Komerční prezentace
Registrace uživatele

Přihlašte se k odběru informací, novinek, získejte přístup do diskuzního fóra.

Vesmír č. 10
Vesmír č. 10
Toto číslo vychází
2. 10. 2017
Novinky
Zdarma jedno celé číslo Vesmíru v pdf.
• Říjnové číslo Vesmíru
reklama

Svědectví hornin na Rýchorách

Změní se názor na historii a stavbu severní části Českého masivu?
Publikováno: Vesmír 76, 395, 1997/7
Obor: Geologie

Skutečnost, že se v Krkonoších objevují horniny rozsáhle překrystalované a za vysokých tlaků a teplot deformované spolu s horninami, které vznikly pomalou krystalizací z tavenin hluboko pod povrchem, rozpoznali geologové bezpečně již v minulém století. Důkazy pro to získali při geologickém mapování, kdy pozorovali přechody od hornin se strukturami méně tlakem a teplotou pozměněnými až po velmi silně přeměněné horniny, jejichž minerální složení a stavba mohou vzniknout jen v opravdu hlubinném prostředí, pod váhou nadložních hornin. Další důkazy přišly s rozvojem pozorovací techniky spočívající ve vybroušení průsvitných, velice tenkých plátků horniny, na kterých lze při velkém zvětšení rozpoznat jednotlivé minerály a posoudit jejich vzájemný vztah i historii celé horniny.

Konstatování tohoto faktu před 150 lety zahájilo dlouhou cestu k věrohodnému a „funkčnímu“ vysvětlení látkového složení a geometrie horninových těles, k vysvětlení celého sledu událostí, po němž můžeme obdržet takové uspořádání hornin, jaké skutečně v Krkonoších a jiných pohořích nalézáme. Význam je i obrácený: tj. budeme-li mít dobře fungující model, budeme moci přesněji předvídat neznámé části struktury. Cesta k vysvětlení není snadná, protože mnohá seskupení horninových těles byla přeměněna vícekrát a zároveň s tím nebo mezi tím byla horninová tělesa několikrát „přeskládána“ podle různých systémů odlučných ploch – například zlomů. Účinek opakovaných deformačních procesů v zemské kůře můžeme pro názornost přirovnat k složitě „zamotané“ Rubikově kostce.

Je zajímavé, že větší část zmíněných 150 let byla věnována úsilí, jak vzniklou skutečnost vysvětlit procesy probíhajícími v podstatě na místě – prohlubováním a opětovným uzavíráním malých prohlubní v zemském povrchu s následným nahrnutím horninových mas z okolí nad tuto bývalou prohlubeň, nebo těžknutím a klesáním části zemské kůry s následným zlehčením a vzestupem, či prostým vytlačením „špalků“ zemské kůry tlakem ze stran. Geologové se dlouho nemohli odpoutat od dojmu daného tradicí, že Země je jakýmsi neotřesitelně pevným bodem v našem životě a že v dimenzi lidského života a pozorování nejsou prostým okem posuny v zemské kůře takřka vidět.

Jinak je tomu dnes, kdy odrazovým měřením rádiových vln a svazkem laserového světla lze ze satelitů monitorovat změny v rozložení různých bodů na zemském povrchu. Např. Japonsko se přibližuje k Havajským ostrovům rychlostí 9 cm za rok, jiné části Země se průkazně vzdalují. Na vzájemný pohyb jednotlivých částí zemské kůry, tzv. desek, jejich praskání a oddalování, srážení se, podsouvání a přesouvání, upozorňovaly už samotné tvary zemského povrchu. Praskliny a místa hrnutí a deformace viditelné na geografické mapě Země, jež poskytuje obraz velmi podobný „struskové slupce na žhavém kotli“, vedly od 20. let tohoto století mnoho vědců k postupnému a úspěšnému hledání fyzikálních a biologických důkazů pro boční pohyby částí zemské kůry. Důkazy byly postupně nalezeny v látkovém složení horninových těles, záznamu dávného klimatu a bývalého magnetického pole, nebo v rozmístění dávných druhů fauny a flóry. O vzniku horských pásem v místech kolize desek, kde se podstatná část chladnoucí a těžknoucí kůry podsouvané desky vtahuje dolů pod desku protilehlou, do zemského pláště, přičemž menší část horninových souborů je postupně „odškrábána“ z jejího povrchu a „stohována“ na svahu protilehlé desky, dnes pochybuje jen málokdo. Nová je však existence věrohodných modelů, jakými procesy lze takovéto „stohy horninových řízků a směsí“ dostat do zemských hlubin a opět nahoru, a také jakým způsobem je lze segmentovat a mezi sebou stranově posouvat jako vzájemně se střídající, vykliňující „čočky“.

