9.1 Endogenní
procesy
Endogenní procesy, označované také jako procesy tektonické,
jsou vyvolány časoprostorovými chemicko-fyzikálními a napěťo-přetvárnými
změnami, probíhajícími v zemském tělese. Mají za následek přeměnu horninového
materiálu (metamorfózu, tavení, alteraci), deformaci hornin a horninových
masívů (např. vrásnění, rozvolňování, konzolidace apod.) a pohyb ker zemské
kůry. Jedná se o procesy člověkem v podstatě neovlivnitelné.
Mezi
hlavní endogenní procesy patří:
·
neotektonické pohyby
·
zemětřesení
·
vulkanická činnost.
Jedná se o pohyby zemských ker, časově vázané na období od mladšího
terciéru po recent. Za recentní pohyby jsou označovány ty, které proběhly a eventuálně
probíhají v posledních cca 10 000 letech. Z globálního hlediska se přibližně
v této době relativně stabilizovala úroveň hladiny světového oceánu, došlo ke
zpomalení izostatického vyrovnávání pevnin po ústupu pevninských ledovců a
doznívala předchozí alpinská orogeneze.
Neotektonické
pohyby jsou důsledkem napěťových změn v zemské kůře vyvolaných řadou faktorů působících v globálním,
regionálním i lokálním měřítku. Za hlavní příčiny jsou považovány:
·
globální dynamika litosférických desek (přibližování
se mezi jihozápadní Evropou a Afrikou, přesmykování Pamíru přes Ťan-Šan s
rychlostí až 20 mm/rok, posun indické desky k severu, subdukce tichooceánské
desky pod americký kontinent),
·
pohyb zemských ker v důsledku silných
zemětřesení (Aljaška 1899, zdvih kry o 15 m),
·
oživování pohybu na starých zlomech (Po zlomu
San Andreas - obr. 9.1.2 - došlo během
kvartéru k horizontálnímu posunu o cca 15 km při střední rychlosti cca 7 až 8
mm/rok. Pohyb po krušnohorském zlomu porušuje stabilitu svahů Krušných hor a
ohrožuje přilehlé uhelné doly v mostecké pánvi - obr. 9.1.4),
·
glaciizostatické pohyby, vázané na
zatěžování ledovcem a odlehčování při jeho ústupu (vyklenování Skandinavie a
Grónska 10 a více mm/rok, vznik fjordů - obr.
9.1.3),
·
další pohyby regionálního i lokálního měřítka (Kukal, 1983)
- tabulka č. 9.1.1.
Celosvětové
měření pohybů zemské kůry probíhá na mezinárodních stanicích (polygonech),
umístěných na 39o3´severní šířky v Japonsku (od roku 1933), v
oblasti Pamíru (od roku 1947), v Itálii a Kalifornii (od roku 1899) a
regionálních mezinárodních profilech.
Neotektonická
rajonizace České republiky, provedená na základě geodetických a geofyzikálních
měření, geomorfologických a geologických mapování, vyčleňuje oblasti:
·
s amplitudou zdvihu během kvartéru cca 1 000 m - klenbovitá
morfostruktura Šumavy a jižní části Českého lesa, hrásťové morfostruktury
podmíněné mobilitou hlubinných zlomů (Krušné hory, Slavkovský les, Doupovské
hory, České středohoří), klenby a jednostranné hrástě Krkonoš, Jizerských hor,
Kralického Sněžníku a Hrubého Jeseníku
·
s amplitudou vertikálních pohybů 500 až 700 m - klenby,
hrástě, příkopy v oblasti Českomoravské vysočiny, Drahanské vysočiny, Nízkého
Jeseníku. Ve východní části Českého masívu dochází v kvartéru k pohybům až 5
mm/rok, ovlivněných doznívající dynamikou karpatské soustavy.
Neotektonické
pohyby významně komplikují inženýrskogeologické poměry. Mohou představovat
akutní nebezpečí zejména pro objekty, kde horninový masív je hlavním nosným
prvkem stavby (mostní opěry, klenbové hráze přehrad, podzemní stavby, těžební
díla ap.), protože vyvolávají vznik nových a oživování starých poruchových zón,
vznik zemětřesení, změny výškových úrovní reliéfu a další na ně vázané procesy
- sesuvy, zvýšení eroze a akumulace kvartéru, zaplavování území ad.
Z technického
pohledu jsou významné vertikální pohyby, které modelací terénu způsobují na
vyzdvihované kře výraznou erozní činnost s následnou akumulací materiálu
na poklesové kře, čímž dochází k ovlivnění homogenity základových poměrů.
Také se výrazně mění napěťový stav masívu a hydrogeologické poměry.
Metody
výzkumu: geodetické, fotogrametrické, geomorfologické, geologické,
geofyzikální, historicko-archeologické.
