i

Aktuální číslo:

2019/12

Téma měsíce:

Odpady

Evropa se rozpadá

 |  8. 7. 2019
 |  Vesmír 98, 434, 2019/7

Povrch naší planety je v neustálém pohybu. Nemáme však na mysli rotaci Země ani slapové pohyby vyvolané přitažlivostí okolních nebeských těles, ale pohyb litosférických desek. Ty se po povrchu zeměkoule posunují v důsledku zemské gravitace a cirkulace roztavených hmot v hloubkách stovek kilometrů pod zemským povrchem.

Mozaiku litosférických desek si můžeme zjednodušeně představit jako kopací míč sešitý z různě velkých kusů kůže. Podél některých „švů“ mozaiky dochází k oddalování desek, jinde na sebe desky narážejí a tlačí. V prvém případě se tak děje v riftových zónách, kde je rozestupování desek doprovázeno výlevy vulkanických hornin a zemětřesením (obr. 1). Asi nejznámějším místem, kde se litosférické desky rozbíhají na kontinentu, je Velká příkopová propadlina protínající východní Afriku. Tato riftová struktura začala vznikat před 35 miliony let a po několika dalších desítkách milionů let povede k oddělení východní Afriky od zbytku kontinentu.

Tam, kde se litosférické desky naopak k sobě přibližují, dochází zpravidla k podsouvání jedné pod druhou v tzv. subdukčních zónách (obr. 1). Takové kontakty desek jsou spojeny s hrnutím a přesouváním mocných horninových mas, která jsou doprovázena vulkanickou činností a zemětřeseními. Bývají při tom do značných výšek vyzdvižena pohoří, jejichž součástmi často bývají sopky. Příkladem jsou jihoamerické Andy. Pohyb litosférických desek vedl v některých fázích vývoje Země ke shlukování kontinentů, jindy k jejich opětovnému rozpadu a případnému zániku v subdukčních zónách.

Nejmladší středoevropský vulkanismus

Riftový systém Země

Termín rift zavedl v roce 1939 německý geolog H. Cloos. Rift vzniká v oslabených zónách zemské kůry na styku litosférických desek. V riftové zóně vystupuje ze zemských hlubin roztavené magma a jeho tuhnutím vzniká nová zemská kůra (oceánská a kontinentální). Rifty jsou ve skutečnosti prolomy (příkopové propadliny) a nejčastěji je nacházíme ve středooceánských hřbetech, zvedajících se do výšek kolem 4 km nad oceánským dnem. Systém riftových pohoří vytváří nejdelší pásemné horstvo na povrchu naší planety o celkové délce přesahující 65 000 km. Oceánská kůra se v důsledku pohybu litosférických desek posunuje k okrajům oceánů, až postupně zaniká v subdukčních zónách, kde se noří do zemského pláště a je roztavena. V současnosti známe nejstarší oceánskou kůru ze dna Tichého oceánu v blízkosti Japonska nebo z okrajů severní části Atlantského oceánu. Vznikla v období jury před 150–180 miliony let.

Geofyzikální výzkumy ukazují, že vznik západo- a středoevropského riftového systému souvisí především s výstupem roztaveného magmatu v zemském plášti směrem ke spodní hranici zemské kůry. Zde magma v hloubkách kolem 30 km pod zemským povrchem pravděpodobně vytváří velké těleso bochníkovitého tvaru, které pomalu nadzdvihává nadložní zemskou kůru. V místech největšího vyklenutí pak na povrchu dochází k popraskání kůry, zaklesnutí bloků a tvorbě riftových prolomů a údolí.

Ani Evropě se procesy spojené s pohybem litosférických desek nevyhýbají. V důsledku podsouvání africké desky pod desku evropskou došlo v průběhu posledních 70 milionů let k vyzdvižení horských pásem od Pyrenejí přes Alpy až po Karpaty a balkánská pohoří (Dinaridy, Helenidy, Thrácko-makedonský masiv). Tlaky na severní a západní předpolí alpského horstva vedly před 40 miliony let k vyklenutí zemské kůry a ke vzniku západoevropského a středoevropského riftového systému. Tuto strukturu můžeme dnes ve fragmentech sledovat od francouzského Centrálního masivu přes rýnský prolom až do našeho Podkrušnohoří (viz obr. 2 a detailní vysvětlení v rámečku).

Spojujícím znakem jednotlivých riftů je třetihorní a čtvrtohorní vulkanická činnost a častější výskyt zemětřesení. Na našem území je z oherského riftu (pojmenovaného podle řeky Ohře, která jím pod Krušnými horami protéká) doložena nejmladší sopečná činnost z okolí Chebu a Františkových Lázní. Ještě před 170 až 100 tisíci lety zde soptily nevelké vulkány – Železná a Komorní hůrka. Doznívající sopečná aktivita riftu se dodnes projevuje vývěry termálních i chladných vod a výrony kysličníku uhličitého na řadě míst v západních Čechách. Není náhodou, že právě tady, u obce Nový Kostel, se nachází naše nejaktivnější zemětřesná oblast (viz Petra Štěpančíková, Vesmír 98, 296, 2019/5).

