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

Živé zlomy

Pohyb v zemské kůře
Publikováno: Vesmír 88, 322, 2009/5
Obor: Geologie

„Co tě nepálí, nehas,“ praví staré české přísloví. I ve vědě býváme instruováni, abychom se zajímali jen o lokální účelové problémy. Dodatečně se ale občas ukáže, že cizí problémy byly s těmi našimi propojeny. Náš domácí výzkum rozhýbe teprve katastrofa, někdy i cizí.

Katastrofy probouzejí zájem
Důležitým momentem pro zvýšení pozornosti věnované poruchám na svazích se staly sesuvy, které v letech 1960 a 1961 zničily část Handlové na středním Slovensku. Spadlo přes 200 budov, byly přerušeny komunikace a linie vysokého napětí, zavalena koryta vodních toků. A hned se postoj veřejných činitelů k hrozbě sesuvu změnil. V důsledku této katastrofy vznikla i Laboratoř inženýrské geologie ČSAV, jejíž pracovníci se pod vedením profesora Quida Záruby intenzivně zapojili do stabilizačních opatření. Jenomže na to, co nás spálilo, rychle zapomínáme.

Český masiv má pověst stabilního bloku, kde se toho moc stát nemůže. Přesto se i rozsáhlá skalní bloková pole v oblasti vulkánů Českého středohoří občas mohou dát do pohybu, jak to zažili v Klapém pod Hazmburkem v letech 1882, 1897, 1898, 1899, 1900, a pak opět roku 1939, kdy bylo v pohybu asi 120 000 m3. Kdy, proč a jak to vzniklo? Hýbe se to ještě?

V geologii je důležitý čas. Pohyb je často pomalý, pro lidské oko nezřetelný, ale s časem posuny rostou. Abychom buď potvrdili stabilitu, nebo existenci posunů, musíme se zabývat i zlomky milimetrů. Vyvinuli jsme proto vysoce citlivé zařízení, které pracuje za pomoci optických mřížek a zachycuje hodnoty nejen v jednom směru, ale prostorově.[1] Vyrábí ho dnes česká firma GESTRA v Orlických horách.

Měření bulharské Rusalky
Na podzim r. 1973 jsme ve spolupráci s kolegy z Geologického ústavu Bulharské akademie věd instalovali toto měřicí zařízení mezi stupňovitě pokleslé skalní bloky vápenců v gigantické pobřežní deformaci Taukliman, kde dnes leží letovisko Rusalka. Úkolem bylo ověřit, zda příboj dosud ukusuje bloky hornin, jak to naznačují skalní stupně na pobřeží i v moři. Během tří let jsme zjistili, že skalní bloky klesají asi o 0,4 mm za rok. Na jaře 1977 náhle poklesly o 4 mm, trhlina mezi nimi vzrostla o 1,4 mm, a pak zas pohyb pokračoval původní rychlostí. Příčina byla jasná, krátce předtím došlo k silnému zemětřesení v Rumunsku, s epicentrem na místě zvaném Vrancea.

Tyto výsledky vedly k průkazu deformačního mechanizmu, který na pobřeží Černého moře způsobuje četné poruchy a je podporován zemětřeseními. Měření mělo i praktické důsledky. Postavit zde hotely by bylo riskantní. Pohyby jsou sice malé, ale konstrukce by neodolaly. Naproti tomu malé objekty letoviska se na jednotlivých blocích pomalu vezou k moři, aniž se jim cokoli stane.

