26.01.2016-01:46:00   |   Dušan Valent
#Zem
#Longformy
#Kuriozity
Množstvo informácií ale taktiež skrýva ktorýkoľvek zdanlivo nepohľadný šuter – možno práve taký, aký ste dnes odkopli zo svojej cesty. Pozorné oko geológa aj v ňom rozozná stopy dávnych prírodných procesov. Tieto stopy prezradia napríklad dávne pochovanie pod inými horninami do hĺbky 30 či viac kilometrov. Stačí odhaliť typické zoskupenia minerálov. Niektoré totiž vzniknú len v takých teplotno-tlakových podmienkach, aké vládnu v obrovských hĺbkach.


-

Ak niekedy narazíte na prirodzene sa vyskytujúce svory alebo pararuly (obr. vpravo), pozrite sa priamo hore. Predstavte si tridsať aj viac kilometrov kameňov, ktoré tam kedysi boli, ale odnosové procesy, aké sprevádzajú výzdvih horstiev, ich odstránili1.

Je to prvý krok, aby sme si uvedomili veľkoleposť procesov, ktoré drasticky menia tvár Zeme – alebo jej vnútro. Prvý krok preto, že v porovnaní s fenoménmi nasledujúcich riadkov, ide iba o maličkosť na zahriatie predstavivosti.



Smrť oceánskeho dna a oceánov

Oceány pôsobia stálo, priam večne. A pritom skaly, na ktorých ležia, sa obmieňajú rýchlejšie, ako čokoľvek iné v zemskej kôre.

Kým vek gigantických, 70 km hrubých jadier kontinentov, tzv. kratónov, počítame na miliardy rokov, sedemkrát tenšia kôra oceánov je geologicky mladučká. Nikde na oceánskom dne nenájdete vrstvu hornín, ktorá by vznikla skôr ako vznikli dinosaury.

Najstaršie horniny oceánskeho dna majú asi 200 miliónov rokov, no veľká väčšina aspoň o polovicu menej. Dôvod je jednoduchý. Kým kontinenty pozostávajú z ľahkých hornín prevažne žulového zloženia, oceánska kôra je oveľa hustejšia a ťažšia. S vekom chladne, rastie jej objemová hmotnosť, ako aj sklon zabárať sa späť do žeravých hlbín.

Zahĺbenie do podzemia uľahčujú pohoria tiahnuce sa tisíckami kilometrov morského dna - stredooceánske chrbty. Lemujú miesta, kde sa od seba vzďaľujú dve dosky oceánskej kôry. To znamená, že ich nachádzame pri mladšom okraji platní. Zároveň sú tisíce metrov vyvýšené nad úroveň starších okrajov.

Staršie, a teda chladnejšie a ťažšie okraje, tento sklon napomáha tlačiť do zemského vnútra podobne, ako keď na pieskovisku pozdvihnete jeden koniec veľkej drevenej dosky a druhý sa vryje hlbšie do piesku.


-


Oceánska kôra je oproti kontinentálnej oveľa ťažia, a tak má tendenciu vnárať sa späť do horúceho plášťa. Zdá sa, že práve ťahové sily, ktoré vznikajú pri jej vnáraní, hrajú pri platňovej tektonike najdôležitejšiu úlohu. Obrázok: Ondrej Pelech


Sily gravitačného ťahu platní spolu s pohybom hustých a žeravých más zemského vnútra takto neustále recyklujú oceánsku kôru. Tá zaniká aj bez toho, aby oceán uzavreli dva približujúce a neskôr kolidujúce kontinenty. Pravda, až takéto uzavretie oceánu preň znamená definitívny koniec.


Zánik praoceánu Tethys. Jedným z jeho zvyškov je Stredozemné more


Aj „mŕtvy oceán“ však môže po sebe zanechať pamiatku. Pamiatku, vďaka ktorej dnes môžeme skúmať kusy oceánskeho dna aj u nás, na Slovensku.



