Solný kras

Pod pojmem kras si většina z nás představí jeskyně či propasti ve vápencích, které zná z Moravského krasu. Krasové jevy se ale vyskytují i v dalších horninách podléhajících podobnému způsobu rozpouštění, např. v soli kamenné, sádrovcích, dokonce i v křemencích či v ledu. Projevy rozpouštění v soli jsou krasovým formám známým z vápenců často velmi podobné. Na solných pních je možné sledovat téměř všechny krasové jevy – od škrapů, závrtů, přes uvaly, polje až po jeskyně a propasti (viz tabulku „Kras“ v tabulce).

Že je termín krasová hornina velmi relativní, lze ukázat na příkladu jeskyně Vysvobození, která byla objevena na západním okraji solného pně Khurgu ¹⁾ v Íránu. Vznikla na hranici soli a vápence – její strop je vyvinut v soli, kdežto stěny a dno v pevném třetihorním vápenci. Když krasový kanál dosáhl velikosti umožňující přesouvání úlomků horniny, začal se vodní tok erozně zařezávat do podloží. V důsledku toho se pod poměrně plochým solným stropem vytvořil ve vápenci kaňon o hloubce až 5 metrů. Kuriózní je, že vápenec je v tomto případě nekrasovějící horninou, která je tvarována pouze erozí. Rozpouštění uhličitanu vápenatého se tu výrazněji neuplatní, protože všechny procesy probíhají příliš rychle.

Rychlost rozpouštění je v soli řádově vyšší než ve vápencích. Zjistil to A. Frumkin z Izraele, který k datování použil úlomky dřev zachycené v jeskynních chodbách v solném pni Mt. Sedom u Mrtvého moře. Všechny jeskyně tu jsou holocenního stáří (tj. z posledních deseti tisíc let) a za pouhých tisíc let se vytvoří jeskyně průchodná pro člověka. Do chodeb instalovali izraelští vědci plastové kolíky, které jim umožnily změřit rychlost zvětšování chodeb. Zjistili, že po přívalových srážkách se tok v solném krasu zahlubuje do dna chodby rychlostí až 0,2 mm/s (tj. rychlostí zhruba o 8 řádů vyšší než ve vápencových jeskyních). Pro solný kras je však typické, že krasovění, byť mimořádně intenzivní, probíhá ve velmi krátkých periodách, po nichž následují dlouhá období klidu. Koroze povrchových i podzemních forem probíhá jen několik hodin (maximálně dnů) po velkých srážkách, přičemž srážky přicházejí někdy i po letech sucha. Mezi přívalovými dešti jsou jeskyně suché nebo jimi protékají pouze toky nasycené solanky, z níž se srážejí solné sintry. Rychlost solného krasovění umožňuje studovat procesy, které jsou ve vápencích buď neměřitelně pomalé, nebo jsou příliš ovlivňovány změnami vnějších podmínek.

Čím mocnější pokryv, tím méně závrtů

Povrch solných pňů bývá překryt tím, co zbylo po rozpouštění soli podzemní i srážkovou vodou. Zbytky (písčitý i jílový materiál a větší úlomky hornin) vytvářejí pokryv, který místy dosahuje mocnosti až 200 metrů. Na povrchu je zpevněn sádrovcem tvořícím krustu. Pokryv chybí pouze na strmých svazích, odkud jsou nerozpustné zbytky odnášeny dešťovou vodou. Za součást pokryvu v širším slova smyslu jsou považovány i sedimenty občasných toků a mořských teras pokrývající solné pně. V jihovýchodním Íránu se nalézají desítky pňů s pokryvem o různé mocnosti a – jak ukázaly naše výzkumy ²⁾ na pěti pních – mocnost pokryvu zásadním způsobem ovlivňuje typ i velikost krasových forem.

Mocný pokryv je téměř nepropustný. Čím je tenčí, tím více je v něm porušených míst, jimiž může voda vstupovat do podložní soli. S přibývajícím počtem takových míst ale zároveň klesá množství vody pronikající v jednotlivých místech, to znamená, že se tvoří jen malé závrty, zato v hojném množství. Naopak čím je pokryv mocnější, tím jsou závrty větší a řidší.

• Na solných výchozech se vyskytují strmé kaňony a ostré rýhové škrapy. Voda stéká po povrchu a rychle ztrácí schopnost rozpouštění.
• Při mocnosti pokryvu do 2 m se vytváří pole na sebe navazujících závrtů, které mají průměry od decimetrů po metry. Na jediném čtverečním kilometru jich napočítáme mnoho set.
• Při střední mocnosti pokryvu (okolo 5 až 30 m) již závrty dosahují průměru až dvou či tří desítek metrů a jejich hustota je přirozeně mnohem nižší než v předchozím případě. Kromě závrtů se zde vyskytují krátká slepá údolí. Odvodnění je výhradně podzemní. Sůl se rozpouští pouze v podzemních chodbách, zatímco povrch se pomalu snižuje erozí poměrně odolného pokryvu.
• Při vysoké mocnosti pokryvu (přes 30 m) se již krasové jevy téměř nevyskytují. Ojediněle se objevují velké řícené závrty a hluboké propasti (až 50 m) s přívodními koryty. Mocný, v podstatě nepropustný pokryv umožňuje povrchové odvodnění, aniž voda přijde do styku s podložní solí. Všechny jeskynní systémy s délkou přes 300 m – Ghár-e Danešjú (obrázek), Jeskyně Tří naháčů, jeskyně Malham a další – jsou vázány na ponory větších toků, které své vody sbírají z rozsáhlých povodí na mocném pokryvu. Pro jeskyně tedy není rozhodující mocnost pokryvu nad jeskyní, ale ve sběrné oblasti vod vytvářejících jeskyni.

