5. Neotektonické a recentní pohyby a jejich podíl na utváření georeliéfu

V současné době se všeobecně přijímá názor, že rozhodující úlohu při vzniku hlavních rysů současného tektonického reliéfu měly neotektonické pohyby. Jako neotektonické pohyby označujeme pohyby zemské kůry počínaje od oligocénu (hlavně v neogénu a v pleistocénu), které vytvořily hlavní rysy současného georeliéfu (tzv. morfotektonika). Geodetická měření i geomorfologické výzkumy pak ukazují, že tektonické pohyby pokračují nepřetržitě i v současné době. Z neotektonických map vyplývá, že oblastem s

- malými neotektonickými pohyby odpovídají roviny, nízké tabule se slabým pláštěm čtvrtohorních usazenin,

- intenzivními neotektonickými poklesy odpovídají nížiny s velkou mocností neogenních a čtvrtohorních sedimentů,

- intenzivními neotektonickými pohyby odpovídají hornatiny a velehornatiny jako Alpy, Andy, Kavkaz, Pamír, Ťan-šan, Himálaj atp.

Z toho vyplývá, že reliéfotvorná úloha neotektonických pohybů se projevila především v deformaci topografického povrchu, ve vzniku vyvýšenin a sníženin různé velikosti. Prostřednictvím diferenciace topografického povrchu neotektonické pohyby kontrolují rozložení oblastí odnosu a akumulace na povrchu pevnin. Rychlost, amplituda a kontrastnost neotektonických a současných pohybů podstatným způsobem ovlivňují intenzitu projevu exogenních geomorfologických pochodů a rovněž nacházejí odraz v morfometrii a vzhledu reliéfu.

 

Obr. 5.1 Mapa orientace hlavních napětí získaných měřením napětí různými metodami in situ (ve vrtech, důlních dílech, metodou analýzy ohniska zemětřesení - focal mechanism atp.) je  důkazem o stálé dynamické napjatosti zemské kůry podmíněné celkovou dynamikou Země, jejímž jedním z důsledků jsou neotektonické pohyby. http://www.world-stress-map.org/

 

Vyjádření struktur vytvořených neotektonickými pohyby v současném reliéfu závisí na typu a charakteru neotektonických pohybů, litologii deformovaných hornin a konkrétních fyzickogeografických podmínkách. Některé struktury se přímo jeví v reliéfu, jiné pouze nepřímo (např. v půdorysu říční sítě).

 

Obr. 5.2 Vektory a rychlosti recentních pohybů litosférických desek získaných různými metodami (především SLR, VLBI, GPS atp. - viz např. http://cddis.gsfc.nasa.gov) jsou jedním z dalších důkazů o celkové recentní dynamice litosféry a tím i zemského georeliéfu. http://sideshow.jpl.nasa.gov.

 

Údaje, které jsou dnes k dispozici, svědčí o tom, že zemská kůra prodělává deformace prakticky na celé planetě, a to deformace různého typu. Dochází k pomalým zdvihům a poklesům epeirogenetického typu, k tvorbě vrás i ke vzniku kerných struktur. V současné době dochází např. ke zdvihu ve Skandinávii a Kanadě. Rychlost těchto pohybů je značná. Ve Skandinávii činí průměrně asi 10 mm.rok-1. Pevné body vyznačující úroveň mořské hladiny v Botnickém zálivu v 18. století jsou dnes ve výšce 1,5-2,0 m nad současnou hladinou Baltského moře. Pobřeží Severního moře v Nizozemí naopak klesá (viz obr. 5.1).

