile P5 showed change of the cave direction probably according to Nová Rasovna fault outside measured area. Next profiles will be situated between profiles P5 and P10, P10 and P11 to decide whether cave continues in its previous direction but in much smaller profile or if it changed its direction.

Literatura:
Balák I. (1999): Průběh jeskyní pod povrchem. Moravský kras – severovýchodní část (průmět map jeskyní do ortofotomapy). Správa CHKO Moravský kras.
Beneš V. (1994): Geofyzikální měření v Holštejnském a Sloupském údolí v Moravském krasu. – MS, Čes. geol. Úst., 29 s.
Beneš V., Kadlec J. (2003): Gravimetrické měření v Holštejnské jeskyni v Moravském krasu. - Speleofórum 03, Čes. speleol. Spol., 11-13.
Blecha V., Kalenda P. (2004): Gravimetrický průzkum Holštejnské jeskyně v Moravském krasu. – Zprávy o geologických výzkumech v roce 2003, 128-130.
Kadlec J. (1997): Reconstruction of the development of semiblind ponor valleys in Moravian Karst based on geophysical surveying, Czech Republic. - Proc. of the 12th Internat. Congress of Speleology, La Chaux-de-Fonds, Switzerland,Vol. 1, 387-390.
Kadlec J. et al. (2001): Cenozoic history of the Moravian Karst (northern segment): Cave sediments and karst morphology. Acta Mus.Mor., Sci. Geol., 111-160.
Kalenda P., Kučera J., Duras R. (2002): Geofyzikální a geotechnická měření v Holštejnské jeskyni. - Speleo, 35, 5-11.
Kalenda P., Kučera J., Duras R., Mravec P. (2004): Zjišťování hloubek dna a vývoje Hrádského žlebu. Speleofórum 2004, 19-22.
Kraus L., Mayer S. (1988): Použití geofyzikálních metod při průzkumu krasu. – Stalagmit, 3, (42), 3-31.
Otava J., Vít J. (1992): Paleohydrography of the northern tributaries of the Punkva river reconstructed from the analysis of cave sediments. - Scripta geol. 22, Fac. Sci. Mas. Univ. Brno, 141-156.
Štelcl O. (1961): Geomorfologické poměry holštýnského poloslepého údolí v Moravském krasu. - Čs. kras 13, Praha, 31-52.
Štogr J., Kučera J. (1997): Piková dáma a Spirálka – monografie jeskyně, 60s.
Tomek Č. (1971): Detailní tíhové měření na vápencové lokalitě Mladeč. - MS, Geofyzika Brno. Geofond.
Vít J., Hercman H. (1996): U/Th datování sintrů Holštejnské jeskyně. - Geol. výzk. Mor.Slez. v r. 1995, Brno, 42-44.
Zámek E., Zatloukal R. (1993): 26 let práce v Holštejnské jeskyni. – Speleo, 11, 22-25.
Zatloukal R. ed. (1996): Speleologie na Holštejnsku. Výzkumy v letech 1966-1996. - Knih. Čes. speleol. Spol., Sv. 28, Brno.

Komentář