Oceánske dno na kontinente

Okrem toho, že geológovia objavili prípady „skutočných Atlantíd“, teda zaplavených či do hlbín vpáčených mikrokontinentov, taktiež zistili, že čas od času dochádza k presne opačným javom. Rozsiahle segmenty oceánskeho dna sa môžu ocitnúť v pevninskom vnútrozemí. Tieto tzv. ofiolity sú veľmi informatívne a predstavujú najlacnejšiu a najjednoduchšiu metódu skúmania hornín oceánskeho dna a ich podložia.

Kvôli takýmto geologickým kuriozitám nemusíte cestovať ďaleko. Ofiolitový komplex zo začiatku druhohôr možno pozorovať v horninách Spišsko-gemerského rudohoria. Staršie, prvohorné ofiolity nájdete v Malých Karpatoch v blízkosti mesta Pernek alebo v Slovenskom rudohorí.

Ako sa k nám tieto skaly oceánskeho dna dostali? Podobne, ako po uzavretí veľkej rany na koži zostáva jazva, tak zostane po uzavretí oceánu pevninami línia lemovaná zomletými fragmentami oceánskych hornín, niekedy vo veľkých blokoch. Ofiolity nájdené na Slovensku sú teda dôkazom, že územie našej krajiny v minulosti nebolo iba morským dnom, ale dokonca oceánskym. A zároveň miestom, kde boli viaceré praveké oceány zatlačené do žeravých hĺbok.

Najimpozantnejší príklad ofiolitov nachádzame na východe Arabského polostrova. Tu na ploche vyše stotisíc km2 leží až 15 kilometrov hrubý semailský ofiolit.

Predstava, že sa tisíce metrov hrubá a 700 kilometrov dlhá platňa oceánskeho dna (pamätajme, oceánska kôra je oveľa ťažšia ako kontinentálna!) nasunie na kontinent, je na prvý pohľad absurdná. A predsa sa tak stalo. Geológovia dokonca zistili, ako.

Výskumy odhalili, že vznik tohto bizarného usporiadania súvisí so zónou, kde sa stará, ťažká oceánska kôra zabárala do žeravých hlbín pod kryhu mladšej, ľahšej oceánskej kôry. Keď sa oceánska kôra vsúva do hĺbky, narastajú ťahové sily: jednak kvôli tiaži samotnej kôry, jednak kvôli tomu, že vnáranie rozvíri plastické, horúce hmoty zemských útrob.

V procese vzniku semailského ofiolitu tento ťah spôsobil natiahnutie a stenčenie kontinentálnej kôry, ktorá sa napájala na vnárajúcu sa oceánsku kôru. Stenčený okraj kontinentu bol dokonca kvôli ťahu naň napojenej oceánskej kôry vtiahnutý do hlbín. Ako ukazujú premeny minerálov, ku ktorým v horninách došlo, išlo o hĺbku prinajmenšom 80 kilometrov!



Ako sme niekoľkokrát spomenuli, kontinentálnu kôru tvoria relatívne ľahké horniny. To znamená, že keď sily ťahajúce kontinent do hĺbky poľavili (napríklad preto, lebo sa vnárajúca oceánska kôra roztavila a od kontinentu odtrhla), zahĺbená časť kontinentu sa prudko vynorila. Nezastavila ju ani oceánska kôra v jej nadloží.


-


Vznik ofiolitového komplexu. Stenčený okraj kontinentu bol čiastočne vtiahnutý vnárajúcou sa oceánskou kôrou do hlbín (tretia schéma), čo umožnilo, aby sa dostal pod blok oceánskej kôry, ktorá sa po odtrhnutí bremena ocitla na kontinente.


