Výzkum a dokumentace

Ochrana přírody 3/2017 — 27. 6. 2017 — Výzkum a dokumentace — Tištěná verze článku v pdf

Geologický základ rybníků Máchova kraje

Autor: Jiří Adamovič

Máchovo jezero (dříve Velký Dokeský rybník) a Břehyňský rybník byly založeny již ve středověku, v době vlády Karla IV. Novozámecký rybník je zřejmě jen o málo mladší, ačkoliv je poprvé připomínaný až v roce 1617 (Panáček 2000).

Břehyňský rybník z východního úbočí Mlýnského vrchu.
Temeno Mlýnského vrchu tvoří tefrifonolitová žíla, která jihozápadním
směrem pokračuje do hráze rybníka. Foto Jiří Adamovič

V roce 2016 proběhl z podnětu Agentury ochrany přírody a krajiny ČR výzkum geologické stavby v okolí vybraných vodních ploch a pramenů na území CHKO Kokořínsko – Máchův kraj, zvlášť zaměřený na usměrnění toku podzemních i povrchových vod žilami vulkanických hornin (Adamovič a kol. 2017). Právě vertikální žíly vulkanitů hrály zásadní roli při zakládání rybníků na Robečském potoce. Ale nejen to: na celém území CHKO jejich přítomnost spoluurčuje směry toku podzemních vod včetně rozmístění pramenných vývěrů.

Oběh podzemních vod
V porézním pískovcovém prostředí zasakující srážková voda proniká směrem dolů, dokud nedosáhne nepropustné sedimentární vrstvy – například prachovce nebo slínovce v podloží pískovcového tělesa. Současně se podzemní voda šíří v horizontálním směru, a to ve směru náklonu tohoto nepropustného podloží. Protože v Máchově kraji jsou vrstvy ukloněny převážně k jihovýchodu (byť pod malým úhlem asi 1°), putuje i podzemní voda vázaná na pískovce jizerského souvrství tímto směrem. Její hladina může být v různých tektonických krách různě hluboko, zpravidla ale leží několik desítek metrů pod dnem hlavních údolí. V detailnějším pohledu zjistíme, že tok podzemní vody se od „ideálního“ jihovýchodního směru může značně odchylovat, protože je usměrněn přítomností svislých nepropustných bariér přírodního původu. V některých případech může jít o smykové zlomy, doprovázené dynamickou silicifikací (t.j. prokřemeněním, vznikem křemitého tmelu). Ve většině případů se ale podzemní vodě staví do cesty až několik metrů mocné žíly vulkanických hornin.

Čedičové magma proniklo do křídových pískovců nejprve na samém konci křídy, mnohem masivněji pak v druhé polovině paleogénu (t.j. starších třetihor). Vytvořilo šikmo ukloněné nebo strmé žíly a pně, méně často i ložní žíly nebo tělesa intruzivní brekcie o průměru až 200 m. Na území CHKO jde počet čedičových těles do stovek, nejznámějšími intruzemi jsou Velký Beškovský kopec, Ronov, Slatinné vrchy, Velká a Malá Buková nebo žilný roj v okolí Doks, zahrnující též vrch Borný a Havířský vrch. Znělcové magma buduje i větší tělesa, která dala základ pro vznik krajinných dominant, jako jsou Bezděz a Malý Bezděz, Vrátenská hora, Nedvězí nebo Vlhošť.

Schématický obrázek ukazující dvojí mechanismus, jakým žíly čedičových
hornin v CHKO Kokořínsko – Máchův kraj ovlivňují oběh vod. Toto
ovlivnění je založeno na kontrastu v propustnosti jednotlivých horninových typů.
Podzemní voda v pískovcích (na obrázku proudí zprava doleva) je před
nepropustnou žilou zadržená a její hladina je vzdutá oproti hladině za žilou.
Podél kontaktu žíly zde může voda vystoupat natolik, že vyvěrá na povrch.
Povrchová voda (na obrázku teče zleva doprava) je zadržená přírodní
hrází, tvořenou hydrotermálně zpevněným (především silicifikovaným) pískovcem
podél žíly. Průsaky skrz přírodní hráz jsou eliminovány přítomností nepropustné
žíly v její ose. Druhého mechanismu bylo na Dokesku využito ve středověku při
zakládání rybníků. Zpracoval: Jiří Adamovič

Byly to ale především žíly čedičových hornin, které byly ihned po svém vzniku postiženy hydrotermální přeměnou ze strany roztoků vystupujících z hloubky podél kontaktu mezi čedičovou horninou a pískovcem (Adamovič 2002). Od okraje ke středu žíly byly čediče přeměněny na směs jílových minerálů (kaolinit, příp. montmorillonit) a minerálů železa (goethit, hematit). Z žíly již tak zabraňující oběhu podzemních vod se v důsledku této přeměny stala prakticky neprostupná bariéra.