Takto již máme k pochopení stavby starých krkonošských hornin blíže, i když musíme mít na paměti, že jejich výstup směrem k povrchu a odnos nadložního zvětrávajícího pokryvu započal definitivně až před 340 – 320 miliony let, kdy Český masiv včetně krkonošských horninových mas byl ještě neodčleněnou součástí právě dotvořeného horstva možná až himálajského rozměru. Zárodek dnešního zlomového vymezení, výstupu a tvarování Krkonoš má svůj počátek pouze před 50 – 15 miliony let, tedy v době, kdy už velmi „stará“ a „obroušená“ deska nesoucí severní Evropu odrážela změnami mechanického napětí vzdálené horotvorné kolize Alp a Karpat.

Jak Christian Pin a další našli mezi mramory prapodivné vápence
Jeden z nejlepších nástrojů, jak prokázat detailněji prostředí vzniku a pozdější změny horniny, je studium jejího chemického složení. A vzhledem k tomu, že Krkonoše leží při stále problematickém severním okraji dávného a obřího pásemného horstva, přitahují pozornost nejen našich předních geochemiků, ale i zahraničních. Studie dotýkající se tohoto tématu lze již počítat na desítky. Proto také do Krkonoš přijel přední francouzský geochemik Christian Pin, který v doprovodu našich a polských renomovaných kolegů prošel a odvzorkoval řadu krkonošských skalních výchozů a lomů. Díky své mimořádné schopnosti a píli, nebo proto, že v přeneseném významu platí pravidlo, že nejhloupější sedlák má největší brambory, nalezl tento odborník v geochemii izotopů něco, co mu oborově nepřísluší a co dlouho unikalo sedimentologům (zabývajícím se složením usazenin) a paleobiologům (zabývajícím se organizmy zemské minulosti).

Nalezl na Rýchorách, v lomu u Dolních Albeřic, neobvyklá tělesa masivních uhličitanových hornin, rozmístěná uvnitř pruhu vysoce překrystalovaných a deformovaných vápenců (mramorů). Prostě zvedl kámen a užasl – viděl na jeho oxidovaném povrchu drobné hráškovité kuličky, jaké skládají např. vápencové písky na Bahamách. A nejenom to, uprostřed kuliček byl zjevný úlomek nějaké vápnité schránky organizmu! Údiv Christiana Pina postupně vystřídal ještě větší údiv jeho kolegů v terénu a později kolegů v českých výzkumných institucích, kteří byli požádáni o podrobnější prozkoumání místa nálezu i nálezu samotného. Není divu, přítomnost takové horniny, navíc zabudované mezi jinak zcela překrystalované a změněné horniny Rýchor, nikdo nepředpokládal.

