Pod nohama číhá nebezpečí

Budovy poškozené či v rozvalinách, desítky mrtvých a zraněných, desetitisíce vyděšených, škody, jejichž zahlazení trvá desetiletí. Takové jsou obrázky zkázy, které si spojujeme s devastujícími zemětřeseními kdesi tisíce kilometrů za našimi hranicemi. Nejnovější výzkum ale odhalil, že podobné události by mohly postihnout i naše území.

Okolí obce Nový Kostel na Chebsku (zóna dlouhá 10 až 20 km) je v posledních desetiletích známo sérií otřesů, nazývaných zemětřesné roje (obr. 1). V posledních 20 letech se tu opakují relativně často. Díky tomu, že energie nahromaděná pod povrchem se uvolňuje postupně, jsou sice dlouhotrvající otřesy a zejména předcházející dunivé zvuky pro místní obyvatele nepříjemné, nejsou však nijak výrazně ničivé. Otřesy mají zpravidla lokální sílu (magnitudo) do 3, kterou přesáhnou jen výjimečně (1997, 2000, 2008, 2011, 2014 a 2018). Největší ze zemětřesných jevů ještě nikdy v historii přístrojového sledování nepřesáhl magnitudo 4,6.

Seismologové předpokládají, že postupné uvolňování napětí na zlomech v zemské kůře hluboko pod povrchem země souvisí s výstupem přehřáté vody a oxidu uhličitého z hloubek na rozhraní zemské kůry a pláště. [1] Vysoký tlak těchto tekutin totiž může snížit lokálně tření a změnit napěťové podmínky tak, až dojde ke skluzu na zlomu.

Dosud neznámé zemětřesení

Paleoseismický průzkum, uskutečněný na Chebsku v posledních deseti letech, ale odhalil stopy po zemětřesení srovnatelném svou silou i účinky s těmi, která zažila kupř. Itálie roku 2009 – s magnitudem 6,3. Pro takto silné zemětřesení je pochopitelně mimořádně důležité vědět, zda jde o projevy staré stovky tisíc let, nebo mladší. Díky nálezu kousků spáleného dřeva, uchovaných v usazeninách postižených zemětřesením, se s pomocí radiouhlíkové metody datování podařilo určit, že poslední z takto ničivých zemětřesení otřáslo Chebskem mezi roky 790 a 1020. [2] V historii naší civilizace dávnověk, v geologickém měřítku takřka ryzí současnost.

Kdyby bylo toto zemětřesení stejně silné jako zemětřesné roje, jaké dnes pozorujeme na již zmíněných zlomech v okolí Nového Kostela,¹⁾ neobjevili bychom jej. Vždyť o tamních zlomech víme detailně právě jen díky hojným ohniskům v hloubkách několika kilometrů pod povrchem; na povrchu se tyto zlomy nijak výrazně neprojevují ani přerušením hornin či v reliéfu např. přímočarým zlomovým svahem, a není tak možné je jednoznačně lokalizovat.

U nově objeveného zemětřesení před tisíciletím to bylo jiné. Víme jistě, že svou energií porušilo zemský povrch a že nebylo prvním takto silným zemětřesením, jež oblast postihlo. Předchozí otřesy oblast zpustošily jeden až dva tisíce let předtím. Příčinou byl vždy pohyb na mariánskolázeňském zlomu, který se na povrchu výrazně projevuje svahem táhnoucím se krajinou v délce zhruba 100 km (obr. 1). V oblasti chebské pánve tvoří západní okrajový svah Krušných hor, jehož vznik může souviset právě s postupnými posuny při silných opakovaných zemětřeseních na jmenovaném zlomu. Bylo tomu tak? Jak velká a jak častá tato zemětřesení byla? A mohou nás stejnou silou postihnout znovu? Snaha získat na tyto otázky odpověď je hnacím motorem paleoseismických výzkumů v chebské pánvi.

Reliéfová mapa západních Čech, kde červené šipky naznačují průběh morfologicky výrazného mariánskolázeňského zlomu s našimi dvěma nejmladšími sopkami Komorní hůrkou a Železnou hůrkou a oblastí s největší hustotou ohnisek zemětřesení v letech 1997–2017.Mapa Petra Štěpančíková

Štěstí přeje pozorným

Přesný průběh mariánskolázeňského zlomu v okolí Nového Kostela žádná geologická mapa neuvádí. Při bližším pohledu do topografických map s vrstevnicemi, vykreslujícími reliéf, si však autoři výzkumu povšimli náhlé změny v zahloubení, šířce a tvaru údolí mezi Novým Kostelem a Kopaninou při přechodu přes zlom (obr. 3). Nápadné bylo zejména to, že některá údolí za zlomem nepokračují přímo. Blízko tohoto místa je okrajový svah Krušných hor velmi mírný a s dosud vypuklým zakřivením úpatí svahu, které eroze ještě nestihla přemodelovat. To dávalo naději na nalezení poměrně mladých pohybů, které svah formovaly. Jak je ale odhalit?