Pohorie vystrelené do výšky

Náhle odtrhnutie obrovského objemu ťažkej hmoty môže mať za následok prudký rast pohorí. Ako v prípade Ánd. Výskumy, v akých nadmorských výškach sa uložili jednotlivé vrstvy okolitých uloženín, najprv potvrdili, že Andy spočiatku rástli pomaly desiatky miliónov rokov. Ibaže potom, pred desiatimi až šiestimi miliónmi rokov, sa spolu s 550 kilometrov širokým pásom okolia prudko vyzdvihli.

Výzdvih sprevádzal vznik vysokých kaňonov, ktoré do skalného podložia „zarezali“ vodné toky. Ich vznik a ďalšie ukazovatele ako vývoj zlomov, vrás, erózie, vulkanických erupcií a hromadenia usadených hornín potvrdzujú, že vinníkom bolo náhle odtrhnutie ťažkého koreňa horstva, proces známy ako delaminácia.

Pri stláčaní, aké nastáva pri skracovaní priestoru počas kontinentálnych kolízií, nadobúda pásmo stlačenej a zvrásnenej kôry v priereze tvar klinu. Keďže je zemská kôra iba o čosi ľahšia ako horúce hmoty pod ňou, horotvorné procesy sa prejavujú predovšetkým opačne, ako by sme čakali – „rastom do hĺbky“.

Bežné pohoria (tzv. pásmové pohoria) sú vlastne ako ľadovce – vytŕča z nich iba malá časť. Najväčšiu časť z nich tvoria desiatky kilometrov hlboké korene zo stlačených, a teda ťažších hornín. Korene horstiev majú tendenciu ponárať sa, čím do istej miery kompenzujú rast pohorí do výšky. Fungujú ako ťažké závažie vnárajúce čln hlbšie do vody.


-


Pásmové pohoria majú hlboké korene zo zvrásnených a stlačených hornín - korene Himalájí napríklad siahajú do hĺbky vyše 80 km. Kvôli mimoriadnym tlakom a teplotám tu vznikajú charakteristické minerály, čo umožňuje spoľahlivo identifikovať vynorené koreňové zóny dávno zaniknutých veľhôr.


Prebiehajú ale aj opačné procesy. Na povrchu zvetrávanie a erózia drobia a odnášajú skaly končiarov, čím pohorie odľahčujú. A na opačnej strane pohyby hmôt zemského plášťa koreň postupne „lúpu“. Inými slovami, aj keď horstvo viac nerastie kvôli pokračujúcej kontinentálnej kolízii, po ustaní týchto pohybov rastie – či presnejšie, vynára sa – kvôli postupnému odľahčovaniu. V súčasnosti povrchové skaly niektorých takmer úplne zarovnaných veľhôr tak boli vynorené z hĺbky desiatok kilometrov.

Koreňovou zónou veľhôr alpínskeho2 (a prípadne ešte staršieho, hercýnskeho3) horstva je na Slovensku napríklad rozsiahla horninová jednotka Veporikum. Výskum minerálových asociácií tu nájdených rúl indikuje niekdajšie pochovanie (pred asi 100 miliónmi rokov) do hĺbky 30 až 40 km.


-


Povrchový rozsah veporika na Slovensku. Prevzaté/upravené z geologickej mapy Západných Karpát, Lexa a kolektív, rok 2000, mierka 1:500 000.


Ibaže niekedy dôjde k ďalšiemu javu. Namiesto pomalého olupovania z oboch strán sa koreň horstva zahreje, prudko odtrhne a následne sa ako mimoriadne hustý sirup vnorí do plastického plášťa.



Celkom ako keby ste naraz pretrhli všetko, čo držalo závažia pripevnené k nášmu pomyselnému člnu - plavidlo by razom „podskočilo“ a vytŕčalo z hladiny oveľa vyššie. To isté sa deje s horstvami pri delaminácii. Podložie horstva zrazu nič neťaží, nič ho nedrží ponorené v hustejších hmotách zemského vnútra. Horstvo rapídne vyrastie. Andy sa takto za 4 milióny rokov vyšvihli z necelého kilometra na viac ako štvornásobok!