Zlomy kolem Krupniku
Spolupráce v Bulharsku pokračovala. Vznikla myšlenka, zda by se nedaly zachytit pohyby přímo v epicentrální oblasti jihozápadního Bulharska, kde u Krupniku došlo 4. dubna 1904 k nejsilnějšímu zemětřesení v Evropě za poslední dvě století (s magnitudem 7,8 Richterovy stupnice). Epicentrum bylo právě v místě křížení dvou tektonických zlomů zemské kůry. Zde jsme se nezajímali o svahové pohyby, ale o pohyby tektonické a pohyby na zlomových strukturách v zemské kůře. Zlomy jsou tu zřetelné v morfologii terénu. Jeden je nápadný příkrými svahy, které oddělují širokou pánev od hor. Druhý, který jde přes první křížem, protíná hory soutěskou směřující k jihu. Protéká jím řeka Struma a podél ní vede trať i silnice do Řecka.

Nejdříve jsme hledali významné strukturní poruchy charakteristické pro hlavní zlomové zóny, a pak jsme r. 1982 osadili našimi měřidly tři body: jeden v horském svahu nedaleko Krupniku, druhý ve svazích východně od řeky Strumy (oba tedy na východozápadním zlomu), třetí ve skalách levého břehu Strumy (protékající zlomem severojižním).

Bod u Krupniku byl několikrát zničen, kryt i zámek byly vylomeny. Na stráni se neustále pasou kozy a zařízení budilo zvědavost pastevců. Po deseti letech opakovaných rekonstrukcí měřidla byl tento bod opuštěn.

Bod východně od Strumy od začátku zaznamenával pohyby tektonického původu. Přestože byl přístroj umístěn na svahu, a hrozilo tedy, že bude zaznamenávat i vliv sesuvu, překvapivě zaznamenával opačný pohyb, prokluz nižšího bloku vzhůru a také bokem. Příčina byla zřejmá: Celý horský blok se mírně pohybuje, tlačí jako pluh a nabírá nižší blok, který prokluzuje. Na grafech pohybů vznikaly malé stupně, které bylo možno identifikovat jako následky zemětřesení. Ukázalo se, že tu působí především zemětřesení z oblasti Egejského moře. Pohyby jsou značné – za 17 let měření 40 mm prokluz boční a 37 mm relativní zdvih.

Bod na jedné z paralelních poruch Strumského zlomu nás naopak překvapil svým klidem: V období 1982–1984 se hnul jen o 1 mm svislým prokluzem, a potom byl asi 10 let skoro v klidu. Roku 1996 se ale probudil a do června r. 1998 dosáhl vertikální pohyb 4,4 mm. Druhá fáze zrychlených pohybů začala v létě 1999, pak následoval postupný stranový prokluz asi o 3 mm do konce roku 1999 a vertikální pokles 1,5 mm v únoru 2000. Tím to v podstatě tehdy skončilo. Pohyby tu byly patrně výsledkem nějakého mimořádného, časově omezeného procesu.

Koncem zmíněného období (7. srpna a 12. listopadu 1999) skutečně došlo k silným zemětřesením na Anatolském zlomu v tureckém Izmitu. Nemohlo však jít o přímý seizmický účinek, protože změny nastoupily nejméně dva roky před zemětřesením a pokračovaly ještě asi tři měsíce po něm. Navíc je epicentrum v Izmitu 700 km od Krupniku. Usuzujeme, že jsme zachytili deformace zemské kůry širšího plošného rozsahu, které nebyly následkem, ale naopak příčinou zmíněného zemětřesení.

Medvědí jeskyně pod Králickým Sněžníkem
V Medvědí jeskyni na polské straně pod Králickým Sněžníkem měříme od r. 1985. Protože jeskyně často vznikly na tektonických zlomech a přidružených poruchách, jde také o tektonické pohyby. A tady nás čekalo několik překvapení.

Deformační změny se tu projevovaly zpočátku jako malé oscilace. Na prvém osazeném bodě dosahovaly zprvu amplitud jen 0,05 mm. V roce 1990 však amplitudy náhle vzrostly na 0,4 mm, tedy o řád! Polští partneři z Wroclavské univerzity pak zjistili nivelací až milimetrové rozdíly. Příčina se hledala v blízkém lomu na mramor, kde vzrůstala těžba a zvyšovaly se nálože trhavin. Když byl lom uzavřen, nastal v jeskyni klid.