Pojďme se však podívat do oblasti s jednoznačně nejmladší sopečnou činností, vázanou na středoevropský rift. Najdeme ji na západě Německa v pohoří Eifel. Vznikla zde řada vulkánů, které však většinou nemají podobu klasických sopečných kuželů. Vulkány prozrazuje přítomnost tzv. maarových jezer, která vyplňují sopečné krátery, vzniklé během poslední erupce sopky. Nejmladší a z geologického hlediska nejvýznamnější sopečný výbuch se udál před 12 900 lety. Vulkán je pojmenován podle jezera vyplňujícího jeho dva propojené krátery – Laacher See (obr. 4). Lokalita je vzdálena 23 km severozápadně od města Koblenz a leží na soutoku Rýna a Mosely.

„Není vyloučeno, že v průběhu několika desítek milionů let právě zde dojde v důsledku pokračující riftogeneze k rozdělení Evropy a k zániku její dnešní podoby.“

Výbuch Laacher See byl provázen vyvržením velkého množství sopečného materiálu a popela (viz rámeček Erupce vulkánu Laacher See...). Série výbuchů proběhla ve třech hlavních fázích a trvala několik týdnů, možná i měsíců. V blízkosti sopečného kráteru se během erupce uložilo souvrství mocné až 50 m (obr. 5). Nahromadění sopečného materiálu přehradilo také údolí nedalekého Rýna. Za touto bariérou vzniklo jezero o ploše kolem 140 km2. Následné protržení hráze jezera způsobilo katastrofální povodně dále po proudu Rýna v dnešním Německu, Nizozemsku, a dokonce až v prostoru kanálu La Manche, který byl na konci doby ledové v důsledku nízké hladiny oceánů součástí evropské pevniny. Na území do 100 km od epicentra sopečné erupce byly rovněž doloženy požáry, změny vegetace, acidifikace povrchových vod v důsledku kyselých dešťů a úpadek lidského osídlení.1) Proudění vzduchu vyneslo sopečný popel do výšek kolem 30 km, kde byl vzhledem ke zvýšené teplotě ve stratosféře rozptýlen nad rozsáhlé oblasti Evropy.2) Po usazení na zemském povrchu vznikla různě mocná vrstvička sopečného popela (tefra), která byla nalezena v rašelinách nebo v jezerních sedimentech na řadě míst zejména v Německu, severní Francii a Švýcarsku (obr. 3).

Nálezy tefry Laacher See v České republice

Erupce vulkánu Laacher See před 12 900 roky krok za krokem

Počátek sopečného výbuchu měl podobu tzv. pliniovské erupce (nazvané podle římského válečníka a filozofa Plinia staršího, který zahynul během erupce Vesuvu v roce 79 n. l.). Vysoký sloup kouře byl doprovázen vyvržením velkého množství roztaveného sopečného materiálu. V dalších stadiích erupce Laacher See se roztavené magma při výstupu k zemskému povrchu střetlo s podzemní vodou. Došlo k okamžité přeměně vody na páru. Extrémní nárůst tlaku v podzemí (v atmosférických podmínkách má pára 1600× větší objem než voda) proto vyvolal další silné exploze. Takový typ sopečného výbuchu je označován jako freatomagmatická erupce. Poté následovala magmatická fáze, kdy z roztavené horniny prudce unikají plyny – například oxid uhličitý – podobně jako z otevřené láhve šampaňského. Výsledkem je explozivní vyvrhování roztavené lávy ze sopečného kráteru. Odhady hovoří o tom, že v průběhu prvních několika hodin se v okolí kráteru sopky uložilo 10 m mocné souvrství sopečného materiálu. Další dva dny se tvořily na svazích vulkánu proudy z napadaných vulkanických částic, které se ve žhavé podobě sunuly po svazích a zničily vše živé, co jim stálo v cestě. V průběhu pliniovské erupce vystoupal sloup vulkanického popela a prachu až do stratosféry. V popelu byly přítomny především částice tefry – horniny tvořené skelnými vlákny. Atmosférická tefrová depozice postupně pokryla území velké 1400 km2 vrstvou silnou 1–50 m. Odhadem vyvrhla sopka 6,3 km3 magmatu přeměněného na 20 km3 porézní tefry a 20–30 milionů tun oxidu siřičitého. Tento plyn vytváří v reakci s atmosférickou vodní párou mikroskopické kapičky aerosolu, odrážející sluneční záření. Proto dochází bezprostředně po vulkanické erupci ke krátkodobému ochlazení klimatu, většinou v trvání několika let.