Zemětřesení
(seismicita) je náhlý krátkodobý otřes zemského povrchu, který je vyvolán:
A) přírodními faktory:
- uvolněním akumulovaného napětí
v zemském tělese - zemětřesení tektonické,
- explozí sopek - zemětřesení vulkanické,
- náhlým zřícením stropů přirozených
podzemních prostor - zemětřesení řítivé
B) kombinací přírodních a
antropogenních faktorů – technická seismicita:
-
indukovaná seismicita – otřesy, vyvolané důlní činností, změnami
v zatížení povrchu, nadměrným čerpáním podzemních tekutin,
-
seismické otřesy vyvolané umělým zdrojem např. dopravou,
trhacími pracemi a průmyslovými stroji
Ad
A) Z hlediska obecného ohrožení, co do rozsahu i intenzity otřesů, jsou
nejvýznamnější tektonická zemětřesení. Ohniska zemětřesení - hypocentra - mohou vznikat
v hloubkách do 10 km v důsledku pohybu zemských ker, hlouběji až do
cca 750 km, pravděpodobně vlivem napětí, vyvolaného fázovými změnami a pohybem
plášťových hmot.
Otřes se
šíří z hypocentra zemským tělesem seismickými vlnami, jejichž tvar,
rychlost a změny rychlosti závisí na elastických vlastnostech horninového
prostředí, hustotě hornin, geologické stavbě, zvodnění i tvaru reliéfu.
Seizmické
vlny se šíří z hypocentra zemským tělesem ve formě podélných vln P a příčných
vln S, které mají rychlost 1,7 až 1,8 krát menší než vlny P a šíří se pouze
pevnou fází. Při průchodu těchto tzv. primárních vln fyzikálně odlišným
prostředím dochází ke vzniku sekundárních vln (odražených, lomených,
povrchových), šířících se pomaleji než vlny primární, ale s většími účinky na
zemský povrch.
Množství
uvolněné energie při zemětřesení se vyjadřuje v Richterově stupnici (tab. 9.1.2) magnitudem M, což je desetinný
logaritmus maximální amplitudy vln zaznamenaných seismografem ve vzdálenosti
100km od epicentra - průmětu
hypocentra na povrch. Otřesy se kontinuálně měří seismografy na seismických
stanicích mezinárodního, regionálního a účelového významu (obr. 9.1.1).
Intenzita
zemětřesení se posuzuje podle povrchových účinků daných makroseismickou
stupnicí MSK-64 (tab. 9.1.3). Závisí na
velikosti magnituda M, hloubce hypocentra (tab.
9.1.4), na charakteru horninového prostředí, zvodnění, tvaru reliéfu ap. (obr. 9.1.5, tab.
9.1.5).
Posouzení
lokálních (územních) podmínek seizmického ohrožení se provádí tzv. seizmickým
mikrorajonováním, které zahrnuje posouzení seizmické charakteristiky území
spolu s charakteristikami základové půdy a výskytem jevů, které mohou zvýšit
seizmické ohrožení (tab. 9.1.5).
V
oblastech, kde je reálné nebezpečí ohrožení intenzitou od 7o MSK
výše (obr. 9.1.6) je pak nutné projektovat
výstavbu podle ČSN 73 0040 Zatížení stavebních objektů technickou seizmicitou a
jejich odezva (1996).
Podle seizmického ohrožení
se základové půdy člení do kategorií (podle ČSN 73 0040):
·
Kategorie
a – horniny všech tříd při tabulkové výpočtové únosnosti Rdt
<- 0.15 MPa a jestliže je hladina podzemní vody trvale v hloubce rozsahu 1 m
až 3 m pod základovou spárou.
·
Kategorie
b – horniny všech tříd při tabulkové výpočtové únosnosti Rdt
<- 0.15 MPa a jestliže je hladina podzemní vody trvale v hloubce větší než 3
m. Do této kategorie patří také horniny všech tříd při tabulkové výpočtové
únosnosti Rdt <- 0.15 MPa a jestliže je hladina podzemní vody trvale
v rozsahu 1 m až 3 m pod základovou spárou.
·
Kategorie
c – horniny všech tříd při tabulkové výpočtové únosnosti Rdt
>- 0.15 MPa a jestliže je hladina podzemní vody trvale v hloubce větší než 3
m pod základovou spárou. Do této kategorie patří i skalní horniny při tabulkové
výpočtové únosnosti Rdt > 0.6 MPa pokud hladina podzemní vody je trvale v
hloubce větší než 1 m.
Prognóza
zemětřesení je založena na historických údajích, na jejichž podkladě se vytváří
mapy seizmických oblastí stejné intenzity (viz obr.
9.1.6), podložené mapami aktivních zlomů (obr.
9.1.7). Krátkodobé lokální prognózy vychází z výsledků seizmologického
monitorování a řady dalších měření a pozorování (obr.
9.1.8). Prozatím však problém prognózy místa, času a intenzity zemětřesení
není vyřešen.