Ověřovalo se pět značně odlišných hypotéz:

  • usazení do trhlin a jeskyní až v době po vytvoření a obroušení dávného pásemného horstva,
  • vznik hornin v dutinách a hrncích gejzírových systémů s horkou vodou,
  • odlišná přeměna cizorodých bloků, které sklouzly do mořských uloženin,
  • „rozstříhání“ hornin a jejich proložení při slabších deformacích již stabilizované desky, např. před 280 – 240 nebo 50 – 15 miliony let,
  • „rozstříhání“ hornin a jejich proložení během nejvýraznějších horotvorných procesů, před 320 – 340 miliony let.
  • Pozoruhodná zkamenělina
    Nejlepší zkamenělinou organizmu je zatím stále úlomek, který nalezl Ch. Pin. A to zde byli nějací renomovaní „lovci″ zkamenělin! Najde někdo lepší? Bylo by zapotřebí. Avšak zpátky k fosilii. Její tvar je fragmentem rourky až kornoutu, který má dvě slupky a mezi nimi děravé kolmé přepážky uspořádané jako čtvercové voštiny. Příčný průměr mohl být asi 6 – 7 mm. Mnoho jemných detailů již chybí, protože zkamenělina byla během procesů změn z větší části rozpuštěna a vzniklý výlitek nahrazen krystaly dolomitu. To, co zbylo, však stačí pro řadu velmi sugestivních analogií s tvary koster vyhynulých organizmů.

    V potaz bylo vzato více analogií. Podezřelí byli archeocyáti, houbovité organizmy z doby časného kambria (před 550 miliony let), i dávno vyhynulí rugózní koráli (Rugosa – drsnatí koráli), tvarově se podobající dnešním sasankám, a mnoho dalších. Na základě posuzovaných tvarových znaků postupně jedna šance za druhou odpadávala a odsouvala se do pole nízkých pravděpodobností až nemožností. Nakonec zůstal jen jeden nejlepší kandidát na to, co to tedy vlastně je. Jmenuje se receptakulites a halí se dnes stále ještě trochu do roušky různých tajemství. Patří do příbuzenstva mořských hub a v dávném období prvohor vytvořil mnoho různých tvarových konstrukcí a zaplnil nejedno moře různými druhy pozoruhodných forem. Objekt z Krkonoš se nejvíc podobá druhu Receptaculites guilinensis, který poprvé popsal čínský profesor Yu Chang-min r. 1988 z vrstev starých 365 milionů let, tedy z velmi pozdního devonu.

    Co to tedy znamená, či co to může znamenat?
    Na jedné straně máme v lomu u Dolních Albeřic mramory, které ač velmi přeměněné, se svým složením a zbytkovými strukturami podobají tomu, co je nejnověji velmi dobře doloženo z Ještědského pohoří nebo ze severního okolí Kladska v Polsku: šedým vápencům se spoustou vápencového bahna. Ty byly pro tyto oblasti typické v době před 377 miliony let, koncem středního a začátkem svrchního devonu. Tenkrát mořská hladina stoupla vůči dlouhodobému normálu o víc než 200 m, široce se otevřely rovníkové pasáže pro mořské proudy obíhající celou Zemi, zaplavily se daleko okraje kontinentů, otevřely se početné čedičové vulkány a teplota v atmosféře i v moři výrazně stoupla. V mořích se ukládalo mnoho organické hmoty, která se nestačila rozložit a dostat se znovu do oběhu.

    Na druhé straně zde máme mocné světlé vápence vytvořené na přílivo-odlivových plošinách v době mimořádné tvorby oolitů, tedy v době teprve počínajících záplav na okrajích do té doby značně obnažených okrajů kontinentů po silném poklesu hladiny světových moří. Protože takovýchto období s oolity není zase v zemské historii tak mnoho a jedno z nich se kryje s nejpravděpodobnějším stářím zkameněliny, můžeme se prozatím domnívat, že jejich stáří je menší – 365 milionů let. Věk 365 milionů let udává navíc také možný výklad poměru izotopů prvku stroncia zjištěného v hornině. Dnešní odhad stáří oolitů spočívá tedy ve shodě tří významných indicií.

    Matečné, prapůvodní typy sedimentu jsou tak charakteristicky vyvinuté a přitom tak odlišné pro mramory i pro ona záhadná tělesa složená z drobných kuliček, že jejich současný výskyt závisející jen na reliéfu dávných a zaniklých mořských břehů je takřka nemožný.