Také druhý bod, zabudovaný v této jeskyni později, byl poměrně v klidu, až náhle v březnu 1997 započaly výchylky asi čtyřnásobně převyšující běžné oscilace. To už se v lomech dávno nepracovalo. Rozruch skončil na jaře 1998, ale vše se opakovalo ještě silněji od září 1999 do listopadu 2000. Od té doby tam byl řadu let opět klid. Obdobná situace byla pozorována i na prvním bodě. Zajímavé je, že neklid nastal v tomtéž období jako v Bulharsku na bodu u řeky Strumy!

Asi 50 km na východ od Medvědí jeskyně, nedaleko Police nad Metují, leží stolová hora Ostaš. Jsou tam známé skalní útvary v pískovcích a tady máme – ve spolupráci s CHKO Broumovsko a místními speleology – jakousi geolaboratoř. Měříme tu pohyby v osmi bodech. V těsné blízkosti Ostaše probíhá Hronovsko-poříčský zlom, významná tektonická porucha. A právě v oblasti Hronova vznikla u nás zatím nejsilnější zemětřesení. Nástup pohybových změn v záznamech našich grafů se zde opět projevil ve stejnou dobu a v značném předstihu před oním katastrofálním zemětřesením v Turecku.

Petřín se ani nehnul
Na Petříně ani na Tetíně se v té době nepohnulo vůbec nic. Také ovšem kolem Prahy nemáme ty protivné tektonické zlomy. Zato v tektonicky labilnějším území u Košic na Slovensku a rovněž v německém Freiburgu u švýcarských hranic, kde se nachází tektonicky výrazný Rýnský prolom, 1) se na konci roku 1999 něco změnilo, jako by se v masivu něco uvolnilo. Přitom Freiburg je od Izmitu vzdálen asi 2500 km.

Čtenáři vznesou námitku, že na takové vzdálenosti zemětřesení tyto účinky mít nemůže, a navíc si nelze vybrat jen jedno zemětřesení z mnoha. To je ovšem nedorozumění. Zemětřesení zatřese, a nemusí nutně způsobit změnu v masivu. Nedomníváme se, že zmíněné změny vznikly následkem anatolského zemětřesení, následek nemůže předbíhat příčinu. Některé změny událost předbíhaly až o několik let, jiné ji ještě dlouho přesahovaly. A hledat příčinu v jiných zemětřeseních je absurdní vzhledem k tomu, že turecké zemětřesení v Izmitu bylo za celé období pozorování v Krupniku svou intenzitou ojedinělé.

Předpokládáme proto, že v období 1997 až 2000 proběhl na větším území Evropy proces částečného porušení rovnováhy bez nutných seizmických následků. Ten přispěl k nestabilitě na Anatolském zlomu, která vyvrcholila zemětřesením, při němž se napětí uvolnilo. Impulz uvolnění zpětně postupoval do střední Evropy, kde vyvolal okamžité, registrovatelné pohyby.[2] Dodatečně se situace stabilizovala, pohyby ochably. Příčinu tohoto procesu lze hledat v silovém poli, které prochází mozaikou zemské kůry, silně heterogenním prostředím, jež je stále pod aktivními tlaky kontinentálních pohybů a snad i pod tlaky z hlubokých zón Země. Účinky pak nejspíše nalezneme na kontaktech bloků, tedy na zlomech.

Vlastní zemětřesení není hybatelem procesu
Vlastní dynamický účinek zemětřesení není hybatelem celého procesu. Zemětřesný jev je naopak důsledkem pohybového mechanizmu v zemské kůře. Naším cílem je poznat tento mechanizmus lépe. Deformační souvislosti, které pozorujeme, mají důsledky i pro vznik zemětřesení.

