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

Tepuis

Geomorfologie pískovcového fenoménu vlhkých tropů
Publikováno: Vesmír 82, 256, 2003/5
Obor: Geologie

Dobře vytříděné křemenné písky se často ukládají v deltách velkých řek, v epikontinentálních mořích či v kontinentálních pánvích suché a polosuché zóny. Sedimentace je většinou rychlá a poměrně stálá, takže výsledkem mohou být souvrství masivních či hrubě lavicovitých pískovců, která jsou mocná desítky až stovky metrů. Tato sedimentační prostředí jsou vázána na nadloží kontinentální kůry, a tedy na tektonicky poměrně stabilní regiony. Křemenné pískovce jsou proto obvykle uloženy horizontálně (nebyly vrásněny) a jsou jen slabě tmeleny, neboť nebyly pohřbeny hluboko, a tedy ani vystaveny zvýšenému tepelnému toku. Krajinné oblasti tvořené takovými pískovci jsou označovány jako pískovcový fenomén (viz Vesmír 77, 278, 1998/5). Z hlediska geobotanického je jeho nejvýznamnější vlastností omezený obsah živin a vysoká propustnost pro vodu. Podobné podmínky poskytují vegetaci i nezpevněné písky, štěrky a slepené úlomky křemenných hornin, čili všechna druhotná nahromadění zvětralin v pískovcových krajinách.

Geomorfologické prvky pískovcového fenoménu jsou obvykle shrnovány pod pojem pískovcový pseudokras. Termín však hned z několika důvodů nevystihuje podstatu procesů a jevů vázaných na neživou složku pískovcového fenoménu. Prvním, i když nejméně závažným důvodem je degradující předpona pseudo-, která jako by poukazovala na neúplnost či nápodobu jiného jevu. Pískovcový mezoreliéf a mikroreliéf má však osobité tvary, které lze esteticky plně srovnat s krasem. Závažnějším důvodem je věcná nepřesnost popisu relevantních procesů. Kras je souborným termínem pro území budovaná karbonátovými i jinými rozpustnými horninami s výskytem charakteristických podzemních i povrchových tvarů a se specifickou hydrografií. Vedle toho existuje termín parakras, který se užívá pro tvary v nekarbonátových horninách, jež vznikly rozpouštěním. Dále se dělí na bradykras (kvarcity a jiné křemenné horniny) a tachykras (evapority). Termín pseudokras je vyhrazen formám vytvářeným při vzniku horniny (tak vznikají např. dutiny po plynech v lávách), tektonickými silami, mechanickým rozpadem a erozní činností vody, ledu či větru.

Rozmanitost tvarů pískovcového fenoménu je však z podstatné části způsobena dvěma procesy a jejich kombinacemi, popř. časovými a místními posloupnostmi a překryvy – solnou erozísrážením novotvořeného tmele v okolí povrchu horniny. V důsledku těchto procesů vznikají skalní kůry různého tvaru, tloušťky a trvanlivosti. Sůl i tmel přicházejí v roztoku zevnitř horninového masivu – podobně jako v krasu roztoky bohaté na hydrogenuhličitan, křemen či chloridy. Na rozdíl od vápencového krasu se však v důsledku porozity materiálu srážejí zpravidla ještě uvnitř substrátu. Ani první, ani druhý proces nezapadají do definice krasu, parakrasu, popř. pseudokrasu, a vyžadují tedy jiný termín. S ohledem na porozitu jakožto klíčový faktor hydrografie pískovcového fenoménu navrhuji termín porokras (porokarst), který by byl definován přítomností obou pochodů s výrazným vlivem na mikroreliéf (např. voštiny) i mezoreliéf (kvádrovité skalní věže impregnované mocnými skalními kůrami).

Vznik uspořádaných dutých tvarů solnou erozí není fyzikálně snadno vysvětlitelný. Zatímco výzkum vzniku pravidelných tvarů vznikajících vysrážením (jako jsou třeba dendrity) učinil v posledním desetiletí velký pokrok, matematické modelování a fyzikální experimenty se solnou erozí zatím uspokojivé výsledky nepřinesly. Fyzikům by mohli hodně napovědět geologové a geomorfologové, protože některé parametry systému odpovědné za „porokrasové“ dutiny (voštiny, výklenky, jeskyně tvaru „pecí“) jsou empiricky zjistitelné, i když ne právě snadno. Mám čím dál větší podezření, že rozšiřování dutin v porézních pískovcích se děje spíše „katastroficky“ než lineárně, což pochopitelně přímé pozorování ztěžuje.