 

Obr. 5.3 Rychlosti vertikálních pohybů v mm.rok-1 jsou příkladem neotektonických a recentních vertikálních pohybů, podmíněných především táním kontinentálních kvartérních ledovců, které podmiňuje odlehčení (a následný výzdvih) příslušných oblastí litosféry, doprovázené "náklony" tuhých litosférických desek - viz poklesávající oblasti. Podle Press - Sievera 1998

 

 

K intenzívním tektonickým pohybům dochází v oblasti mladých pásemných pohoří. Podle současných údajů se Alpy za období neogén - kvartér zvedly o 3-4 km, Kavkaz a Himálaj pouze za čtvrtohory o 2-3 km, Pamír o 5 km. Při celkovém zdvihu jednotlivé menší části těchto pohoří naopak intenzívně poklesávají.

Zkušenosti ukazují, že existuje úzká vazba mezi charakterem a intenzitou neotektonických a současných pohybů zemské kůry a tvary georeliéfu. Tato vazba umožňuje studovat na základě geomorfologických příznaků neotektonické pohyby a tím i struktury zemské kůry.

 

Obr. 5.4 Mapa tektonické aktivity Země v průběhu posledního 1 milionu let je dokladem přednostní lokalizace nejdynamičtějších neotektonických recentních a subrecentních geologických a na nich závislých geomorfologických procesů do zón rozhraní litosférických desek. http://denali.gsfc.nasa.gov/dtam/dtam/

 

Pohyby svrchních částí zemské kůry mohou vznikat i vlivem působení exogenních pochodů - akumulací ve sníženinách a odnosem ve vysočinách.

Se současnými tektonickými pohyby je třeba počítat při projektování a stavbě železnic, tunelů, kanálů, ropovodů, jaderných elektráren atp.

 

Obr. 5.5 Příklad recentní neotektonické aktivity na rejuvenovaných zlomech sudetského systému. Měření horizontální složky pohybu metodou GPS na monitorovací síti GEOSUD - SNIEZNIK v oblasti Kralického Sněžníku (Cacon, Bosy, Kontny 2004).

 

 

5.1 Zemětřesení a jejich podíl na vývoji georeliéfu

Zemětřesení jsou krátkodobé otřesy Země, které jsou vyvolány náhlým uvolněním potenciální energie nahromaděné v jisté části zemské kůry nebo svrchního pláště. V některých oblastech se zemětřesení vyskytují poměrně často. Nejsilnější z nich dokonce mění vzhled georeliéfu. Každým rokem je na Zemi registrován velký počet zemětřesení, který dosahuje až kolem jednoho miliónu. Většina je však slabých a jen několik desítek zemětřesení narušuje horniny a mění georeliéf. Pouze jedno zemětřesení ročně má v dlouhodobém průměru katastrofický průběh. Přesto v geomorfologii počítáme zemětřesení ke katastrofickým jevům.

 

Obr. 5.6 Lokalizace významnějších zemětřesení (M>4.0) za dané období v závislosti na velikosti a hloubce hypocentra. http://www.ncedc.org/cnss/

 

Většina registrovaných zemětřesení má tektonický původ. Napětí vyvolané tektonickými silami v pevném tělese Země se hromadí za dlouhé časové období (po desítky až stovky let). Uvolněná energie se projevuje zemětřesnými pochody, k nimž náleží:

    - posuny litosférických desek a obecně ker zemské kůry podél již existujících zlomů nebo vznik nových zlomů, což se často projevuje i v georeliéfu,

    - plastické deformace v oblasti ohniska zemětřesení,

    - zemětřesné vlny, které se šíří z ohniska zemětřesení zemským tělesem.

Místo, kde v pevném tělese Země vzniká zemětřesení, označujeme jako ohnisko zemětřesení (hypocentrum). Kolmá projekce hypocentra na povrch Země se nazývá epicentrum.

 

Obr. 5.7 Lokalizace hypocentra - ohniska zemětřesení na zlomové ploše a jeho vztah k radiálně umístěnému epicentru. Podle Press - Sievera 1998

 

Geomorfologická úloha zemětřesení se projevuje rozšířením a vznikem puklin, zlomů, vertikálním a horizontálním pohybem ker zemské kůry podél těchto zlomů, někdy i vznikem vrás a flexur.

