Další překvapení z hlubin

Zprávy o zemětřesení na Chebsku se v posledních letech stávají pravidelným tématem předních stránek novin. Dvě poslední ze soboty 24. a 31. května opravdu překvapila: přišla bez jakéhokoli varování a s nebývalou silou. Při druhém praskaly zdi, padaly obrazy a i jeden komín. A čtenáře možná napadá: tohle se dělo i dřív a mě klame paměť, nebo se země v severozápadních Čechách opravdu probouzí?

Pohled na seismický katalog severozápadních Čech, který je k dispozici počínaje rokem 1962, mluví jasnou řečí. Zatímco za období do roku 1996 bylo v oblasti pozorováno kolem 130 zemětřesení o magnitudu (M) vyšším než 2, za poloviční období od roku 1997 do současnosti bylo těchto zemětřesení již kolem 400. To odpovídá zhruba šestinásobnému nárůstu počtu otřesů, které mohou být pocítěny obyvatelstvem (zkušenosti ukazují, že zemětřesení s magnitudem přesahujícím M2 vyvolávají otřesy, jež jsme schopni vnímat). Čeho jsme dnes svědky? Jedná se o dlouhodobý trend, který povede k postupnému zvyšování aktivity v oblasti s tím, že zde můžeme v budoucnu očekávat i ničivá zemětřesení? Nebo jde o dočasné probuzení aktivity, které bude následováno obdobím klidu?

Seismogram otřesů z 31. 5. 2014.
Snímek Geofyzikální ústav AV ČR, v. v. i.

Zdá se, že období zvýšené aktivity se v západních Čechách vyskytuje pravidelně. Zatímco kolem poloviny 20. století zde byl relativní klid, země se zde opakovaně třásla na přelomu 19. a 20. století. To bylo v letech 1875, 1897, 1900, 1903 a 1908. Typický dlouhotrvající charakter zdejší seismicity s několika podobně velkými otřesy byl označen jako zemětřesný roj (německy Erdbebenschwarm) a stal se běžně užívaným termínem v odborné literatuře. Podobný typ seismicity je pozorován také ve vulkanických oblastech, kde je za jeho příčinu považován tok magmatu v přívodních drahách sopek.

Aktivní sopečná činnost ale v západních Čechách chybí; několik málo erupcí zde proběhlo před více než 200 tisíci lety. Pozůstatky kvartérního vulkanismu zde ale nacházíme: jsou to vývěry minerálních vod s vysokým obsahem oxidu uhličitého a také tzv. mofety, v nichž oxid uhličitý vyvěrá v suché formě nebo proniká skrz povrchovou vodu v jezírkách a mokřadech. Izotopické analýzy helia a uhlíku obsažených ve vystupujícím plynu ukazují, že tyto plyny mají původ ve svrchním zemském plášti, tj. v hloubkách přes 30 km, a na své cestě k povrchu tedy procházejí hloubkami, kde leží ohniska zemětřesení.

Působení vody proudící podél zlomů může vést jak k vymývání puklin, tak ke krystalizaci minerálů, které zlom postupně ucpou. Zároveň kapaliny svým tlakem snižují tření na zlomu a mohou způsobit vznik zemětřesení dříve než v suchých podmínkách. Matematické modely seismicity generované tlakem fluid v prostředí geologického zlomu ukazují podobnost s pozorovanou seismicitou a potvrzují tak, že kapaliny přispívají ke vzniku zdejší seismicity.

Epicentra seismické aktivity počínaje 24. květnem 2014 leží stejně jako v minulých letech v oblasti obce Nový Kostel na Chebsku.
Zdroj dat Geofyzikální ústav AV ČR, v. v. i., grafika Vesmír

Zdejší otřesy půdy z posledních desetiletí jsou způsobeny vzájemným rychlým posunem horninových bloků podél hluboce uloženého geologického zlomu. Rychlé sklouznutí podél zlomu, které probíhá pod ohromným tlakem nadložních hornin dosahujícím stovek megapascalů, způsobuje vyzáření velkého množství energie. Ta se ve formě seismických vln šíří do všech stran a dopadá na zemský povrch, kde způsobuje otřesy půdy, ale také se přeměňuje ve zvukové vlny, které lidé vnímají jako podzemní dunění nebo rány z děla.

Nestabilní zlom, který za všechno může, se nachází pod úpatím Krušných hor na východním okraji chebské pánve. Tady leží epicentra zemětřesení ze zimy 1985/86 (magnitudo M 4,6) a 1997 (M 2,9), z podzimu 2000 (M 3,3), 2008 (M 3,8) a 2011 (M 3,7) a také současné aktivity z přelomu května a června 2014, která s magnitudem M 4,5 dosahuje síly seismického roje 1985/86.

Schematický model seismogenní oblasti západních Čech. Hypocentra zemětřesení z období 1992-2013 jsou označena barvami podle stáří (modrá je nejstarší, červena nejmladší). Šipky označují migraci oxidu uhličitého, který přichází ze zemského pláště z hloubek přes 30 km.
Ilustrace Geofyzikální ústav AV ČR, v. v. i.

Pro monitorování zdejší seismicity zde Geofyzikální ústav Akademie věd vybudoval seismickou síť WEBNET, která je průběžně modernizována a v současnosti sestává z 22 seismických stanic. Díky tomu je zdejší poměrně malá oblast patrně nejlépe sledovaným seismicky aktivním územím v Evropě. To nám pomáhá s velkou přesností určit polohu hypocenter zemětřesení, která se rozkládají podél strmě ukloněné zlomové plochy protažené severojižně v délce kolem 10 km v hloubkách mezi 6 a 11 km pod povrchem. Víme také, jakým směrem se vůči sobě bloky hornin při každém otřesu pohnuly. Postupný posun polohy hypocenter v čase napovídá, že příčinou trhání zlomové plochy může být nejen horninové napětí, ale také pohyb vysokotlakých kapalin podél zlomu. Příroda si ale střeží své hlavní tajemství: důvod, proč největší počet zemětřesení vzniká právě tady, pod Novým Kostelem, na zlomu, který na povrchu není vidět a má také jiný směr než známé zlomy v oblasti.

Je možné, že současná aktivita přispěje k dalšímu posunu v našem poznání. Její časový vývoj se totiž podobá spíše dotřesovým sériím na velkých zlomech, kde se odehraje jeden hlavní otřes, který svým magnitudem výrazně převyšuje ostatní. Nevíme, jak se další aktivita bude vyvíjet, zda současná dotřesová série definitivně ustane, nebo bude následovat další anebo se aktivita vyvine do seismického roje. V závislosti na tom budeme možná muset přehodnotit naši současnou představu o seismických rojích jako jediném projevu zdejší seismické aktivity.