Na našem území byla tefra z exploze vulkánu Laacher See poprvé objevena v jezerních sedimentech z konce poslední doby ledové na lokalitě Stará jímka nedaleko Prášilského jezera na Šumavě. V době výbuchu patřila Stará jímka mezi plošně největší šumavská jezera. Úlomky vulkanického skla velké 10 až 50 mikronů byly identifikovány v hloubce kolem 4,5 m pod současným povrchem dnes již zazemněného jezera. Mikroskopické úlomky nalezeného vulkanického skla jsou plné dutinek po úniku plynů, jež se uvolňovaly při chladnutí roztavené horniny (obr. 6). Chemické složení šumavských úlomků se shoduje s tefrou z Laacher See a neliší se ani od podobných nedávných nálezů v Polsku.3) Nalezená tefra není vidět pouhým okem, jelikož mikroskopické částečky sopečného skla tvoří jen příměs v jezerních sedimentech. Můžeme proto hovořit o kryptotefře.

Analýzy chemických prvků a detailní rozbor zbytků jezerní fauny v sedimentech Staré jímky poskytly ještě dva důležité poznatky. Prvním je skutečnost, že lokalita byla v době ukládání tefry ovlivněna přísunem fosforu, tedy prvku, který v horském jezeře nastartoval krátkou epizodu eutrofizace (zvýšení úživnosti prostředí). Druhým poznatkem je zjištění, že erupce v oblasti Laacher See pravděpodobně nebyla příčinou studené oscilace na samém sklonku poslední doby ledové. Tomuto ochlazení, označovanému jako mladší dryas, předcházel asi o jedno století sopečný výbuch v pohoří Eifel.4) Nález popela z Laacher See v jezerních sedimentech Staré jímky je velmi významný, jelikož do budoucnosti umožňuje přesnější porovnání přírodních archivů z konce doby ledové na našem území s dalšími evropskými lokalitami. Sopečná tefra je totiž jakousi značkou dokládající totožné stáří sedimentů na různých místech.

Neklidná budoucnost

Závěrem se ještě krátce vraťme k západo- a středoevropskému riftovému systému. Některé jeho části dodnes vykazují zvýšenou zemětřesnou aktivitu a zmíněnou velmi mladou sopečnou činnost. Jsou zde ještě další indikátory současných geologických pochodů – třeba stoupající zemský povrch. V oblasti Eifelského pohoří dnes povrch stoupá rychlostí 1–2 mm za rok, což je jasným dokladem, že rift je aktivní. Z pohledu geologů není vyloučeno, že v průběhu několika desítek milionů let právě zde dojde v důsledku pokračující riftogeneze k rozdělení Evropy a k zániku její dnešní podoby. V nepoměrně kratším časovém horizontu navíc nelze v Eifelu vyloučit opakování události typu sopečné erupce Laacher See. Na riziko takovéhoto scénáře upozorňuje také čerstvá studie specialistů ze Seismologické služby jihovýchodního Německa.5) Detailní monitoring chování dřímajícího vulkánu je nezbytný, protože nová vulkanická událost by v jednom z nejlidnatějších regionů Evropy měla katastrofální následky.6)

Poděkování: Výzkum jezerních sedimentů Staré jímky je součástí projektu financovaného MŠMT č. LK21303 a GA ČR č. 17-05935S. Poděkování patří Dennisovi Machovi za překlady německy psaných textů o sopečné události Laacher See, uvedených u naučné stezky v lokalitě Wingertsbergswand v pohoří Eifel. Lokalita je součástí popularizačního projektu geoparku Vulkan Park.

Poznámky

1) Riede F., Quaternary International, DOI: 10.1016/j.quaint.2014.07.008.

2) Schmincke H.-U. et al., Quaternary International, DOI: 10.1016/s1040-6162(99)00017-8.

3) Wulf S., Quaternary Science Reviews, DOI: 10.1016/j.quascirev.2013.07.010.

4) Kletetschka G. et al., J. Geology, DOI: 10.1086/699869.

5) Hensch M. et al., Geophys. J. Int., DOI: 10.1093/gji/ggy532.

6) Leder J., J. Volcanol. Geothermal Res., DOI: 10.1016/j.jvolgeores.2017.02.019.

Ke stažení

OBORY A KLÍČOVÁ SLOVA: Geologie

O autorech

Jaroslav Kadlec

Daniel Vondrák

Günther Kletetschka

Doporučujeme

Recyklace plastového odpadu

Recyklace plastového odpadu

Zdeněk Kruliš  |  9. 12. 2019
Plastové odpady a jejich neblahý vliv na životní prostředí jsou poslední dobou námětem mnoha populárních i populárně- -naučných článků tištěných i...
Odpad, nebo surovina?

Odpad, nebo surovina?

Vladimír Wagner  |  9. 12. 2019
Pokud se ukáže hrozba rostoucí koncentrace CO2 pro vývoj klimatu opravdu tak veliká, jak předpokládají některé scénáře, bude třeba zrychlit cestu...
Modré moře pod blankytnou oblohou

Modré moře pod blankytnou oblohou

Jaromír Plášek  |  9. 12. 2019
Při pohledu na blankytnou oblohu si většina čtenářů určitě vzpomene, že za její barvu může jakýsi Rayleighův rozptyl slunečního světla. V případě...

Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru

Tištěná i elektronická
verze časopisu
Digitální archiv
od roku 1994
Speciální nabídka
pro školy a studenty

 

Objednat předplatné