24.03.2012-18:20:00   |   Dušan Valent
#Zem
#Záhady a zvláštne javy

Excentrický koncept


-


Napríklad v údoliach regiónu Glaris v Alpách, na ploche takmer 50 km dlhej a širokej 25 km, nachádzame horniny z eocénu, obdobia treťohôr o približne 15 miliónov rokov mladšieho od posledných dinosaurov. Na nich sa nachádzajú horniny z permu, obdobia niekoľko desiatok miliónov rokov pred dinosaurami. A nakoniec, na týchto permských uloženinách, nachádzame usadené horniny z jury. Priamo z čias dinosaurov. Je to mimoriadne neobvyklé usporiadanie. Staršie vrstvy spravidla ležia pod vrstvami mladšími jednoducho preto, lebo sa usadili skôr.



Premiestnenia obrovských zemských más boli dobre známe veľmi dávno. Už začiatkom 19. storočia sa vedelo o tzv. prešmykoch, čiže veľkých zlomoch, keď sa z dôvodu bočného tlaku jeden blok hornín nasúva na druhý. Podľa vedomostí z tých čias, premiestnenia dosahovali len niekoľko sto metrov v pomerne veľkom sklone, čo sa logike vedeckej elity nepriečilo. No keď v osemdesiatych rokoch 19. storočia začali niektorí geológovia opisovať presuny hornín na viac než míľu, a to dokonca po málo naklonenom alebo viac-menej horizontálnom podloží, zdvihla sa búrlivá vlna odporu. Z dnešného pohľadu neboli prvé objavované presuny nijako pozoruhodné. Napriek tomu ich renomovaní vedci považovali za prinajmenšom excentrické a mechanicky nemožné. A v žiadnom prípade nie zlúčiteľné s vtedajšími názormi na vznik horstiev.

Enormné prevrátenie


-

Problematická geologická stavba regiónu Glaris sa v 40. rokoch 19. storočia vysvetľovala tak, že muselo dôjsť k enormnému prevráteniu najstarších permských vrstiev na najmladšie, treťohorné. Hovorilo sa o silnom zvrásnení zemského povrchu. Ak dôjde k silnému zvrásneniu, kedysi vodorovne uložené vrstvy môžu v niektorých miestach vrásy získať vertikálny sklon. Pri pokračovaní vrásnenia vrásy čoraz viac pripomínajú písmeno S v „stojatej“ podobe. Stadiaľ je už len krok ku kurióznemu prípadu, keď na niektorých úsekoch sa z toho, čo kedysi bolo podložím, stane nadložie, a naopak.

Časom začali výskumy spájať vznik horských reťazcov (konkrétne Álp) s veľkými horizontálnymi presunmi, spôsobenými postranným tlakom. V polovici osemdesiatych rokov 19. storočia ovplyvnili aj nazeranie na geologickú stavbu regiónu Glaris. Vrásy vo svetle novej teórie nahradil enormný násun starých hornín permu a na nich ležiacich hornín jury na oveľa mladšie horniny treťohôr.

Napriek pokračujúcim objavom, väčšina vedcov k existencii príkrovov – mnohokilometrových presunov ohromných horninových blokov - neprestávala pristupovať pochybovačne. Nemožno sa tomu čudovať, keď uvážime, že medzi výsledkami výskumov bolo napríklad tvrdenie, že všetky horstvá v škandinávskom reťazci sa nasunuli na vzdialenosť viac než sto kilometrov. To bola vzdialenosť ďaleko za hranicami predstavivosti väčšiny vtedajších vedcov. Desať rokov neskôr zasiahla problematika príkrovov samotné Alpy. Podľa práce Hansa Schardta sa celé predpolie Álp posunulo severným smerom na vzdialenosť stoviek kilometrov. Pod náporom stále ďalších nových objavov čoraz viac vedcov postupne pripúšťalo existenciu príkrovov.

Trvalo to polstoročie. než sa tvrdenia, ktoré spochybňovali prakticky všetko, čo sa dovtedy vedelo o štruktúre horských reťazcov, stali začiatkom 20. storočia uznávané väčšinou geológov. Vďačiť mohli dlhoročným obetavým výskumom zástupov vedcov, ktorých výskumy hromadili rastúce množstvo presvedčivých dôkazov. Nové, detailnejšie poznatky o geologickej stavbe horstiev, ich okolia a vrchných častí zemskej kôry síce ukázali, čo sa stalo, nedali však odpoveď na oveľa komplikovanejšiu otázku: Ako sa to stalo? Konceptu príkrovov tak stála v ceste posledná prekážka. Jeho zdanlivá mechanická nemožnosť. Ako v roku 1908 napísal jeden z oponentov tejto koncepcie: „Uvažovali autori, že to znamená pohyb pevného bloku skaly alebo skál s neznámou dĺžkou a hrúbkou na vzdialenosť 100 míľ po spodných komplexoch nových skál?... Trúfam si myslieť, že žiadna sila, použitá akýmikoľvek mechanickými spôsobmi známymi v prírode, by nedokázala posunúť takú masu.“



