O vulkánech netušených

I když žijeme na území dosti vzdáleném aktivním vulkanickým oblastem, o sopky, i ty relativně mladé, zde rozhodně nouze není. Ba naopak. Zbytky někdejších vulkánů propůjčují genius loci mnoha částem České republiky. Mohlo by se zdát, že nepřehlédnutelné geologické fenomény, jakými sopky rozhodně jsou, byly již detailně zmapovány, a že šance na objev nového vulkánu je mizivá. Přesto k takovým objevům v posledních letech došlo. I když, pravda, nejedná se o vulkány v pravém slova smyslu…

Vrásnění Alp a Karpat (tzv. alpínská orogeneze – důsledek tlaku africké litosférické desky na evropský kontinent, ke kterému dochází během posledních 70 milionů let) se našeho území dotýká jen okrajově. Na současnou geomorfologickou a geologickou tvářnost má však podstatný vliv (viz též Vesmír 99, 446, 2020/7–8). Severně od alpských pohoří se totiž horotvorné procesy projevují mírným vyklenutím kontinentální kůry a vznikem poklesových zón (příkopů nebo též riftů).

V případě Českého masivu je hlavní poklesovou zónou tzv. ohárecký rift (obr. 1), táhnoucí se podél Krušných hor od jihozápadu k severovýchodu. Vyklenování Českého masivu v předpolí alpského horstva přispívalo ke snižování tlaku v zemském plášti a vzniku magmat, která se dostávala na povrch podél zmíněných hluboce založených tektonických poruch. Během této hlavní vulkanické a tektonické fáze oháreckého riftu vznikala v období zhruba mezi 40 a 8 miliony let naše nejrozsáhlejší sopečná pohoří – České středohoří a Doupovské hory. Ve stejnou dobu byly aktivní i menší sopky v Českém ráji, na Kokořínsku, v západních Čechách a Krušných horách.

Ve čtvrtohorách (posledních zhruba 2,6 milionu let) nabírá alpínská orogeneze na intenzitě. Proces je opět doprovázen výzdvihem Českého masivu, který se odehrává velmi rychle, a to zejména v posledních 700 tisících let, kdy je rychlost výzdvihu odhadována až na několik cm ročně. V reakci na prudkou změnu výškových poměrů se v tomto období zařezávají hlavní toky odvodňující Český masiv a vzniká současná říční síť. Doprovodným jevem tektonických pohybů je dočasné oživení vulkanické aktivity.

V porovnání s hlavní vulkanickou fází se však neformují velké komplexy, ale jen drobné izolované sopky. Výstup magmat již neprobíhá v samotném oháreckém riftu. Přesouvá se na jihozápad, do kolmého chebsko-domažlického příkopu (obr. 1). Dozvuky vulkanické činnosti se v této oblasti dodnes projevují výrony oxidu uhličitého a četnými zemětřeseními (viz Vesmír 99, 274, 2020/5).

Morfologická mapa západních Čech s vyznačenými hlavními tektonickými zónami a nejmladšími sopečnými strukturami.

Hůrky a spol.

V pleistocénu vznikly na Chebsku nejmladší vulkány v ČR, Komorní a Železná hůrka. Relativně široký rozptyl naměřených radiometrických dat zatím neumožňuje přesné časové zařazení jejich aktivity. Zřejmé zatím je, že Komorní hůrka je starší, aktivní někdy počátkem středního pleistocénu (~700–500 tisíc let před současností), zatímco stáří Železné hůrky bylo změřeno na zhruba 400–300 tisíc let [1]. Oba vulkány jsou řazeny mezi sopky typu struskového kužele. Erupce Železné hůrky, za jejíhož objevitele je považován J. W. Goethe, probíhala ve dvou fázích. Nejprve se uložila pyroklastika tzv. freatomagmatických erupcí, která mimo vulkanické horniny (v tomto případě čedič) obsahují i úlomky podložních hornin (zde břidlic). O zhruba 100 tisíc let později se erupční styl změnil a sopka počala chrlit černé hrubozrnné strusky, ležící diskordantně (nesouhlasně) na podložních pyroklastikách.