Podobně jako kras je i porokras ohraničen neostře, což je dobrá zpráva – nedokonale vyvinutý geomorfologický jev je pro úvahy o jeho genezi často podnětnější než plně vyvinutá forma. Ideální pro rozvoj porokrasu jsou středně zrnité křemenné pískovce. Účinnost obou hlavních principů vzniku porokrasu se snižuje, jestliže je velikost zrn menší nebo větší (např. ve slepencích se již solná eroze ani povrchové zpevňování neuplatňují) a jestliže vzrůstá podíl karbonátového tmele či vtroušené jílové hmoty.

Ve škále klimatických zón nejsou dobré podmínky pro vznik porokrasu v arktické zóně (například v Grónsku), kde je slabý výpar a silné mechanické (tedy pseudokrasové) vlivy. Optimem je středně vlhké prostředí mírného pásma severní polokoule (např. území ČR). Směrem k subtropickým a tropickým aridním oblastem převládá větrná eroze (třeba v poušti Namib), ale místy bude patrně značný i vliv porokrasových pochodů.

Podmínky vlhké tropické zóny přinášejí i do pískovcových oblastí významné rozpouštění, a tedy převahu bradykrasových pochodů (viz článek M. Audyho, Vesmír 82, 263, 2003/5). Před pěti lety jsem napsal (Vesmír 77, 278, 1998/5), že ve vlhké tropické zóně se pískovcový fenomén neprojevuje, protože pískovec by velmi rychle zvětral. Nyní mám příležitost svůj omyl napravit. Znal jsem sice vyobrazení stolových hor venezuelské Guyany (i z článku Petra Pokorného ve Vesmíru 75, 557, 1996/10), ale horniny jsem pokládal v souladu s většinou dostupné literatury za křemence (P. Pokorný, pravda, uvádí jak křemence, tak pískovce) – tedy pískovce, které prošly rekrystalizací a migracemi látek hluboko v zemské kůře. Křemence mají minimální porozitu a tekutiny se v nich mohou šířit téměř výlučně podél puklin. O několik let později jsem se ocitl v těsné blízkosti tepuis a zjistil jsem, co jsem už dávno mohl vědět z literatury: humidní tropické klima může způsobovat výrazné zpevňování písků, písčitých reziduí či pískovce – silkretizaci. Jev není vázán na vypařování roztoků pronikajících z nitra masivu. Mobilitu SiO2 způsobují vodní srážky a přispět mohou i alkalické příměsi v hornině. Příhodné podmínky pro částečné rozpouštění zrn křemene i následné vysrážení jsou několik decimetrů až metrů od povrchu skály – výsledek si můžeme představit nejspíše jako analogii ledové krusty na sněhu, který se přes den natavuje a v noci promrzá anebo na který občas zaprší. Až několik metrů mocné desky silkret se vytvářely v tropickém klimatu počátkem třetihor na karbonských arkózách v západních Čechách a jedna z nich je dnes vztyčena na náměstí v Podbořanech jako ohromný novodobý menhir. Skalní masivy tepuis jsou ve svém nitru rovněž málo zpevněné, a proto na některých površích skal (např. pokud byly nedávno obnaženy řícením) funguje i solná eroze a tvoří se voštiny.

Aby směsice jevů formujících konečnou podobu skal byla ještě složitější, dochází v tropickém humidním klimatu k chemické korozi a srážení SiO2 – tedy ke krasovění (viz rámeček V. Cílka, Vesmír 82, 263, 2003/5). Při výšce stěn až 1 kilometr působí ve velkém měřítku i gravitační tektonika, mechanický rozpad horniny a mechanická vodní eroze – tedy jevy typické pro pseudokras. Některé jevy si navíc musíme představit jako výrazně proměnlivé v geologickém čase – kupříkladu výkyvy klimatu v posledních 6000 letech jsou doloženy pylovou analýzou.