-



Veľkolepé horstvá sa však môžu stať obeťou aj ďalšieho extrémneho procesu.

Gravitačný kolaps veľhôr

Pred 1,2 až 1 miliardou rokov sa odohralo grenvillské vrásnenie, jedna z najprudších horotvorných epizód v histórii Zeme. Okrem iného vznikol aj horský reťazec, ktorého pozostatky – odkryté koreňové segmenty, sa tiahnu z východnej Kanady až do Mexika.


-



Drasticky deformované ruly a mramory, tvoriace posledné zostatky kedysi monumentálneho horstva, neboli vystavené teplotno-tlakovým podmienkam, aké sprevádzajú bežné vrásnenia. Dalo by sa povedať, že si prešli geologickým peklom.

Grenvillské pohorie vyrástlo tak prudko, že napokon neunieslo vlastnú hmotnosť. Jeho koreňové zóny sa takpovediac prepadli samé do seba. Niektoré hlbinné skaly sa stenčili na niekoľko stotín pôvodnej hrúbky, pričom počítačové simulácie ukazujú, že kvôli extrémnym tlakom a teplotám sa tu mramor správal ako zubná pasta!

Prevrátené útroby Zeme

Tiaž rozdeľuje hmoty zemského plášťa na dve vrstvy: hornú z redších a ľahších hmôt, a dolnú z hustejších hmôt. A kým vrchný plášť sa ochladzuje pomerne efektívne, v spodnom sa teplo akumuluje. Nachádza sa tu totiž oveľa väčšie nahromadenie ťažkých rádioaktívnych izotopov, pri rozpade ktorých sa uvoľňuje teplo.


-


Rozdelenie vnútra Zeme na základe mechanických vlastností hornín: 1 - kontinentálna kôra, 2 - oceánska kôra, 3 - vrchný plášť, 4 - spodný plášť, 5 - vonkajšie jadro, 6 - vnútorné jadro


Teraz nazrime 2,5 miliardy rokov do minulosti. Zemské vnútro je ako celok oveľa horúcejšie, pretože existuje oveľa viac rádioaktívnych izotopov – útroby planéty vyhrievajú aj tie s kratším polčasom rozpadu, ktoré v súčasnosti už neexistujú.

Máme teda horúcejšie vnútro a celkovo vyššiu produkciu tepla. A aj v tomto období platí, že najviac tepla generujú najväčšie hlbiny Zeme.



Nárast teploty znamená nárast objemu, takže hmoty spodného plášťa sa stávajú redšie a na jednotku objemu ľahšie. Naopak, hmoty vo vrchnom plášti teplo strácajú a mierne sa „scvrkávajú“, pričom ich hmotnosť na jednotku objemu narastá.

Z modelovania geologických procesov minulosti vyplýva, že po zahriatí spodných vrstiev zemského plášťa nad kritickú teplotu nasledovala katastrofická udalosť. Chladné hmoty hornej vrstvy sa odtrhli a na spôsob stákilometrovej lavíny prepadli teplom napučanou redšou hmotou až ku zemskému jadru. Na ich pôvodné miesto sa tak dostali žeravejšie hlbinné hmoty.

Nastalo prevrátenie zemského plášťa.

Následky takejto hĺbkovej kataklyzmy sa prejavili aj na povrchu. Prehriatím rozťahujúce sa objemy žeravej hmoty totiž stúpali v podobe „superchocholov“ a rozpútali vulkanickú činnosť, aká prekonala všetko, čo Zem predtým aj potom zažila.

Najextrémnejší zosuv


-


Ako sme si hovorili dávnejšie, obrovské horninové bloky - kilometre hlboké a s povrchom stoviek až niekoľko tisíc km2 – sa môžu za istých okolností presúvať po takmer horizontálnom podloží na desiatky kilometrov. Napríklad celé predpolie Álp alebo Škandinávske vrchy sa presunuli po skalnom kontinentálnom podloží na stovky kilometrov. Tieto tzv. príkrovy, vlastne množstvo z nich, poznáme aj zo Slovenska.

