NEŽIVÁ PŘÍRODA 2 Cvičení 3 Desková tektonika Zemětřesení Desková tektonika – význam v geologii 2 Desková tektonika představuje princip, s jehož pomocí lze vysvětlit vznik a zánik oceánů, oceánské a kontinentální kůry, vulkanickou činnost, zemětřesení a vznik rozsáhlých orogenních oblastí. Její základy položil Alfred Wegener v roce 1912, do současné podoby byla dopracována v 60. a 70. letech minulého století. Litosférická deska představuje nejsvrchnější část pevného povrchu planety. Každá deska je složena ze zemské kůry a nejsvrchnější části zemského pláště, její mocnost bývá zhruba 100-150 km. Hranice mezi jednotlivými deskami tvoří desková rozhraní. Každá změna pohybu dvou desek vyvolá změny pohybu dalších desek. Dochází-li k nárůstu hmoty litosférické desky, musí to být na jiném místě kompenzováno jejím úbytkem. LITOSFÉRICKÁ DESKA DESKOVÉ ROZHRANÍ Současný stav uspořádání litosférických desek 3 Litosférické desky se pohybují po částečně plastické vrstvě svrchního pláště označované jako astenosféra. Hloubkový dosah astenosféry se předpokládá asi 260 km, vyvozuje se z rychlosti šíření seismických vln. Většina desek obsahuje oceánskou i kontinentální litosféru. K největším deskám patří: euroasijská, pacifická, africká, severoamerická, jihoamerická, antarktická, indická, Nazca a Kokos. Základní desková rozhraní jsou následující:  divergentní – pohyb desek od sebe  konvergentní – pohyb desek proti sobě  transformní – boční horizontální posun desek ASTENOSFÉRA 4 Pohyb litosférických desek Pohyb litosférických desek se měří v centimetrech za rok. Každý deska provádí rotační pohyb podle určitého pólu rotace (tvoří plochu koule). Desky jsou uváděny do pohybu tepelnou konvekcí plášťového materiálu: teplejší horniny stoupají vzhůru, chladnější klesají do hloubky. PLÁŠŤOVÁ KONVEKCE Oceánská litosféra I 5 Oceánskou litosféru skládá:  oceánská zemská kůra do 10 km  svrchní plášť nad astenosférou (do 100 km Výskyt oceánské litosféry:  hlubokomořské (abysální) plošiny  středooceánské hřbety  hlubokomořské příkopy Stavba a složení oceánské litosféry je výrazně jednodušší než u litosféry kontinentální. Oceánská litosféra má nezastupitelnou úlohu pro celoplanetární pohyb litosférických desek. Abysální plošiny tvoří rovné dno s hlubokomořskými sedimenty. Hloubka moří zde průměrně dosahu 4-5 km, pod vrstvou sedimentů jsou bazaltové horniny vznikající při vulkanické činnosti riftových zón. ABYSÁLNÍ PLOŠINY Oceánská litosféra II 6 Středooceánské hřbety jsou podmořská pohoří obklopená abysálními plošinami. Jejich délka bývá tisíce kilometrů, šířka stovky kilometrů a výška do 3 km. Jejich středem probíhá linie, kde dochází k vytavování primitivních tholeitových bazaltových magmat z astenosféry. STŘEDOOCEÁNSKÝ HŘBET Oceánská litosféra II 7 Hlubokomořské příkopy dosahují hloubky až 11 km pod hladinou oceánu a jejich šířka nepřesahuje 200 km. Kopírují ohyb a pokles oceánské litosférické desky. SUBDUKCE Při subdukci dochází k podsouvání jedné litosférické desky pod druhou, nejčastěji oceánské pod ostrovní oblouk nebo aktivní kontinentální okraj. Oceánská litosféra – horké skvrny 8 Izolované vulkány nebo řetězce vulkanických těles v prostoru abysálních plošin se označují termínem vnitrodeskový vulkanismus (existuje i v kontinentální litosféře). Zdrojem magmatu jsou tzv. horké skvrny, které jsou založeny až ve spodním plášti. Magma se na oceánské dno dostává přes starší zlomové struktury litosférické desky. Kontinentální litosféra 9 Kontinentální litosféra je stabilní a zpravidla velmi starou strukturou. Její podíl v litosférických deskách činí kolem 41 %, protože k ní počítáme nejen prostor kontinentů, ale patří k ní i mělká šelfová moře a kontinentální svahy. Nová kontinentální litosféra vzniká připojením ostrovního oblouku ke kontinentu, magmatickou činností v kontinentální riftové zóně nebo magmatickou činností na kontinentálních okrajích či uvnitř kontinentů. Typickou složkou kontinentální zemské kůry jsou plutonické horniny granitoidního charakteru (granity, granodiority, tonality). Jsou většinou spjaty s oblastmi vyznačujícími se mocnější kůrou (oblasti s probíhající nebo proběhlou orogenezí). Divergentní desková rozhraní 10 Oceánské riftové zóny jsou morfologicky zvýrazněny středooceánskými hřbety. Vznikají v oblastech vyklenutí astenosféry a současného ztenčení litosférické desky. Vtlačováním a krystalizací bazaltové magmatu dochází k rozpínání (spreadingu) oceánského dna. Sousední litosférické desky se