V oblastech vyznačujících se silnými zemětřeseními, které zaujímají jednu pětinu povrchu naší planety, jsou zemětřesení také významným geomorfologickým činitelem při vytváření georeliéfu.

Např. při zemětřesení v Peru dne 10. 2. 1946 vznikl zlomový svah dlouhý 18 m a vysoký 3,5 m (Goguel, 1969).

Při zemětřeseních v Kalifornii (USA) vázaných na zlomy San Andreas, Hayward a Calaveras dochází k horizontálním pohybům ker zemské kůry. Nejrozsáhlejší a nejvýraznější byl pohyb při zemětřesení v San Francisku v roce 1906, kdy podle zlomu San Andreas došlo k horizontálním pohybům až o 5 m (R. D. Borcherdt, 1975).

 

Obr. 5.8 Příklad změn georeliéfu jako následek zemětřesení doprovázeného pohybem na zlomové ploše. Zóna Severního Anatolského zlomu (North Anatolian Fault)- Turecko. http://quake.wr.usgs.gov/research/geology/turkey/images.html

Pohyby jednotlivých ker podél zlomů při zemětřeseních jsou značně rozdílné a i u sousedních ker se mohou lišit jak velikostí, tak i směrem. Proto tyto pohyby nejen působí změny georeliéfu, ale mají nepřímo vliv i na odnos, akumulaci, vývoj svahů i na režim ledovců.

Můžeme rozlišit bezprostřední a nepřímé seizmogravitační jevy. Bezprostřední seizmogravitační jevy představují:

    - otevřené pukliny a zlomy v délce několika kilometrů, (pohyby uvolněných bloků skalních hornin na svazích,

    - zlomové svahy,

    - přemístění vrcholů hor a jejich zarovnání, takže uprostřed ostrých štítů vznikají vrcholy se seizmotektonickou plošinou.

Nepřímé seizmogravitační pohyby vyvolávají tyto jevy:

    - sesuvy zemin na svazích podle smykových ploch,

    - bahenní a blokovo-bahenní proudy,

    - řícení skalních hornin,

    - odsedání svahů podél puklin.

Tyto seizmogravitační jevy jsou podobné čistě exogenním tvarům, avšak jejich "spouštěcím mechanismem" je zemětřesení. Tektonická napětí v horninách, seizmické zrychlení a vibrace při zemětřesení mění vlastnosti hornin. Vibracemi např. dochází ke ztekucení jílů. Proto mohou seizmogravitační tvary vznikat i v podmínkách, kdy rozvoj podobných povrchových tvarů v normálních geomorfologických poměrech není možný. Navíc tyto jevy trvají velmi krátce (sekundy, minuty).

Seizmogravitační jevy mají stejné stáří na velkých plochách. Např. při zemětřesení na Aljašce (USA) v roce 1964 vznikly sesuvy na ploše 300 000 km2, v Chile 1960 na ploše 130000 km2, v Peru 1970 na ploše 65000 km2. Při země­třesení v jižním Ťan-šanu došlo ke zřícení horského svahu vysokého 600-700 m. Při zemětřesení v Peru 31. 5. 1970 (magnitudo 7,7) se z hory Huascarán zřítilo z výšky 5500-6400 m 50-100 miliónů m3 ledu, sněhu a hornin. Řítící se hmota se pohybovala rychlostí 280-335 km . hod-1. Přeskočila horskou rozsochu, vysokou 230 m, přetnula řeku a vyběhla na protilehlý svah do výšky 83 m. Délka úseku, po kterém se pohybovala, činila 15 km. Z bahna vystřikujícího z rozevřených puklin vznikaly bahenní fontány a tvořily se bahenní pahorky.

Zemětřesení při pobřeží nebo na dně oceánu vyvolává vznik mořských vln, zvaných tsunami. Vznikají vlivem přenosu energie zemětřesných vln ze zemské kůry do vody oceánů. Příznačná je pro ně velká rychlost šíření a velká délka vlny. Na volném oceánu mají jen malou výšku, a proto je lodě na volném moři zřídka zaznamenají. Jakmile však dosáhnou šelfu a pobřeží, vzroste amplituda vln, což má mnohdy katastrofické následky (viz obr. 5.9).