Bariéry rozložených čedičových žil nejenže usměrňují tok podzemní vody v horizontálním směru, ale také vyvolávají vzdutí hladiny podzemní vody v místě před bariérou. Jak ukázala současná studie, mnoho pramenných vývěrů v Máchově kraji i na samotném Kokořínsku leží právě v místech, kde je před čedičovou žilou hladina podzemní vody zvýšená a navíc je zde tok podzemní vody soustředěný do směru rovnoběžně s žilou. Na Kokořínsku je ukázkovým příkladem pramen Stříbrník ve Vojtěchově, v Máchově kraji pramen U Flesla východně od Břehyně.

Příčné řezy hrází Máchova jezera v místě výpustní strouhy.
A. Představa Müllera (1928), předpokládající přítomnost jedné žíly čedičové
horniny a nepropustné dno rybníka, tvořené „slíny“.
B. Dnešní představa, založená na poznatcích z rekonstrukce výpustního
zařízení v letech 2014–2015 a na novém povrchovém geomagnetickém průzkumu.
Hladina rybníka 266,5 m n.m., vrchol hráze 270,5 m n.m. Délka řezu 100 m,
převýšení cca 5×. psc – pískovec, s – slín, č – čedičová hornina,
ž – železité hmoty, p – písek, j – jíl a organogenní sediment, a – antropogenní navážka
(koruna hráze, násep silnice). Zpracoval: Jiří Adamovič

Žíly vulkanitů jako přírodní hráze
Žíly vulkanitů ale mohou stejně tak ovlivnit tok povrchových vod. Samy zjílovělé čedičové horniny jsou měkké, nikde netvoří skalní výchozy a v terénu se spíš projevují mírnými sníženinami. Zato pískovce podél těchto žil jsou výrazně zpevněné železitým a křemitým tmelem, vysráženým z hydrotermálních roztoků uvolněných při intruzi. Proto tvoří v terénu nápadné hřbety. Právě tyto hřbety byly pro staré rybníkáře na Robečském potoce pravým požehnáním. Byly protažené kolmo na tok potoka, a tak představovaly přírodní hráze, které stačilo jen dosypat v koruně. Průsakům rybniční vody skrz pískovcovou hráz zabraňovala bariéra čedičové žíly v ose hráze. Ta plně nahrazovala jílovou stěnu, kterou bylo jinak potřeba vybudovat uprostřed těles sypaných hrází. Oproti stavitelům jihočeských rybníků tak měli práci značně usnadněnou.¹ O nepropustné dno se u rybníků na pískovcovém podloží musely postarat holocenní organogenní sedimenty. Na Robečském potoce a jeho přítocích to byla vrstva rašeliny, která zaplnila široké údolí v permanentně zamokřených úsecích nad přírodními hrázemi dávno před založením rybníků.

Nově zjištěná vulkanická tělesa
Na přítomnost žil vulkanických hornin v hrázích Máchova jezera a Břehyňského rybníka poukazovali geologové již před sto lety (Müller 1914). Díky novému geologickému a geofyzikálnímu mapování se podařilo obraz účinku žil na oběh vod ještě zpřesnit.

Břehyňský rybník je zčásti zásobován vodou z pramenů vyvěrajících na severozápadním kontaktu žíly augititu (hornina blízká čediči). Tato nově zjištěná žíla spojuje Zlatý vrch a těleso intruzivní brekcie na Cikánské skále a vzdouvá podzemní vodu přitékající sem od severozápadu. Její mocnost lze odhadnout na 0,5–1  m. Nejsilnější pramen U Flesla leží přímo tam, kde žíla vybíhá z tělesa brekcie. Další žíla směru severovýchod–jihozápad, tvořená tefrifonolitem (hornina blízká znělci), leží 3 km dál na severozápad. Má poměrně velkou mocnost (3–5  m) a byla využita jako přírodní hráz pro Břehyňský rybník. V hluboko zasekané výpustní strouze je dobře odkrytá. Železitý doprovod této žíly zároveň tvoří bariéru pro podzemní vodu a nutí ji vyvěrat v prameništi Jordán.