Nejprve bylo třeba zpřesnit průběh zlomu. Pomohlo několik geofyzikálních metod, zjišťujících fyzikální vlastnosti hornin pod povrchem. Na místo, kde tyto metody ukázaly kontrast vlastností podloží a naznačovaly tak zlom, oddělující různé typy hornin, jednoho dne přijel objednaný bagr a vyhloubil asi 100 m dlouhou a 2–3 m hlubokou průzkumnou rýhu, kolmou na předpokládaný směr zóny mariánskolázeňského zlomu. Geofyzikální metody nezklamaly – rýha odkryla několik zlomů a zachytila na ně vázané deformace usazenin, jež se ukládaly v chebské pánvi s přestávkami během posledních asi 37 milionů let. [2]

Model reliéfu mezi Novým Kostelem a Kopaninou, kudy prochází mariánskolázeňský zlom (červená čárkovaná čára). Zlom odděluje chebskou pánev od Krušných hor, které podle něj byly vyzdviženy. Průběh zlomu se v reliéfu projevuje vymezením úpatí svahu a pomyslnou spojnicí míst, kde většina údolí mění výrazně svůj charakter při přechodu přes zlom, např. hluboké údolí A se mění v široké mělké, údolí B nemá jasné pokračování.Mapa Petra Štěpančíková

Procházka rýhou

Nejsvrchnější část rýhy (obr. 2) tvoří paleopůda, pravidelně provlhčená, vytvořená na silně chemicky zvětralých svorech, ve kterých je ještě částečně vidět původní břidličnatost. Dále již následuje třetihorní výplň pánevních usazenin, začínajících slepenci křemenců. Jde pravděpodobně o starotřetihorní starosedelské souvrství převážně ukládané řekami a v průtočných jezerech v období před 34–37 miliony let (eocén a oligocén). Tyto vrstvy známe v chebské pánvi převážně pouze z vrtů na jejím dně. V naší průzkumné rýze jsme je však objevili při povrchu a ukloněné. Do této pozice se zřejmě dostaly vyvlečením podél okraje chebské pánve při jejím poklesu (obr. 2, metráž 65–75).²⁾

Geologický profil průzkumné rýhy „Kopanina A“. Červené čáry zobrazují tektonické zlomy v zóně mariánskolázeňského zlomu, na kterých docházelo k pohybům. Nejmladší zlom F1, jehož průběh je vidět i na povrchu v reliéfu, porušil sedimenty 1–5 tisíc let staré. Řezy A1, A2, A3 jsou části geologického profilu na stěně průzkumné rýhy orientované k jihovýchodu, B je zrcadlově převrácený profil stěny orientované k severozápadu. Čísla na povrchu uvádějí metráž výkopu.

Tyto vrstvy e jsou v profilu rýhy ukončeny písčitými štěrky s železivci, přeťatými zlomem F4 o azimutu 160° (metráž 58). Následují písky a štěrky pravděpodobně vildštejnského souvrství (4,5–1,5 milionu let), s křížovým zvrstvením, jejichž zrna s úlomky železivců jsou v blízkosti zlomu svisle usměrněná. To znamená, že je do této pozice natočil pohyb na zlomu.

V okolí metru 55 jsou pak tyto štěrkopísky porušeny poklesovými zlomy F3, kde jedna kra poklesla oproti druhé o 7–11 cm.

Když se blížíme k dalšímu výraznějšímu zlomu F2, vrstvy říčních písků, původně ukládaných téměř vodorovně, jsou na něm nyní ukloněné až v úhlu 45° (obr. 2, metráž 46–48). To, že byly tyto vrstvy vlečeny, naznačuje, že jedna kra na zlomu poklesla. Zlom je překryt mladšími vrstvami g1, které již nejsou porušené a které bylo možné datovat metodou opticky stimulované luminiscence na minimální stáří 170 tisíc let. To znamená, že tento konkrétní zlom F2 je již minimálně 170 tisíc let neaktivní.