    U obou hornin se pokles do hloubek zemské kůry a zpětné vyzdvižení ve svých nejdramatičtějších fázích zcela liší: Mramory vzniklé z vápencového kalu s korály prošly přeměnami při horotvorném vtažení do hloubek až několika desítek kilometrů a ještě jejich vyzdvižení k povrchu bylo provázeno rozsáhlými změnami složení a stavby horniny. Naproti tomu tělesa vápenců složených z kuliček poklesávala pomalu do hloubek pouze okolo 10 km a při svém vyzdvižení byla ovlivněna podzemním oběhem sladké vody dešťového původu, horotvorné procesy na ně působily s daleko menšími tlaky a teplotami.

    To znamená, že obě horniny byly původně na jiných místech a byly „sestříhány do vzájemně se prokládajícího vzoru″ až při velmi pozdní fázi horotvorných procesů, které vytvarovaly stohy nasunujících se horninových šupin. Zřejmě se to stalo až v době, kdy se u nás začalo ukládat ve vnitrohorských depresích kamenné uhlí, tedy před 320 – 310 miliony let.

    Z mechanického hlediska tento jev mohla vyvolat „srážka“ dvou poměrně kruchých vápencových čoček putujících pod tlakem v lépe se deformujících „měkkých“ břidlicích. Nasvědčuje tomu i vyhojení zlomů za účasti horkých hlubinných vod. Velmi staré datum „rozstříhání a seskládání“ dokládá v lomě u Dolních Albeřic i to, že celá tato stavba je přeťata jen málo ukloněným zlomem, nad nímž nalézáme jiné přeměněné břidlice.

    Historie hornin naznačuje, že zde byly během uhlonosného karbonského období do jedné struktury sestříhány a nastohovány šupiny pocházející z různých, původně velmi vzdálených částí zemské kůry. Zatímco mramory pocházejí prapůvodně ze vzdálených oblastí na jihovýchodě, kde první horotvorné procesy zasáhly již dříve, horniny složené z drobných kuliček ležely blíže dnešní stabilní severní Evropě.

    Monumentální horotvorné děje, které utvořily a prostorově uspořádaly staré horniny Krkonoš
    Monumentální a dlouhodobé horotvorné děje (v době 385 až 285 milionů let, tj. celkem 100 milionů let!), které vytvářely obří horstvo typu Himálaje táhnoucí se napříč Evropou, se nazývají variské vrásnění. Termín vymyslel v minulém století geolog Eduard Suess na počest keltského kmene Varisků, kteří žili ve Vogtlandu, v severovýchodním Bavorsku (město Hoff nazývali Římané „Curia Variscorum″).

    Dnes víme, že jádrem celého procesu byl šikmo sbíhavý pohyb laurasijské desky na severu a gondwanské desky na jihu. (Zde je nutné připojit, že kolmá, tj. čelně probíhající kolize desek je vzácná, kose probíhající vstřícný pohyb je vlastně obecným případem tohoto procesu.) Zvláště gondwanská deska se svými útržky na čele se pohybovala velmi aktivně směrem na severozápad. Rozsáhlé prostory oceánů byly po etapách vtahovány do zemského nitra, ostrovní řetězce a malé útržky kontinentů byly otáčeny, hněteny, seškrabovány a stohovány do rozsáhlých horských pásem. Při šikmé kolizi se řada prostor znovu otevírala a zavírala. Celá oblast kolidujících hmot se přitom, podle paleomagnetických měření, přesouvala z jižních zeměpisných šířek okolo 20 – 45 stupňů až k rovníku a nakonec na 5 stupňů severní šířky, neposouvala se však přímo k severu, nýbrž šikmo přes zeměkouli, na severozápad. Část tlusté a prohnětené zemské kůry patřící horskému pásmu variscid, jež se později obrousila a zformovala jako Český masiv, obsahuje stohy horninových řízků, které byly při šikmé kolizi výrazně otáčeny doprava, ve smyslu hodinových ručiček (jako váleček ložiska). Části horstev na Moravě byly takto otočeny až o 120 stupňů, Český kras až o 180 stupňů. Západní část Krkonoš byla oddělena zlomem a stáčela se méně, „divočejší“ průběh otáčení měla zjevně východní část – Rýchory – přesně se ovšem neví jaký.