Mechanizmy pohybu


-

Pohyby zemskej kôry trhajú kontinenty, scvrkávajú oceány a vrásnia hrubé vrstvy skál. Roviny sa nakláňajú, dvíhajú sa z nich mohutné, kilometrové pohoria. Niektoré skalné kryhy sa ocitnú na šikmom podklade, gravitácia ich oddelí a sunie dovtedy, kým sa opäť nedostanú na vodorovnú plochu. Vznikajú aj sily tlačiace na horstvá zboku. Ak je sila dostatočná, môžu ich odtrhnúť od podložia a premiestniť na nesmierne vzdialenosti. Znie to jednoducho.

Lenže odolnosť skál nie je nekonečná. Preto maximálna dĺžka, akú môže horizontálne posúvaný príkrov dosiahnuť, závisí od jeho hrúbky. Ak je dĺžka priveľká, a naopak, hrúbka nedostatočná, bočný tlak spôsobí rozlámanie, poprípade zvrásnenie hornín. Pri gravitačnom posune, na druhej strane, záleží od uhla sklonu podkladu. Musí byť dostatočný, aby masa hornín vyprodukovala zlom vo svojom podloží, po ktorom by sa pod vplyvom vlastnej tiaže pohybovala. Príkrovy v prírode nevyhovujú ani jednej z týchto podmienok. Na svoju dĺžku sú príliš „tenké“, a prípadný sklon podložia je oveľa menší než potrebná hodnota 30°. Štúdie mechaniky príkrovov akoby popierali ich existenciu dávno potom, čo bola presvedčivo dokázaná.

Riešenie ponúkli dve úvahy. Podľa jednej stačilo vziať do úvahy čas. S dostatkom času, v geologickom ponímaní to znamená rádovo státisíce až milióny rokov, presuny vyvolajú aj relatívne slabé sily. Podľa druhej, v prípade plastického správania vrstvy v podloží (správajú sa tak pod tlakom napr. ílovce či evapority), by postačoval pri bloku dlhom 6 kilometrov na pohľad zanedbateľný sklon podložia 1,5 °. 20-krát menej, než sa pôvodne predpokladalo! Problém príliš tenkých príkrovov vysvetlilo zistenie, že pri presunoch spôsobených bočným tlakom dochádza v blízkosti zdroja tlaku k deformačnému zhrubnutiu, a tak nárastu odolnosti inak „príliš tenkých“ blokov.

Vplyv vody

Mimoriadne dôležitou otázkou sa nakoniec ukázalo správanie hornín v hĺbke. Zásadná vlastnosť, dovoľujúca alebo znemožňujúca odtrhnutie horstva od podložia. V hĺbke, kde sú horniny vystavené obrovským tlakom nadložia, sú jednotlivé zrná a bloky hornín k sebe silne pritláčané. Výsledkom je väčšia odolnosť voči sklzu. Pravý opak toho, čo by vedci študujúci príkrovy potrebovali. Významnú zmenu prinieslo zistenie, ako na tieto vlastnosti vplýva voda.


-

Dávno sa vedelo, že mnohé uložené horniny sú bohaté na póry, a že tieto póry sú často naplnené vodou. Kým v suchých podmienkach tlak nadložných hornín spevňuje, voda spôsobuje protitlak. Ten výrazne znižuje odolnosť horniny voči sklzu. Znova tak postačujú oveľa nižšie sily na vznik a posun veľkých krýh zemskej kôry, než sa pôvodne zdalo. Na základe týchto zistení dokonca vznikla teória, podľa ktorej sa môže premiestnenie veľkého rozmeru udiať aj gravitačným rozpínaním. Príkrov sa pod tiažou vlastnej obrovskej hmotnosti takpovediac rozteká. Veľký vypuklý blok sa splošťuje rozširovaním do strán. Príklady takýchto príkrovov môžeme nájsť napríklad v Apalačskom pohorí v Severnej Amerike.



V posledných rokoch sa ukazuje, že jednotlivé faktory umožňujúce vznik príkrovov sa v závislosti od daného miesta a podmienok uplatňujú v rôznych kombináciách. Vplyv vody v podložných vrstvách, gravitácia, mierny sklon podložia a bočný tlak dokážu, čo vedci desiatky rokov považovali za nemožné.

Zdroj

Merle, O.: Emplacement Mechanisms of nappes and Thrust Sheets. Kluwer Academic Publishers, 1998.

-

Perexový obrázok: Roger Luethy (použité s dovolením autora)
Páčia sa Vám naše články? Podporte nás

Zdieľajte článok






Za podporu ďakujeme

Pridať e-mail