 

Obr. 5.9 Příklad změn georeliéfu včetně změn průběhu břežní linie po katastrofickém příchodu vlny tsunami v důsledku zemětřesení 26. prosince 2004 (vlevo před a vpravo po příchodu tsunami) v jižní části ostrova Banda Aceh. http://www.digitalglobe.com/tsunami_gallery.html

 

Zatížení zemské kůry vyvolané hospodářskou činností společnosti (např. výstavbou velkých vodních nádrží, velkých městských aglomerací ap.) mohou vyvolat antropogenně podmíněná zemětřesení. Zemětřesení vznikají i při podzemních zkouškách atomových zbraní a při explozích trhavin.

Účinky zemětřesení se zpravidla oceňují podle dohodnuté stupnice. Používá se řada stupnic podle norem jednotlivých států. Nejznámější je stupnice Mercalliho-Cancaniho-Sieberga (MCS), která má 12 stupňů, jimž odpovídají určité velikosti maximálního zrychlení zemětřesných pohybů v mm.s-2.

 

Obr. 5.10 Tabulka projevů a následků zemětřesení podle stupňů Mercalliho (MCS) stupnice. Červeně jsou vyznačeny následky, které souvisí s geomorfologickými změnami. Podle Demka 1987
Stupeň Projevy - následky
I
(menší než 2,5 mm.s-2) otřesy neznatelné, pouze přístroje
II
(2,5-5) otřesy vnímané ojediněle osobami v klidu
III
(5-10) velmi slabé otřesy, pozorovatelné jen uvnitř budov malou částí obyvatelstva jako chvění nebo otřesy
IV
(10-25) mírné otřesy, podobné otřesům způsobeným těžkou dopravou, lehké kolísavé pohyby nábytku, rozkývání zavěšených předmětů
V
(25-50) dosti silné pohyby půdy, patrné i mimo budovy, posouvají se lehké nestabilní předměty v bytech, praskají okenní tabulky. Podstatné škody v krajině nevznikají
VI
(50-100) povrch krajiny kolísá, pohybuje se těžký nábytek, praská a opadává omítka
VII
(100-250) velmi silné zemětřesení, trhliny na budovách, sesutí střech, kolísá hladina podzemní vody ve studních, kalí se prameny
VIII
(250-500) bořivé zemětřesení, zřítí se většina komínů a vznikají těžké škody na budovách, objevují se zející trhliny na povrchu krajiny, dochází k sesouvání svahů, z trhlin ojediněle vystupuje bahno a písek
IX
(500-1000) pustošivé zemětřesení, většina budov je těžce poškozená, dochází k horizontálním posunům komunikací, zpřetrhání inženýrských sítí (vodovody atp.), řítí se a sesouvají svahy
X
(1000-2500) ničivé zemětřesení, většina budov pobořena, mosty, násypy a hráze těžce poškozeny nebo zničeny, vznikají široké zející trhliny v krajině, četné sesuvy a skalní řícení, georeliéf se již významně mění
XI
(2500-5000) katastrofální zemětřesení, kterému neodolá žádná z běžných staveb, těžce poškozeny všechny pozemní komunikace, vznikají zlomové svahy a široce zející trhliny v krajině, mizí voda s podzemních nádrží, četné sesuvy, dochází ke zdvihům a poklesům ker zemské kůry a ke změnám vodních toků
XII
(nad 5000) velká zemětřesná katastrofa, dochází k velkým změnám celé tvářnosti krajiny, jako je zvlnění povrchu, pohyby ker a vznik dlouhých zlomových svahů, rozevřené trhliny, vysušení vodních nádrží, vznik nových jezer, tvářnost krajiny se zcela mění