Sledujeme-li tok Břehyňského potoka dále na západ, brzy se dostaneme do prostoru Máchova jezera (dříve Velkého Dokeského rybníka). Nenápadná žíla rozloženého bazaltoidu směru SSV–JJZ zde vzdouvá hladinu podzemní vody a dává vznik vývěrům v NPR Swamp. Samotná hráz rybníka ve Starých Splavech je tvořená pískovcem zpevněným proniky čtyř žil čedičových hornin (horninově byl potvrzen olivinický nefelinit), prakticky zcela hydrotermálně rozložených. Žíly dosahují mocnosti 0,5–1 m a tvoří kulisovitě uspořádaný roj, zabraňující průsakům v celé délce hráze. Na severním a jižním konci hráze, kde jsou žíly mírně odskočeny na příčných zlomech, může být jejich těsnící účinek zeslaben. Podobně jako je tomu u Břehyňského rybníka tvoří žíly v hrázi bariéru pro podzemní vodu, přicházející sem od severozápadu. Výsledkem jsou skryté, ale vydatné vývěry v rašeliništi bývalého Baronského rybníka pod Starými Splavy.

Hlavní žíla vulkanitu v pravé stěně výpustní strouhy
Máchova jezera. Hornina je téměř zcela rozložená
na jílové minerály a oxihydroxidy železa.
Podél obou kontaktů s pískovcem je doprovázená
železitými výstelkami. Pohled k SSV.
Foto Jiří Adamovič.

Necelé dva kilometry pod Baronským rybníkem dříve končilo vzdutí Novozámeckého rybníka, v důsledku zazemnění je dnes jeho plocha oproti dřívějšku ani ne třetinová. Kromě samotného Robečského potoka a jeho levostranného přítoku Bobřího potoka je rybník dotovaný skrytými prameny na svém severním břehu. Vodu z rybníka odvádí tzv. Novozámecká průrva – strouha obloukovitého průběhu, zasekaná do pískovce na levém břehu před hrází a opatřená stavidlem. Její hloubka se udává na 14 m, šířka kolem 7 m a délka 175 m (Wurm 1887). Jak ukázala dílčí rekonstrukce hráze v listopadu 2015, není její těleso sypané: základ hráze tvoří pískovcový hřbet, protažený ve směru sever–jih.² Nabízí se tak paralela s hrází Máchova jezera a Břehyňského rybníku. Dřívějším mapováním nebyla žádná žíla vulkanitu zjištěna, ale nová geomagnetická měření ukázala, že od severu na hráz směřuje vertikální žíla trachybazaltu ze 400 m vzdáleného, dnes již odtěženého vrchu Hölzelberg. Zda žíla pokračuje až do hráze, nebylo možno zjistit. Železitá výplň puklin v pískovci na hrázi ale ukazuje, že i kdyby sem nepokračovala sama žíla, je hráz impregnovaná doprovodnými hydrotermálními produkty. Ty mohou představovat hydraulickou bariéru, podobně jako samotná žíla vulkanitu.

Staveniště při rekonstrukci výpustního zařízení Máchova jezera ze dne
24. 1. 2015: pohled z provizorní bariéry do výpustní strouhy (tedy po proudu
Robečského potoka). Foto Jiří Adamovič.

Závěr
S detailnějším poznáním geologické stavby přírodních hrází velkých vodních nádrží v CHKO Kokořínsko – Máchův kraj se ukazuje, že hráze jsou poměrně zranitelné vůči necitlivým zásahům člověka. Průsakům vody skrz hráz leckde zabraňuje jen poměrně tenká (0,5–1 m) „stěna“ rozložené čedičové horniny nebo soubor puklin vyplněných centimetrovými povlaky oxihydroxidů železa. Proražení této „stěny“ i malým profilem, například při stavebních pracích na hrázi nebo při provádění vrtného průzkumu, může mít nečekané následky.³ Na takovou netěsnost se soustředí tlak vody v nádrži a průtoky zde dosáhnou řádově vyšších hodnot než jsou běžné průtoky pórovým prostředím pískovce. Při soustředěném toku dochází k vymývání drobných částic v pojivu pískovce a pískovec se tak mění na nesoudržný, ztekucený písek. Přitom se v pískovci mohou vytvořit sufozní dutiny. Kromě nekontrolovaného odvodu vody z nádrže tak během několika let může dojít ke ztrátě odolnosti tělesa hráze, v krajním případě k jejímu protržení. V zájmu trvalého zachování stávajících vodních ploch je proto nutné před jakoukoliv budoucí rekonstrukcí jejich přírodních hrází provést podrobný geologický průzkum a při technických zásazích do tělesa hráze postupovat s co největší opatrností. Stejně samozřejmý by měl být důkladný průzkum před případným čištěním rybničního dna, kdy hrozí odstranění vrstvy rašeliny bránící průsakům vody do pískovcového podloží.