Mezoreliéf
Samotné stolové hory vznikaly průběžně s tektonickým zdvihem desky roraimského pískovce zhruba od poloviny třetihor (Vesmír 75, 559, 1996/10) a spolu s osypy chaoticky nakupených skalních bloků na úpatích představují základní prvek makroreliéfu. Skalní stěny samotných tepuis jsou vesměs téměř hladké, kolmé, založené na zlomové tektonice, s nečetnými, avšak hlubokými komíny či spárami a nevýraznou horizontální modelací kopírující primární sedimentární textury pískovce. Paty kolmých stěn mají občas výrazné, několik metrů vysoké převisy, vytvořené odlučováním desek pískovce (nikoliv vzlínáním spodní vody a s ní spojenými kapilárními, mrazovými a solnými jevy tak jako v ČR). Vrcholové plošiny jsou velmi členité. Mezi věžovitými útvary téměř chybějí klasické „hranoly“, známé například z Českého ráje. Nedostává se skalních kůr, které by takové tvary chránily. Namísto toho jsou časté „hřiby“ nebo nepravé skalní brány vzniklé opřením dvou či více „hřibů“ o sebe. Vrcholová poklička bývá několik metrů mocná a chemickou korozí zaoblená do tvaru bochníku nebo deštníku. Na jiných místech vrcholových plošin převládají několik metrů vysoké skalní kulisy, založené na tektonických liniích (tedy nikoliv kvádrové, ale paralelní rozpukání masivu). Daleko mohutnější než v českých skalních městech jsou prostory s nakupenými skalními bloky. K jejich vzniku je zde k dispozici velké množství druhotně impregnovaného, a proto odolného křemence, který je jen zvolna chemicky korodován. Jinde převládá víceméně vodorovná holá skála a v prohlubních se usazuje rašelina.

Měkčí pískovec pod „pokličkami“ je často perforován. Vznikají systémy propojených dutin, podobně jako u nás v jeskyni Psí kostel v Hradčanských stěnách (poblíž Doks), založené v písčitých vápencích nebo vápnitých pískovcích. Patrně i mechanizmus vzniku, tj. vyrovnaný podíl chemické koroze a mechanické eroze, bude obdobný – na tepuis pod deskami silkrety vytvořily chemickou korozí drobné dutiny a po prořícení některých bloků se přidalo mechanické vymývání již částečně narušeného pískovce.

Mikroreliéf
Na svislých nebo téměř svislých skalních stěnách menších útvarů vrcholových plošin převládají skalní římsy, založené na selektivní chemické korozi a mechanické erozi podle primárních sedimentárních textur pískovce. Na šikmých površích jsou typické nejrůznější tvary škrapů – žlábků a hřbítků vytvořených korozí a erozí ve směru volně stékající vody. Vzácné jsou převislé voštinové stěny s voštinami buď „krabičkovitými“, nebo „pěnovitými“. Voštiny však rozhodně mají daleko k ideálu sférických voštin na pískovcích mírného pásu, neboť solná eroze zde pracuje nepravidelně a v kombinaci s chemickou korozí. Nicméně žebra mezi voštinami jsou zřejmě impregnována výparem roztoků bohatých na SiO2, což je princip porokrasu.

Nejatraktivnějším prvkem mikroreliéfu jsou nádherné krystaly křemene až decimetrových rozměrů, které se patrně vytvořily v puklinách a dutinách napájených roztoky bohatými na rozpuštěný SiO2 bez vlivu hydrotermálních vod.

Geomorfologie tepuis je souhrnným výsledkem procesů, které označujeme jako parakrasové (bradykrasové), pseudokrasové, porokrasové (nový termín) a silkretizační. V současné době jsou guyanské tepuis patrně ojedinělým světovým fenoménem. 1)

Literatura

Cílek V.: Jeskyně Psí kostel v pohoří Kummer, Speleo 23, 17–26, 1996
Lamplugh G. W.: Calcrete. Geol. Mag. 9, 75, 1902
Pel L., Huinink H. P., Kopinga K.: Ion transport and crystallization in inorganic building materials as studied by nuclear magnetic resonance, Applied Physics Letters 81, 2893–2898, 2002
Summerfield M. A.: Silcrete. In: Goudie A. S., Pye K. (ed.), Chemical Sediments and Geomorphology: Precipitates and Residua in the Near Surface Environment, Academic Press London 59–91, 1983

Poznámky

1) Děkuji kolegům Alfredu Uchmanovi z Krakova a Dirku Knaustovi z Tanangeru, kteří disponovali větším množstvím času, peněz a odvahy než já a na tepuis na rozdíl ode mě skutečně vystoupili; poskytli mi pak odpovědi na mé předem i ex post položené otázky a věnovali mi fotografie. Stanislavu Šlechtovi z Prahy, který se týmž směrem vydal o několik měsíců později, děkuji za přivezení vzorků hornin.

Výzkum pískovců tematicky spadá do grantového projektu č. A3013302 GA AV ČR.

Soubory

Článek ve formátu PDF: 2003_V256-265.pdf (2 MB)

Diskuse

Žádné příspěvky