Solné jeskyně – sedimentární pasti

Ve vápencovém krasu je výrazný nepoměr mezi objemem sedimentů přinášených ponornými toky do podzemí a zvětšováním objemu podzemních chodeb v důsledku chemického rozpouštění. Například v Moravském krasu je objem slepých údolí řádově větší než objem jeskynních systémů, které je odvodňují. Je proto zřejmé, že charakter jeskynního systému musí umožnit podzemním tokům odnos sedimentů z jeskynního systému pryč, jinak by se slepé údolí v poměrně krátké době zaneslo.

Naproti tomu je v solném krasu rozpouštění vodou ponorných toků velmi intenzivní. Prostor v jeskyních uvolněný rozpouštěním soli je srovnatelný s objemem sedimentů vnesených do podzemí ponornými toky. Příkladem je jeskyně Tří naháčů (obrázek). Z dvou hlubokých kaňonů je do jeskyně přinášeno obrovské množství často hrubozrnných úlomků z povrchu pně. Největší bloky o průměru až 0,5 m se usazují již v těsné blízkosti ponorů a čím dále do nitra jeskyně, tím jsou usazeniny jemnější (balvany, drobný štěrk, pak už jen písek). V blízkosti ponorů bývají jeskynní prostory velmi rozsáhlé (obrázek), ale neprůlezně nízké. Jde o podzemní obdobu náplavových kuželů.

Tři naháči a meandrující řeka

Hluboko v nitru jeskyně Tří naháčů byly nalezeny velmi široké chodby s plochými stropy, mírně ukloněnými ve směru proudu jeskynního toku. Chodby vznikly procesem, který dosud nebyl z jeskyní popsán a ve vápencovém (či jiném karbonátovém) krasu se vůbec nevyskytuje (viz též text v rámečku). Velká šířka chodeb je způsobena bočním rozpouštěním a vymíláním solných stěn vodou. Vodní tok v jeskyni meandruje, přičemž se na jedné straně zařezává a v solné stěně vytváří velmi hluboký nízký výklenek, na druhé straně chodbu zanáší sedimenty, často až po strop (obrázek). Chodba se tak v půdorysu neustále stěhuje, podobně jako meandrující řeka v nivě. Během geologické minulosti se navíc měnila úroveň dna toku, který jeskyní protékal. Během posledního glaciálu byl Perský záliv bez vody a vodní toky se zařízly do dna. Na konci poslední doby ledové (před 12 000 lety) ale začala mořská hladina stoupat tak rychle, že předčila i rychlost růstu pně, a proto se tok zařízl do stropu chodeb. Jeskynní prostory z tohoto období jsou zcela zaneseny sedimenty. Zhruba před 8000 lety se vzestup mořské hladiny zastavil na dnešní úrovni, a protože Namakdánský peň stoupá rychlostí několika mm za rok, jsou starší jeskynní úrovně vynášeny s masou soli vzhůru.

Oba výrazné meandry v horní části jeskyně (obrázek) vznikly při posledním erozním období. Za tuto dobu se tok v jednom z meandrů zařízl 230 m hluboko do solného masivu, což představuje mezi geologickými procesy značnou rychlost (okolo 3 cm za rok). Z dosavadních výzkumů je zřejmé, že meandrovitý půdorys jeskyně je výsledkem bočního zařezávání podzemního toku, který původně nejspíš tekl ve směru uložení vrstev v soli (od severu na jih), jako je tomu v ostatních jeskyních této oblasti. Skutečná šířka chodby jeskyně Tří naháčů (většinou zanesené sedimenty) tak dosahuje 100 až 300 m. Zřejmě jde o nejširší známou „chodbu“ na Zemi.

Proč z krápníků nepřestává kapat ani po měsících sucha

O výzdobě solných jeskyní čtěte podrobněji v 2. rámečku, všimněme si ale kapajících krápníků.

V nenasycené zóně (nad vodní hladinou) je proudění vody do značné míry ovlivněno kapilárními silami. Ty způsobují, že při poklesu obsahu vody v hornině o řád klesne propustnost prostředí pro vodu o několik řádů. Při nízkém obsahu vody je například jemný písek propustnější než hrubozrnný štěrk, což je v rozporu se „selským rozumem“ (v prostředí nasyceném vodou je to obráceně). Této vlastnosti se využívá k vytváření kapilární bariéry, která brání přítoku srážkové vody do skládky. Na povrch skládky se položí mírně ukloněná vrstva štěrku, pokryje se propustnou textilií a navrch se nasype vrstva jemného písku. Srážková voda se vsakuje do jemného písku, dokud nenarazí na podložní štěrky. Kapilární síly jí zabrání vstoupit do velkých pórů ve štěrcích, a tak odteče pískem do drénů, které jsou instalovány na jeho okraji.

Hydraulická odezva (např. zvýšení skapu z krápníku po deštích) se v důsledku zmíněných jevů šíří v nenasycené zóně rovněž o několik řádů pomaleji (dejme tomu metr za týden) než pod hladinou (třeba i kilometry za den). Kapilární jevy vysvětlují, proč na krápnících skapává voda i během dlouhodobého sucha nebo proč vydatnost pramenů klesá pomalu. V solném krasu v Íránu jsou tyto jevy zvláště nápadné, protože účinné srážky, které doplňují podzemní vodu, zde bývají jednou za několik měsíců, popřípadě let. ³⁾