    Další výzkum, doufejme, ozřejmí i detaily geologické stavby a historie Krkonoš. Položí tím dobrý základ pro možné technologické záměry bližší nebo vzdálenější budoucnosti, ať již rázu konstrukčního, nebo ochranného. Spolehlivá znalost látkového složení, geometrie a chování těles zemské kůry je totiž zatím stále vzdálenějším cílem, než by se na první pohled zdálo. 1)

    Literatura

    "Zprávy o geologických výzkumech v r. 1995", Státní geologická služba, Český geologický ústav 1996

    Obrázky

    Poznámky

    1) POZN aut.: Děkuji za konzultaci mnoha údajů, interpretací a samotného textu odborníkům pracujícím v oboru variscid, zejména dr. Františku Patočkovi, dr. Arnoštu Gallemu, prof. Jerzymu Donovi, prof. Gerdu Flajsovi, dr. Stanislawu Mazurovi a dr. Miroslavu Krsovi.

    *) Katodová luminiscence je metoda, kdy na minerály v mikroskopu dopadá svazek elektronů a dodává energii do atomárních obalů. Zde elektrony při změně své energetické pozice (dráhy) vydávají světlo, které se liší barvou i intezitou a zároveň podává svědectví o jemných odchylkách chemizmu a struktury minerálu. Zvláště u uhličitanových hornin poskytuje katodová luminiscence mnohem podrobnější pohled na strukturu horniny, než je tomu u obyčejného světla, které se odráží nebo prochází tenkým preparátem.

    ZKOUMÁNÍ VYÚSTILA V TATO ZJIŠTĚNÍ:

  • Horniny jsou složeny z drobných, slupkovitých kuliček (ooidů), typických pro mělkovodní vápencové písky prostředí analogického dnešní Bahamské plošině. Písek byl přemýváním velikostně tříděn a usazován v mohutných vrstvách a dunách s jen slabě znatelným zvrstvením. Zbytky koster mořských organizmů jsou vzácné, ale jejich drobné střípky jsou přítomny.

  • Převládá uhličitan hořčíku a vápníku (dolomit) nad uhličitanem vápníku (kalcitem).

  • Studium katodovou luminiscencí*) v laboratořích RWTH v Cáchách umožnilo rozlišení tří generací dolomitu: a) drobné, 2 30 mikrometrů velké krystalky nahrazující zvenčí většinu slupek ooidů už záhy po uložení sedimentu, b) překrystalování do větších krystalů, 30 100 mikrometrů, s uzavřeninami, c) vznik ojedinělých krystalů s vypuklými stěnami, tzv. barokního dolomitu, velikosti 150 250 mikrometrů. Nově tvořené krystaly dolomitu vyzařují při bombardování elektrony červeno-žluté světlo, zatímco starší generace jsou tmavě červené. Kuličky (ooidy) lemují zbytky stébelnatých krystalků, což je velmi typické pro prostředí pod mořským dnem. Zbylé mezery mezi kuličkami byly nejprve vyplněny nesvítivým Mg-kalcitem tvořícím hrubou mozaiku vzájemně se omezujících krystalů. Z něho však zůstaly v hornině jen nepatrné zbytky. Tento kalcit je agresivně zatlačován mladšími krystaly, které mají již velmi málo hořčíku a při bombardování svítí jasně žlutě. Žlutý kalcit vnikl místy i dovnitř kuliček (ooidů), kde nahradil dolomit podél švů slupek a rozrušil tělíska více nebo méně propojeným systémem kanálků. V procházejícím světle je kalcitová mezerní hmota čirá; lze ji snadno odstranit již rozpouštěním v 5% kyselině octové.

