Anizotropie magnetické susceptibility a stavba vulkanitů kambria v barrandienu

Mgr. Kristina Kolářová, Ph.D.

Doctoral thesis

Anisotropy of Magnetic Susceptibility and Structure of Volcanic Rocks of Cambrian in Barrandian

Abstract:

Tato práce je zaměřena na studium stavby vulkanických hornin křivoklátsko-rokycanského vulkanického komplexu za použití anizotropie magnetické susceptibility a strukturních analýz. Křivoklátsko-rokycanský komplex je zároveň ideálním územím pro studium vulkanických hornin, neboť je zde zachován celý vývoj magmatických výlevů od andezitů přes dacity až po ryolity. Díky úklonu paleohorizontální plochy kambria se ve studovaném území vyskytují zachované různé stupně eroze. Proto jsou zde přítomny jak subvulkanické struktury, tak povrchové lávové proudy. V této práci byla pozornost věnována zejména andezitům, jejichž sekvence je zachována kompletně. Andezitová část vulkanického komplexu obsahuje na rozdíl od ryolitové části feromagnetické minerály, které je možné využít pro studium magnetické susceptibility. Magnetická susceptibilita hornin křivoklátsko-rokycanského vulkanického komplexu je v řádech minimálně 10-6 SI, ale dosahuje i řádů až 10-2 SI. Na základě získaných hodnot je možné andezity rozlišit do čtyř skupin podle velikosti magnetické susceptibility od nízké až po extrémně vysokou. V ryolitové části většinou není přínos feromagnetických částic natolik výrazný. Využitím několika metod byly nalezeny a potvrzeny nové přívodní dráhy na z. okraji vulkanického komplexu. Jedna z nich se nachází již za hranicemi křivoklátsko-rokycanského vulkanického komplexu na jz. části v proterozoických horninách, a má andezitové složení s nízkou magnetickou susceptibilitou, druhá přívodní dráha se nachází z. od Skryjí, na okraji ve střední části komplexu, a má velmi nízkou magnetickou susceptibilitu odrážející charakter ryodacitů. Plochy toku v andezitech a ryolitech se od sebe značně liší. Na základě směru magnetické lineace, která se sbíhá poblíž Skryjí a prochází ryodacitovou přívodní dráhu u Skryjí, se dá předpokládat, že západně od této lokality je další přívodní dráha s andezitovým složením, avšak její rozlišení je problematické, protože podle vyhodnocení AMS by se měla nacházet uvnitř proterozoických bazických vulkanitů. Plochy toku v andezitové části jsou obvykle paralelní s úklonem vrstev podložního skryjsko-týřovického kambria, zatímco distribuce v ryolitové části je mnohem chaotičtější bez výrazné přednostní orientace. Výsledky z jednotlivých lokalit naznačují, že lze v některých případech očekávat odchylku mezi magmatickou a magnetickou foliací, ale směr K1 si spolehlivě uchovává svoji polohu paralelně s magmatickou i magnetickou foliací na všech lokalitách, a je tedy možné pro orientační analýzu důvěryhodně využívat i samotnou magnetickou lineaci získanou z andezitů. Získaná AMS data ukazují, že variabilita magnetické susceptibility v andezitech je zřejmě spojena s oxidací lávového proudu jako výsledek interakce lávy s atmosférickým kyslíkem. Zvýšená přítomnost magnetitu je ovlivněna pozicí v lávovém proudu a přívodní dráze. Na základě nově získaných dat je na konci práce představen nový pohled na strukturu přívodních drah a výlevů vulkanitů celého křivoklátsko-rokycanského komplexu.

Abstract:

This work focuses on the structural study of the Křivoklát-Rokycany volcanic complex using anisotropy of magnetic susceptibility and structural analyses. The Křivoklát-Rokycany complex is also an ideal area for studying intermediate to acid volcanic rocks, as the entire development of lava flows from andesite through dacite to rhyolite is preserved here. Thanks to the inclination of the Cambrian paleohorizontal surface, the recent erosional surface provides outcrops across all the volcanic sequence in the studied area. Therefore, both subvolcanic structures and surface lava flows are present. Particular attention was paid to andesites, which are entirely preserved throughout the sequence. Unlike the rhyolitic part, the andesitic part of the volcanic complex contains ferromagnetic minerals. The magnetic susceptibility of rocks from the Křivoklát-Rokycany volcanic complex reaches from 10-6 SI to 10-2 SI values. Based on these values, it is possible to distinguish four groups of andesites according to the magnetic susceptibility from low to extremely high. In the rhyolitic part, the content of ferromagnetic particles is not usually so significant. In this study, new feeding structures were identified and confirmed using several methods on the west margin of the volcanic complex. One of the feeding structures was identified outcropping away from the complex on its southwestern margin in Proterozoic rocks and had an andesite composition with low magnetic susceptibility. The second identified feeding structure is located to the NE from Skryje and has very low magnetic susceptibility, reflecting rhyodacitic rocks' character. The magmatic foliations differ a lot in andesites and rhyolites. Based on the direction of magnetic lineations in andesites, which converges near Skryje and westerly from the rhyodacitic feeder, it is possible to consider the presence of another feeding structure. However, distinguishing this potential third feeder is complicated as this feeding structure should be located inside of Proterozoic volcanic rocks. The magmatic foliations in the andesitic part are usually parallel to the inclination of the underlying beds of Skryje-Týřovice Basin. In contrast, distribution in the rhyolitic region is a more chaotic one, without significant predominant orientation. The results from individual sites suggest that some deviation between magmatic and magnetic foliation can occur. However, the K1 direction reliably holds the orientation parallel with magmatic and magnetic foliation in all localities. Therefore, magnetic lineation obtained from andesites can be reliably used for orientation analysis even by itself. The obtained AMS data show that the variability of magnetic susceptibility in andesites is probably associated with the oxidation of lava flow as a result of the interaction of lava with atmospheric oxygen. The increased presence of magnetite is affected by the position in the lava flow and feeding structure. A new view on the position of volcanic feeders and magmatic flows, as well as the structure of the whole Křivoklát-Rokycany Volcanic Complex, is presented in this thesis.

Keywords

anizotropie magnetické susceptibility, strukturní geologie, tektonika, vulkanické horniny, andezit, barrandien, kambrium, ryolit, metodika, magnetická stavba, Anisotropy of Magnetic Susceptibility, Structural Geology, Tectonics, Volcanic rocks, Andesite, Barrandian, Cambrian, Rhyolite, Methodology, Magnetic Fabric

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 23. 6. 2022

Thesis defence

• Date of defence: 26. 10. 2022
• Supervisor: doc. RNDr. Rostislav Melichar, Dr.
• Reader: RNDr. Vladimír Cajz, CSc., Ing. Petr Pruner, DrSc.

Masaryk University

Faculty of Science

Doctoral programme / field:
Geology / Dynamic geology, tectonics and physics of the Earth