Vědecký výsledek vyžaduje ověření. Jenomže to bychom museli docílit shodného výsledku za analogických podmínek. Nejlépe tedy vytrvale měřit, řekněme sto let, dočkat příštího anatolského zemětřesení, a potom porovnat grafy…

Někdo může naše měření považovat za pokus předvídat zemětřesení. Je pravda, že Bulhaři dodatečně našli na našich grafech jakýsi měřitelný signální rozruch před silnými zemětřeseními s magnitudem větším než 5 z oblasti do 400 km kolem Krupniku (oblast zahrnuje silně seizmickou zónu Egejského moře).[3] Předpokládali, že před větším zemětřesením vytvoří průběh posunů v záznamu jakousi esovitou smyčku. A skutečně z 12 silných zemětřesení v okolí pouze dvě takový rozruch nevykázala, a naopak z 15 signálů jich 5 bylo „falešných“ (to představuje asi 60% úspěšnost). Zkrátka zemětřesení předvídat neumíme. Přesto naše výsledky představují dnes již dlouhodobé řady, které jsou klíčové pro řešení otázek mechanizmu pohybů zemské kůry.

Vždycky byly spory o to, jestli malé účinky mohou mít velké následky. Pohyby skal, které zjišťujeme, jsou převážně malé. V naší civilizaci se točíme většinou kolem toho, co je velké, čeho je hodně, popř. co právě spadlo. Začali jsme u katastrofálního sesuvu, jaký byl v Handlové, a teď měříme zlomky milimetrů.

Urychlit se to nedá
Zachytili jsme deformace, které se týkají Evropy. Jsme v Evropě a také nás se týká to, co pálí země v okolí Středozemního moře, trpící nestabilitou půdy. Proto jsme dali podnět k mezinárodní výzkumné akci „Monitoring aktivních tektonických pohybů“ v rámci evropské úmluvy COST. Když jsme v roce 1999 (ještě před zemětřesením v Izmitu) tento projekt v Praze obhajovali, netušili jsme, že se do projektu přihlásí 17 evropských zemí. V mezinárodní spolupráci jsme mohli zřídit nové pozorovací body v Korintském zálivu a na Apeninském poloostrově. Na Peloponésu máme pozorovací bod při úpatí Lakky, kde jsme zaznamenali posun dokonce 30 mm za 2,5 roku.

Přestože se v Českém masivu zdánlivě nic neděje, vzdoruje i on obrovským tlakům, které kdysi vyvrásnily Alpy a v našich krajích stále ještě hledají rovnováhu, což se projevuje zejména v pohraničních horách.

Teprve desetiletí trpělivých záznamů mohou naznačit vývojové trendy pohybů a regionální impulzy. Naše měření musí být dlouhodobá – urychlit se to nedá. Máme jen starost, aby měření nebyla přerušena nějakým nezodpovědným zásahem. Od pasoucích se koz v Čechách zatím nebezpečí nehrozí.

Literatura

[1] Košťák B.: Terčové měřidlo TM-71 a jeho užití pro měření velmi pomalých pohybů na poruchách a trhlinách, Inženýrské stavby 25, 213–218, 1977/5
[2] Košťák B., Cacoń S., Dobrev N. D., Avramova-Tacheva E., Fecker E., Kopecký J., Petro L., Schweizer R., Nikonov A. A.: Observations of tectonic microdisplacements in Europe in relation to the Iran 1997 and Turkey 1999 earthquakes, Izvestiya – Physics of the Solid Earth 43, 503–516, 2007/6, Pleiades Publ., Moscow
[3] Shanov S.: Medium-time earthquake prediction based on tectonic fault zone displacement data, Acta Montana, ASCR, Praha, Series A, 4(90), 52–62, 1993

Poznámky

1) Viz Vesmír 86, 184, 2007/3 a Vesmír 87, 790, 2008/11.

Soubory

článek ve formátu pdf: 200905_V322-324.pdf (344 kB)

Diskuse

Žádné příspěvky