Poděkování
Nové poznatky jsou výstupem studie „Ověření geologických poměrů podél čedičových žil zadržujících povrchové a podzemní vody na území CHKO Kokořínsko – Máchův kraj“, vypracované pro Agenturu ochrany přírody a krajiny ČR v letech 2016–2017.

Poznámky v textu

¹ Horší úsudek měli stavitelé rybníka na Ploučnici v Novinách pod Ralskem (u tzv. Průrvy Ploučnice) v 16. století, kteří také využili příčného pískovcového hřbetu jako hráze; ten však ve své ose neměl žílu vulkanitu a hráz proto prosakovala. Rybník se tak zřejmě nikdy nepodařilo naplnit (Kühn 2006).

² Tomuto zjištění odpovídá i tvrzení Hantschela (1885), že odtok vody z rybníka původně obstarávaly tři hluboké „zářezy“ přímo v hrázi, a strouha byla prosekána až dodatečně kvůli obavám z protržení hráze. Ostatně Štěpán (1932) pokládal celou hráz za přírodní, t.j. pískovcovou, a Novozámecký rybník za původní jezero zadržené touto hrází.

³ Bariérové účinky rozložených žil čedičových hornin se plně projevily při hlubinné těžbě uranu na ložisku Hamr severovýchodně od Mimoně v 70. a 80. letech 20. století. V roce 1973 byla z neznalosti důlní chodbou přetnuta jen cca 20 cm mocná žíla Anežka, tvořená rozloženým polzenitem. Za žilou byla vzdutá hladina o několik metrů, což postačilo ke zvýšené drenáži s postupnou tvorbou kaverny široké asi 1 m a zabírající oba kontakty žíly včetně žíly samotné. Kaverna se během několika dní rozšířila na výšku 20 m a neznámou délku o celkové kubatuře asi 10 000 m³ vyplaveného písku (Pazdírek 1991). Výsledkem bylo zaplavení dolu č. 1, spojené s rozsáhlými škodami a složitou následnou sanací.

Seznam literatury

Adamovič, J. (2002): Shrnutí nových poznatků: co nám říkají o genezi železivců v české křídě. In: Adamovič, J. – Cílek, V. (ed.), Katalog vybraných významných geologických lokalit pískovcových oblastí. Železivce české křídové pánve. Knihovna České speleologické společnosti, 38: 146-151. Praha.

Adamovič, J., Ulrych, J., Rohovec, J., Rajlichová, J. & Peroutka, J. (2017): Ověření geologických poměrů podél čedičových žil zadržujících povrchové a podzemní vody na území CHKO Kokořínsko – Máchův kraj. Závěrečná zpráva. – Nepublikovaná výzkumná zpráva, Geologický ústav AV ČR, v. v. i. pro Agenturu ochrany přírody a krajiny ČR, 99 s., 5 příloh. Praha.

Hantschel, F. (1885): Rundsicht vom Spitzberge bei B.-Leipa (Kronprinzessin Stephanie-Aussichtsthurm). – Druck und Verlag von Dr. Hantschel & Co., 148 s. Česká Lípa.

Kühn, P. (2006): Řeka Ploučnice v průběhu časů. - Sborník příspěvků z konference Ploučnice a její přínos pro region z hlediska cestovního ruchu, 27. 4. 2006. Město Mimoň, s. 42-53. Mimoň.

Müller, B. (1914): Der Grossteich bei Hirschberg in Nord-Böhmen. Der Geologische Aufbau des Hirschberger Teichgebietes. – Monographien und Abh. zur Internationalen Revue der gesamten Hydrobiologie und Hydrographie, Bd. 5/III: 1-81. Leipzig.

Müller, B. (1928): Die geologischen Grundlagen der nordböhmischen Teichwirtschaft. – Firgenwald, 1, 2, 65-76. Liberec.

Panáček, J. (2000): Rybníky v povodí Mlýnského potoka na Českolipsku. – Onomastické práce, 4: 389-399. Praha.

Pazdírek, O. (1991): Synteza poznatků o tektonické stavbě strážského bloku s posouzením jejího vlivu na hydrogeologické poměry. – MS Archiv Diamo, s.p., 24 s., 6 příl. Stráž pod Ralskem.

Štěpán, V. J. (1932): Rybníky v Polomených Horách sev. Čech po stránce stavebně-technické a geologické. – Vl. nákl., 11 s. Vodňany.

Wurm, F. (1887): Das Kummergebirge, die umliegenden Teiche und deren Flora. Festschrift zur Decennalfeier des Nordböhmischen Excursions-Clubs. – Nordböhm. Exc.-Club, Česká Lípa. 92 s.