  • Tenké průsvitné preparáty horniny (výbrusy) ukázaly, že svého předchůdce v mělkovodních vápencových píscích analogických dnešní Bahamské plošině (oolitech) mají i jiné masivní a houževnaté horniny v tomto lomu: cukrově bílé typy byly později prostoupeny křemenem, okrově-šedé typy byly původně prostoupeny dolomitem úplně a později z něj ztrácely hořčík jen v rozesetých, drobných skvrnkovitých pozicích.

  • Okraje oolitových těles tvoří většinou mechanické trhliny (zlomy, puklinová pásma). Na nich se místy vytvořily žíly uhličitanu a křemene, s rudními minerály (sulfidy), obklopují kontakt sítí žilek, rozpouštějí jej a opět vyhojují mladšími krystaly. Velmi důležité je to, že proužky silně překrystalovaného a jako těsto vytaženého mramoru, který s oolitovými tělesy sousedí, tato tělesa plasticky obtékají. Také vnitřní okraje jinak masivních a houževnatých oolitových těles se tlakem a rozpouštěním deformovaly do pláství a proužků.

  • Mramory obklopující zkoumaná tělesa jsou převážně z uhličitanu vápenatého, s příměsí křemene, dolomitu a slíd. Jsou mnohonásobně překrystalovány tak, jak se sluší a patří na mramory, které dostaly svoji základní tvářnost v hloubkách prvních desítek kilometrů, tam, kde docházelo k hnětení materiálu horstev na kolizním styku korových desek. Pečlivě a složitě sledované zbytky prapůvodní struktury ukazují na zcela jinou matečnou uloženinu na vápenec, který sice obsahoval střípky a celé kostřičky mořských organizmů, ale také mnoho vápencového bahna a v uloženině zůstávající organické hmoty.

  • Zajímavé jsou kapitolky z dějin osídlení hor, jež byly svědkem těžkých chvil našeho lidu. Platí to zejména o první z typických krkonošských bud, zvané Luční bouda.Byla nejprve postavena ze dřeva českými exulanty před rokem 1625. V r. 1625 byla vybudována z kamene. Nepřístupné hory byly tehdy útočištěm náboženských uprchlíků a mnoho míst připomíná dobu třicetileté války, dobu těžkého útlaku. Pronásledovaní žili na př. v osadě Rokytnu, která se jmenovala tehdy Kalich. Jméno hory Žalí nám zazní smutkem této doby, plné žalu. U Vlčic na panském sídle žil před svým odchodem z Čech také J. A. Komenský. Zde snad pojal úmysl napsat - podle vzoru Eliáše Bodina - Didaktiku, tak zvanou českou. Starou zemskou stezkou, která vedla nad hostinným, se později ubíral do vyhnanství.

    Radim Palouš, Krkonoše, přírodní reservace, Oddělení ochrany přírody při státním památkovém ústavě, Praha 1952

    Do Krkonoš jsem jezdil rád proto, že se jejich hřebeny podobaly severské tundře, kterou jsem sice miloval, ale kterou jsem znal jen z cestopisů. Drobný ostružiník moruška roste u nás jen na krkonošských rašeliništích a je to jeho nejmilejší stanoviště v Evropě. Hnízdil tady nejmenší sokolovitý dravec dřemlík tundrovitý, po kamenitých pláních pobíhali kulíci hnědí. Oba jenom tady a nikde jinde u nás. Na krkonošských hřebenových vrchovištích se uhnízdli severský modráček tundrový, nádherný pták s rezavou hvězdou na modré hrudi. Nikde jinde u nás než v Krkonoších. Vyjdeš-li při zářijovém úplňku o půlnoci na Studničnou nebo Luční horu a pohlédneš-li na stříbřité pláně a rašeliniště pod sebou a na tmavý trojhran Sněžky, nejvyšší české hory, zvedající se strmě z hlubin Obřího dolu, máš pocit, že ses náhle octnul převysoko na severu Evropy či Ameriky. Samota, pláně, chlad.

    Miloslav Nevrlý, nejkrásnější sbírka, FONS, Praha 1997

    Diskuse

    Žádné příspěvky