V roce 2004 inicioval německý vulkanolog Horst Kämpf geologický průzkum v okolí Železné hůrky s cílem mapovat plošný rozsah pyroklastických uloženin. Pomocí několika kopaných sond se zjistilo, že se vulkanické vyvrženiny nacházejí v překvapivě velkých mocnostech ve vzdálenosti až 2 km od sopky. Vykopaný sopečný materiál se navíc podstatně lišil od toho ze Železné hůrky – výrazně převažovaly nadrcené úlomky břidlic, zatímco vulkanické horniny byly zastoupeny jen podružně. Začínalo být zřejmé, že tato pyroklastika pocházejí z jiného, nepříliš vzdáleného zdroje. V okolí se nicméně žádný útvar připomínající sopku nenachází. V úvahu tedy připadla možnost, že materiál pochází z vulkánu, který sopečný kužel nevytváří. Jak by ale takový vulkán vypadal, resp. co vlastně hledat?

Výbuch o síle atomové bomby

Idealizovaný řez maarovým kráterem (podle [7]).

U většiny sopek se vyvrhovaný sopečný materiál postupně vrší do formy sopečného kužele. Pokud se však magma při své cestě setká s horizontem nasyceným podzemní vodou, dochází k mohutné explozi. Uvolněná energie, srovnatelná se silou pořádné atomové bomby, vyvrhne nadložní horniny do okolí a na místě exploze vzniká trychtýřovitý kráter o průměru několika stovek metrů až dvou kilometrů. Takovému útvaru se říká maar. Maary jsou ve spodní části – diatrémě, vyplněny brekcií (drtí) z okolních hornin rozdrobených ničivým účinkem tlakových vln (obr. 2). Nad diatrémou obvykle vzniká jezero (viz půvabná maarová jezera, kterými jsou proslulé některé oblasti v Centrálním masivu ve Francii nebo pohoří Eiffel v Německu), jehož sedimenty můžou postupem času kráter zcela vyplnit. Většina pyroklastického materiálu, v němž převažují úlomky předvulkanického podkladu (tzv. xenolity), se ukládá v podobě tufového prstence, jenž lemuje maarový kráter.

Sedimenty vykopané v okolí Železné hůrky představují pozůstatky takovéhoto tufového prstence. Zbývalo tedy objevit kráter. Vytipována byla asi 500 metrů široká podlouhlá prohlubeň západně od obce Mýtina, ležící v pramenné míse Kozelského potoka, necelý kilometr od Železné hůrky. Gravimetrický průzkum (měření odchylky tíhového pole) ukázal v místě terénní deprese výraznou zápornou anomálii, což naznačovalo přítomnost vulkanické brekcie a lehkých jezerních sedimentů na dně deprese [2]. Tento předpoklad byl potvrzen díky geologickému vrtu, který v hloubce 85 m brekcii skutečně odhalil. Stáří těchto vulkanických hornin bylo pomocí analýzy radiogenních izotopů argonu (Ar-Ar metoda) stanoveno na zhruba 290 tisíc let [3]. Takové zjištění naznačuje, že k explozi Mýtiny došlo v době, do které je kladena druhá (pyroklastická) fáze aktivity Železné hůrky. Jezerní sedimenty zastižené v nadloží vulkanické brekcie poskytují cenný archiv environmentálních změn pro období posledního čtvrt milionu let [3].

Maar Mýtinu lze tedy považovat za právoplatnou, v pořadí již třetí pleistocenní sopku v okolí Chebu.

Objevy posledních let

Tím ovšem objevy nových vulkánů na Chebsku teprve začaly. Do seznamu v nedávné době přibyl i maar Neualbenreuth, ležící u stejnojmenné bavorské vesnice, zhruba 3 km jihovýchodně od Železné hůrky (obr. 1). Jedná se o nenápadnou, 500 m širokou terénní sníženinu eliptického tvaru, v níž bylo vrtně zastiženo 100 m kvartérních sedimentů. Výsledky radiometrického datování naznačují, že maar vznikl ve stejnou dobu jako Mýtina [4].