tak dostávají do pohybu směrem od sebe. Kontinentální rift je lineární struktura o délce řádově stovek kilometrů a relativně malou šířkou v desítkách kilometrů. Kontinentální rift je místem, kde dochází k postupnému poklesu a ztenčování litosféry a může dojít až ke vzniku nového oceánu. KONTINENTÁLNÍ RIFT Konvergentní desková rozhraní – subdukční zóny 11 Místo zániku oceánské kůry se označuje jako subdukční zóna. Nejstarší část oceánské kůry se v určitém místě ohýbá směrem dolů a podsouvá se pod jinou litosférickou desku. Nejčastější typy:  oceánská deska se podsouvá pod jinou oceánskou desku – vzniká ostrovní oblouk  oceánská deska se podsouvá pod kontinentální – aktivní kontinentální okraj Každá subdukční zóna je seismicky velmi aktivní, dotčený prostor se označuje jako Wadati-Benioffova zóna. Hloubka zemětřesných hypocenter může být až v hloubce kolem 600 km, kam se běžně noří oceánská deska při subdukci. Konvergentní desková rozhraní – orogenní pásma 12 Orogenní pásmo může vznikat kolizemi:  oceánská kůra – ostrovní oblouk (Indonésie, Japonsko)  oceánská kůra – aktivní kontinentální okraj (Andy)  kontinentální litosféra – kontinentální litosféra (Himaláje) OROGENEZE Orogeneze – horotvorná činnost – probíhá ve fázích (kadomská, variská, alpinská). Doprovodné jevy: magmatická činnost, metamorfóza, zesílení kontinentální kůry, zemětřesení Desková tektonika a zemětřesení 13 Vznik a druhy zemětřesení 14 Vzájemný pohyb dvou horninových bloků je provázen hromaděním elastického napětí v těsné blízkosti zlomu. V určitém okamžiku dojde k náhlému pohybu a uvolnění nahromaděného napětí. Celý proces se postupně opakuje znovu a znovu, tedy uvolňování energie ve formě zemětřesení je periodickou událostí. Místo vzniku zemětřesení se označuje jako ohnisko – hypocentrum. Jako epicentrum se pak označuje místo na zemském povrchu, které má s ohniskem nejkratší spojnici. Podle způsobu vzniku :  tektonická  vulkanická  řítivá  umělá EPICENTRUMHYPOCENTRUM Typy seismických vln I 15 P-vlny (primární, podélné) Tento typ vln je stejný jako vlny zvukové, prochází jakýmkoliv prostředím. Nejrychlejší zemětřesné vlny (v plášti až 13,6 km.s-1). S-vlny (sekundární, příčné) Díky obsažené střihové složce se nešíří kapalným prostředím. Jsou pomalejší než P-vlny, na povrchu mají ničivější účinek. PŘÍČNÁ SEISMICKÁ VLNA PODÉLNÁ SEISMICKÁ VLNA Stanovení velikosti zemětřesení 16 Zemětřesení se zaznamenává na přístroj označovaný jako seismograf. Zaznamenává amplitudy (výchylky) způsobené procházejícími zemětřesnými vlnami v závislosti na čase. S pomocí hodnoty magnituda lze spočítat energii uvolněnou při zemětřesení. Vztah není lineární, např. energii uvolněné při magnitudu 8 odpovídá energie 32 zemětřesení s magnitudem 7. Zemětřesení se klasifikují podle Richterovy škály. Velikost zemětřesení udává veličina magnitudo, která se vypočítává jako dekadický logaritmus maximální změřené amplitudy (+/- korekce). VELIKOST ZEMĚTŘESENÍ Stanovení intenzity zemětřesení 17 Richterova stupnice je poněkud abstraktní, zemětřesení může mít různý dopad v různých vzdálenostech od epicentra. Proto se často používají makroseismické škály, které vyjadřují intenzitu zemětřesení na základě reálných pozorování škod. Příklady účinků různě intenzivních zemětřesení na budovy zděné (vpravo) a betonové (vlevo). Makroseismické stupnice MCS, MSK-64 nebo EMS-98 (platná pro Evropu) mají dvanáct stupňů a jsou hodnoceny na základě dopadů na člověka, stavby a přírodní objekty. INTENZITA ZEMĚTŘESENÍ Rizika při zemětřesení 18 Pojmenujte rizika spojená se zemětřesením. Co dělat při zemětřesení? • v otevřené krajině • na ulici • v přízemí budovy • ve vyšších patrech budov Shrnutí 19  Desková tektonika vysvětluje globální geologické děje a pracuje se základními pojmy litosférická deska a astenosféra.  Oceánská a kontinentální litosféra se velmi liší a nekryjí se s rozdělením zemského povrchu na kontinent a oceán.  Divergentní desková rozhraní jsou místa vzniku litosféry – mohou to být oceánské nebo kontinentální rifty.  Konvergentní desková rozhraní jsou místa zániku oceánské litosféry v subdukčních zónách.  Kolizí dvou kontinentálních litosférických bloků vzniká orogenetická (horotvorná) činnost – probíhá v cyklech.  Doprovodným jeven deskové tektoniky je vulkanická činnost a zemětřesení.  Zemětřesení je periodický jev vyvolaný náhlým uvolněním nashromážděné energie ve formě seismických vln.  Pro lidskou populaci může zemětřesení představovat katastrofickou událost.