Vedle přirozeného zemětřesení dochází v určitých
případech k tzv. indukované seizmicitě,
podmíněné lidskou činností, při které dochází k déle trvajícím změnám
napjatosti v horninovém masivu. Týká se to zejména hlubinné, méně lomové, těžby
(vznik horských otřesů), vysokotlakého vtláčení kapalin do vrtů, např. při
likvidaci odpadů (obr. 9.1.9) nebo při
napouštění hlubokých nádrží, kdy voda proniká do skalního masivu, snižuje
efektivní napětí a umožňuje dílčí pohyb jednotlivých bloků. Zvýšená aktivita v tektonicky
oslabených masivech trvá obvykle po celou dobu napouštění nádrže. Např. na
přehradě Vaiont v Itálii byly indukované otřesy zřejmě hlavní příčinou zničení
nádrže katastrofálním sesuvem (obr. 9.1.10).
Vulkanismus
je proces, při kterém dochází přívodními kanály (sopouchy) k výstupu
roztavených hmot (lávy) a plynů z magmatického krbu do svrchních částí
zemské kůry a na povrch, kde vytváří různá podpovrchová a povrchová horninová
tělesa. Podobně jako neotektonické pohyby a zemětřesení je i neoidní (terciér
až kvartér) a recentní vulkanismus vázán na oslabené riftové a subdukční zóny a
hluboké aktivní zlomy. Mechanismus vulkanického procesu ovlivňuje složení lávy,
obsah plynů a hloubka magmatického krbu, která dosahuje až do zemského pláště
tj. n x 10 – n x 100 km. Dynamika výstupu lávy k povrchu může být efuzivní
s relativně klidným výlevem lávy na povrch nebo explozivní, kdy uvolněním
plynů dochází k erupci a spadu vulkanoklastik (popel, úlomky hornin a
útržky lávy) tab. 9.1.13. Sopky, u kterých
se střídají oba uvedené způsoby výstupu, kdy dochází k opakovanému navrstvení
poloh lávy a vulkanoklastik, vytváří tzv. stratovulkány. Z aktivních sopek
k nim patří např. Vesuv, Etna, Stromboli aj., z vyhaslých sopek v ČR
např. Doupovské hory, Velký Roudný, (Kumpera et al.,1988, Šajgajík et al.,
1986).
V Českém
masivu je neoidní vulkanismus vázán na hluboké zlomy a zlomová pásma, jejichž
vznik nebo oživení je důsledkem alpinského vrásnění v alpsko-karpatské
oblasti. Hlavními neovulkanickými centry jsou Doupovské hory a České
středohoří. Vedle nich jsou četné výskyty neovulkanitů v české křídové tabuli,
Smrčinách, Tepelské vrchovině, Lužických horách, Krušných horách, v Nízkém
Jeseníku. Za nejmladší sopky je považována Železná hůrka u Chebu a Komorní
hůrka u Františkových Lázní.
Dozvukem
vulkanické činnosti jsou recentní výrony CO2 na rašeliništi Soos u
Františkových Lázní, podpovrchové výrony do vrtů v okolí Slaného, ve
Zbrašovských jeskyních u Hranic n. M., v širším okolí Bruntálu i v
některých dolech Ostravské pánve. Do souvislosti se dává i geneze termálních
vod s CO2 v západočeských a severočeských lázních (Myslil a
kol. 2000).
Akutní
ohrožení představují aktivní sopky, kterých je na světě několik tisíc. Ohrožení
spočívá v množství a typu vyvrženého vulkanického materiálu, ve způsobu a
dynamice jeho výstupu na povrch,. rychlosti spadu a výlevu.
Lávové
proudy mohou dosahovat rychlostí v rozmezí od x m až x 10 km/hod. Závisí
to na viskozitě, teplotě, mocnosti a typu lávového proudu (laminární,
turbulentní), vzdálenosti od kráteru a tvaru reliéfu. Větší rychlosti výlevu
dosahují tmavé, bazické lávy čedičového typu než lávy světlé, kyselé.
Stejné
nebezpečí představují i průvodní a následné procesy, které vulkanická činnost
podmínila a vyvolala. Je to zemětřesení předcházející i provázející erupci,
výrony jedovatých plynů CO, CO2, SO2, SO3, H2S,
HCl, HF, kamenito-bahnité proudy pyroklastik, stékající rychlostí až 100 km/hod
z úbočí sopek do značných vzdáleností, záplavy vzniklé táním ledu, sněhu a
protržením jezer na vrcholech sopek, přehrazením vodních toků lávovými proudy i
přívalovými srážkami vázanými na erupce. Zemětřesení, doprovázející podmořské
výstupy lávy, může vyvolat vznik velkých vln tzv. tsunami.
Protože
vulkanismus je proces, který nelze lidskými silami ovlivnit, je jediným
ochranným opatřením včasné varování pro evakuaci obyvatelstva. Veškerá
nebezpečná území jsou pod stálou kontrolou vulkanologických stanic, které
průběžně sestavují rizikové mapy a modely na základě monitorovaných údajů o
seismické aktivitě, změnách reliéfu, změnách teploty a tlaků, výronech a
chemismu plynů a vod a řadě dalších indicií. Pouze v ojedinělých případech
menších lávových proudů lze jejich tok do určité míry usměrnit hrázemi a
vyhloubenými koryty, případně omezit jejich rychlost ochlazováním povrchu
vodou.