Pokračujeme-li dále, dostáváme se k nejnapínavějšímu místu, zóně se složitou deformací, postihující nejmladší přítomné vrstvy, čímž ukazuje nejmladší tektonickou aktivitu na mariánskolázeňském zlomu (obr. 2, metráž 30–40). Deformace vrstev kolem zlomu F1 vykazuje známky opakovaných pohybů za působení různého směru napětí (obr. 4). Zřejmě došlo nejdříve k poklesu, o čemž svědčí vyvlečení vrstev štěrkopísků kolem zlomu. Úklon těchto vrstev pak usnadnil jejich pozdější ohyb a rozvlečení po povrchu vlivem střídavého promrzání a tání v dobách ledových. Povrch poté překryly nejméně dvě vrstvy svahovin (h1 a h2, obr. 2) a moderní půda, jejichž stáří jsme určili pomocí datování zmíněných nalezených uhlíků radiouhlíkovou metodou na 1–2 tisíce let a 2–5 tisíc let. Nejméně další dvě zemětřesení porušila starší vrstvu h1 a jedno zemětřesení mladší vrstvu h2, tentokrát však převážně horizontálním pohybem, doprovázeným stlačením kolmo na zlom (obr. 4).

Tyto nejmladší horizontální pohyby se projevují v geologickém profilu tím, že máme na obou stranách zlomu jiné, většinou nesouvisející vrstvy. Dokladem celkového stlačení pak jsou vrásy s doprovodnými drobnými zlomy F7. Tyto vrásy postihují starší vrstvu h1 o něco intenzivněji než onu mladší h2. Ta pak byla posunuta při nejmladším zemětřesení podél zlomu F1, a to ve svislém směru až o 40 cm.

Není bez zajímavosti, že pozice tohoto nejmladšího zlomu souhlasí s pozicí výše zmiňovaného vypuklého úpatí okrajového svahu Krušných hor. Což naznačuje, že současný reliéf zde skutečně vznikl pohybem na zlomu, a to zřejmě mladým, neboť eroze ještě nestihla zahladit stopy.

Fotografie stěny průzkumné rýhy v místě zlomu F1 (červená čárkovaná čára), na kterém došlo naposledy k rychlému pohybu zhruba před tisíci lety. Zlom deformuje rozličné vrstvy usazenin uložených původně vodorovně.Snímek Petra Štěpančíková

Důsledky objevu

Co to všechno znamená? Jednak na základě typů deformace povrchu a vrstev těsně pod ním, jejichž výsledkem je zlomový svah, vrásy, trhliny, porušené vrstvy aj., je možné předpokládat, že posun na zlomu byl rychlý, tedy že skutečně šlo o zemětřesení. Navíc na poměry českého masivu dost velké, neboť podle empirických vztahů mezi velikostí zemětřesení a posunem na zlomu lze magnitudo posledního zdejšího zemětřesení odhadovat na 6,3–6,5. To je dosud největší dokumentované zemětřesení v českém masivu. A nejen to. Podle stáří porušených vrstev usazenin k onomu poslednímu zemětřesení došlo někdy v období mezi roky 790 a 1020, což znamená, že šlo současně o nejmladší historické zemětřesení, silné tak, že prasklo až na povrch.

První pokusy o nalezení odpovídajícího zemětřesení v katalozích historických zemětřesení ukazují několik kandidátů, z nichž i velikostně nejpravděpodobnější se zdá událost zaznamenaná v roce 998, s odhadnutým epicentrem kolem Chomutova a magnitudem 6,2. [3] Historické zemětřesení ještě musíme ověřit z historických pramenů, které však z této doby nejsou příliš hojné a většinou mají povahu krátkých záznamů bez větších detailů. Je možné, že nález půjde přiřadit ke konkrétní události jen s určitou pravděpodobností.

Vzhledem k tomu, že zemětřesení mají tendenci se po akumulaci dostatečného napětí na stejných zlomech opakovat, vnucuje se otázka, zda hrozí takto velké zemětřesení na Chebsku i dnes. Na základě dosavadních zjištění musíme připustit, že ano, nelze to vyloučit. Nedokážeme však zatím odpovědět na otázku s jakou pravděpodobností a v jakém časovém horizontu by se tak mohlo stát. Pro přesnější odpověď potřebujeme podrobněji doplnit údaje o zemětřeseních za poslední desetitisíce let. Nutné budou další paleoseismické průzkumy z jiných lokalit na zlomu s předcházejícím náročným hledáním vhodných míst s přítomností usazenin z kritického období. Výsledky mohou vést ke zpřesnění hodnocení seismického ohrožení u nás. V budoucnu by pak mohly sloužit i při případném přehodnocení stavebních norem, týkajících se vyšší odolnosti staveb proti účinkům zemětřesení.

Pro upřesnění síly zemětřesení, která deformovala zemský povrch, museli autoři výzkumu ručně vykopat mikrorýhy, sledující detailně měřitelné posuny vrstev podél zlomů. Výzkum ještě není uzavřen, čekáme na výsledky datování porušených hornin.Snímek Petra Štěpančíková