Zo Slovenska dôverne poznáme aj iný prípad presunu horninových más. Zosuvy. Kým príkrovy sa týkajú pomalého presunu obrovských horninových blokov, pri zosuvoch sa neporovnateľne menšie objemy hornín presúvajú neporovnateľne rýchlejšie, niekedy rýchlosťou vyše 100 km/h.

A teraz si predstavte kombináciu zosuvu a príkrovu. Nemožné? Nie. Prinajmenšom jeden prípad poznáme.

Vrch Heart Mountain sa v americkom štáte Wyoming vypína asi 660 m nad kotlinou Bighorn Basin. Rozbor jeho hornín naznačuje, že ide o presunutý skalný blok celkom na spôsob príkrovu. Jeho vrcholec totiž obsahuje rovnaké horninové sledy ako 40 km vzdialené pohorie Absaroka.


-



Vyzerá to tak, že sa celý blok, s pôvodnou rozlohou 1300 km2 a hrúbkou 4 kilometre, pred asi 50 miliónmi rokov odtrhol a postupne presunul po sklone asi 2° desiatky kilometrov preč od zdrojovej oblasti. Celkom ako príkrov. Ibaže hora je podľa všetkého súčasne príkrovom aj zosuvom. Kým príkrovy sa presúvajú pomaly, niekoľko centimetrov za rok, tento americký vrch sa podľa počítačových modelov „šmýkal“ rýchlosťou neskutočných 160 km/h.

Presne tak. Bavíme sa tu o skalnom bloku s rozlohou 1300 km2 a hrúbkou až 5 km, ktorý sa presúval rýchlosťou auta uháňajúceho po diaľnici.

Ako je čosi takého možné? Na príčine je vulkanizmus. Začiatkom treťohôr došlo na okraji severoamerických Veľkých prérií k sopečnej činnosti a predierajúce sa žeravé masy spôsobili výzdvih v zdrojovej oblasti vrchu. Magma pri výstupe prehrievala okolité horniny, do ktorých vnikali prehriate roztoky. Tieto roztoky obohatené o sopečné plyny potom v podloží presunutého vrchu fungovali ako mazivo.

Akonáhle sa kvôli sklonu podložia skalný blok odtrhol, kĺzal sa po iných skalách len s minimálnym odporom. Voda v horninových vrstvách totiž pod extrémnym tlakom narúša ich stabilitu a pri dostatočnom množstve mení niektoré skaly na skutočné mazivo!

-

Za konzultácie a pomoc s vedeckou literatúrou autor ďakuje Ondrejovi Pelechovi PhD.

Poznámky:
1 - niekedy pomáhajú aj tektonické procesy, už zdanlivo nepatrný výzdvih totiž môže pri vhodnom type podložia spôsobiť, že veľké bloky skál skĺznu na vzdialenosť mnohých kilometrov v podobe príkrovov
2 - alpínske horstvo, teda horstvo, ktoré vzniklo v niektorej fáze alpínskeho vrásnenia, ktoré prebiehalo v druhohorách a treťohorách
3 - hercýnske horstvo, teda horstvo, ktoré vzniklo počas hercýnskeho vrásnenia koncom prvohôr. Pri zrážke pevnín za vzniku jediného kontinentu vtedy vznikol reťazec hôr podobný dnešnému Alpsko-himalájskeho systému

Obrázky: Håvard Berland, Ondrej Pelech, Daniel Mayer, public domain, fair use, používateľka Flickr April, používateľ wikimédie Dake
Páčia sa Vám naše články? Podporte nás

Zdieľajte článok






Za podporu ďakujeme

Pridať e-mail