Prozatím posledním vulkanologickým objevem je dvojice maarů identifikovaná u obce Libá, přibližně 10 km severozápadně od Komorní hůrky (obr. 1). Stejně jako Mýtina a Neualbenreuth jsou oba maary vyplněny jezerním sedimentem, mají průměr zhruba 500 m a jejich hloubka je na základě geofyzikálních měření odhadována na 100–120 m [5,6] (obr. 3). V mnoha ohledech se však od výše zmíněných liší. Zatímco Mýtina a Neualbenreuth byly výrazně postiženy erozními procesy, lokality u Libé si zachovaly geomorfologické znaky typické pro maarové krátery – kruhový obvod, miskovitý tvar a strmé boky (obr. 3). Důvodem by mohla být skutečnost, že horninové prostředí tvoří vůči erozi odolnější žuly a také vyšší topografická pozice lokalit, chráněná před účinky zpětné eroze. Míra zachování by také mohla vést k myšlence, že jsou tyto maary podstatně mladší než ty z okolí Železné hůrky. Dosavadní výsledky nicméně ukazují, že tomu tak není.

A – Identifikace dvou maarových depresí u Libé z topografického modelu terénu (LiDAR); B – přesná lokalizace podle výrazných gravimetrických anomálií (modře jsou negativní, oranžově až červeně pozitivní tíhové anomálie); C – indikace hloubky sedimentární výplně pomocí řezu elektrické odporové tomografie (pozice linie A–A' je vyznačena v části B).

Protože se zatím nenašel žádný vulkanický materiál, který by bylo možné radiometricky datovat, bylo nutné využít alternativní metody určování stáří, v tomto případě palynostratigrafii. Analýza pylových zrn ze svrchní části jezerního sedimentu ukázala, že v období sedimentace převažovaly dřeviny, které jsou na současné poměry střední Evropy dosti exotické. Například ořechovec (Carya) nebo tupela (Nyssa) – subtropické druhy, které ze středoevropského prostoru vymizely v průběhu spodního pleistocénu, před bezmála ¾ milionu let. Hojný výskyt pylu tisovce (Taxodium) klade stáří sedimentární výplně dokonce až do předkvartérního období (pravděpodobně pliocén, tj. zhruba 5,3 až 2,6 mil. let).

Z dosavadních zjištění je zatím zřejmé, že maary u Libé vznikly podstatně dříve než Mýtina a Neualbenreuth, resp. že jejich vznik souvisí s odlišnou vulkanickou (tektonickou) fází západní části Českého masivu. Mýtina i Neualbenreuth leží společně s Komorní a Železnou hůrkou na jedné výrazné tektonické poruše, označované jako tachovský zlom (obr. 1). Na zlomy podobného směru jako zlom tachovský (severoseverozápad) jsou ale vázány i další vulkány pozdně třetihorního stáří, ať už v Českém ráji nebo na Bruntálsku. Jedná se tedy o zlomový systém, který převzal po oháreckém riftu kontrolu nad výstupem magmat v Českém masivu. Maary u Libé tedy představují nejstarší členy skupiny mladých sopek na Chebsku. S ohledem na tato zjištění začíná být zřejmé, že se vulkanická aktivita v chebsko-domažlickém příkopu během pleistocénu postupně přesouvá směrem na jihovýchod.

Přísliby objevů budoucích

I když je krajně nepravděpodobné, že by v brzké budoucnosti došlo na Chebsku k další sopečné aktivitě, další objevy relativně mladých vulkánů vyloučit rozhodně nelze. Někoho možná překvapí, že výrazné terénní útvary, jakými jsou maary, zůstaly tak dlouho skryty pozornosti. Musíme však vzít v úvahu, že se celá oblast nachází v těsné blízkosti železné opony a v minulosti byla vědeckému bádání v podstatě nepřístupná. Dalším podstatným důvodem jsou současné možnosti „čtení“ krajiny pomocí lidarového snímkování (viz Vesmír 92, 18, 2013/1 a 85, 614, 2006/10). Nedávno byl tímto způsobem ve vysokém rozlišení zmapován terén celého území České republiky, což mj. umožňuje velkoplošnou a efektivní rekognoskaci nejrůznějších geomorfologických zajímavostí. Řada nových objevů proto může být iniciována přímo od pracovního stolu, což je koneckonců i případ maarů u Libé.

Poděkování: Výzkum byl podpořen projekty CzechGeo/EPOS-Sci (CZ.02.1.01/0.0/0.0/16 013/0001800, OP RDE), ČGS (310 410) a UNCE (204069).