2. 5 Antropogenní petrogeneze
Industriální společnost stále víc ovlivňuje svými aktivitami petrogenetické procesy, a to jak exogenní tak i endogenní. Dosah těchto vlivů je zatím stále ještě podceňován, např. ve srovnání s vlivy na klimatické změny. Je však jen otázka času, kdy se pokračující stále intenzivnější působení člověka na petrogenetické procesy negativně projeví v rozvoji lidstva.
Ovlivňovány jsou všechny exogenní procesy: zvětrávání a eroze, desertifikace, vznik půd, transport, sedimentace.
Významně jsou však ovlivňovány i endogenní procesy, zejména ve svrchní části kůry do hloubek přesahujících 10 kilometrů.
Přímé vlivy vyplývají z toho, že každé použití přírodních hmot – hornin, minerálů i vody, stejně jako tvorba umělých minerálů a hornin a využívání energetických zdrojů litosféry je zásahem do petrogenetického cyklu. Značná část těchto vlivů působí nepřímo, zprostředkovaně. Jde např. o ovlivnění složení a teploty podzemních vod, působení podzemních jaderných výbuchů či hlubinný průzkum a dobývání.
2. 5. 1 Zvětrávání
Zásadní petrogenetickou změnou je antropogenní ovlivnění procesu zvětrávání hornin. Od zvětrávání v geologické minulosti se v důsledku změn ve složení atmosféry a povrchových vod liší tím, že základní reakce, např. živec → jílový minerál probíhají vzhledem k celkovému okyselení s odnosem hliníku.
Tento rozdíl činí až tisícinásobné překročení dlouhodobého geochemického normálu. V zemědělsky exploatovaných územích proto vzniká 1 cm zvětraliny zpravidla za 5 let, zatímco v neporušené krajině v našich podmínkách za 100–500 let. Ani tak velké urychlení zvětrávacích procesů ovšem nestačí nahradit úbytek horninové hmoty erozí. Zásahy člověka v tomto ohledu převyšují všechny ostatní faktory ovlivňující zvětrávání (klima, geologické a geografické faktory).
2. 5. 2 Eroze
Celková eroze je odhadována na 10 cm/1000 let, největší je v Asii, Africe a Severní Americe, nižší hodnoty má Evropa a Austrálie. V menších celcích jsou značné rozdíly, které závisí na vegetačním krytu, nadmořské výšce a stupni ovlivnění člověkem.
V Českém masívu zjistili Pačes a Moldán (1977) v lesních povodích erozi 8,5–12,3 mm/1000 let, v hospodářsky obdělávaných 38–130 mm/1000 let. V Tatrách dosahuje 86–95 mm a v Moravském krasu 25 mm za 1000 let. Asi 40 % se na ní podílí sesuvy a bahnotoky.
Přímá ztráta hmoty v našich podmínkách se odhaduje na 500 tun ročně z jednoho hektaru. Rychlost eroze ovlivňují klimatické a hydrogeologické podmínky (např. srážky, teplota, sluneční svit, odpar, síla větrů), územní poměry (tvar svahu, členitost, expozice), půdní poměry (druh a typ půdy, obsah humusu), biologické faktory (vegetační kryt, geologický stav půdy (obr. 32, obr. 33, obr. 34) a hospodářsko-technické faktory, například užívání a obhospodařování půdy, meliorační zásahy, výstavba komunikací.
Ve Spojených státech do roku 1900 postupovala eroze rychlostí 2 mm/1000 let. Po intenzivním obdělávání počátkem tohoto století rychlostí 100 mm/1000 let a v posledních létech poněkud poklesla v důsledku snížení rozlohy obdělávaných ploch.
V Krušných horách (Pačes et al. 1983) okyselení způsobuje zrychlení chemické a v důsledku toho i mechanické eroze. Koncem 19. století postupovala rychlost 100 mm/1000 let, dnes už 300 mm/1000 let.
Zásahy člověka mají stále větší význam, jen ve 20. století se zvýšily nejméně 3x a lidské ovlivnění tak překrývá všechny ostatní vlivy. Eroze je zrychlována kácením lesů a probíhá i tam, kde by bez zásahu člověka k ní docházelo jen v nepatrné míře.
V Krkonoších bylo prokázáno, že na pěších cestách a trasách je eroze až 100x rychlejší než v místech se zachovaným souvislým vegetačním krytem. V USA bylo vypočítáno, že se ztrácí ročně 9–12 tun půdy z ha. Protože vznik nové půdy je jen 1,5 t na ha ročně, znamená to vážné ohrožení zemědělské produkce. Ve státě Washington bylo vypočteno, že rychlost eroze v 19. století, kdy byl pokryt borovým lesem, činila 2 mm/1000 let, počátkem století po prudkém rozvoji farem dosáhla až 100 mm/1000 let a v roce 1950, kdy značná část polí byla nahrazena pastvinami, rychlost eroze klesla na 50 mm/1000 let.
Zatímco v přírodě v důsledku eroze a denudace jde zpravidla o velkoplošné přemisťování zemních hmot (v důsledku denudace se Alpy nebo Tatry snižují v průměru o mm ročně), antropogenní přemísťování hmot je soustředěno na velmi malé plochy (v Podkušnohoří se přemístí ročně v průměru 100 milionů tun na 1 km2).
V Rusku je větrnou a vodní erozí postiženo asi 2/3 celkové plochy orné půdy, a proto dávají o 10–70 % nižší úrodu, 0,5 mil. orné půdy se ztrácí ročně záborem pro průmysl, erozí větrem a vodou je ročně zničeno 1,7 mld tun půdy a desítky milionů ha jsou znehodnoceny průmyslovými hnojivy s jedovatými chemikáliemi. To je jednou z hlavních příčin nízké zemědělské produkce v Rusku.
2. 5. 3 Desertifikace (vznik pouští)
Vznik pouští má převážně geologické příčiny, i když se na jejich rozšiřování v mnoha případech nepochybně podílí člověk. V historické době se stala pouští úrodná krajina mezi Eufratem a Tigridem. Příčinou bylo zasolení v důsledku zavlažování mořskou vodou. Povrch pevné Země dnes pokrývají pouště z 23 % a území se semiaridním a aridním klimatem se rozprostírá na 35 % pevniny.
Podle složení se rozlišují typy pouští:
- skalní a kamenitá, např. pohoří Ahagar na Sahaře (rozpad skal, účinky oslunění a rozdílů teploty ve dne a v noci),
- poušť písečná, např. Gobi,
- poušť tvořená aluviálními uloženinami. Patří sem štěrkové sedimenty občasných toků, výplně sníženin a aluviální kužely,
- poušť tvořená uloženinami občasných jezer,
- poušť tvořená spraší,
- poušť s různými eluviálními povrchy,
- poušť s durikrustou (saltkrusta, gypskrusta, kalkrusta).
Vznik pouští závisí na klimatické zonalitě a jejích změnách. Rozmístěni zón se mění pohybem pólů, proto v minulosti mohly být podmínky příhodné pro vznik pouští i jinde. Podstatný význam má pohyb litosférických desek: pokud se pevniny dostávaly mezi 20. až 25. rovnoběžku severní a jižní šířky byly pod vlivem aridního klimatu. Rychlost desertifikace je z hlediska geologické historie okamžitý proces: Sahara se za 50 let zvětšila o 650 000 km2, duny z Lybijské pouště se šíří k Nilu rychlostí 1,3 km za rok. Podporuje ji i lidská činnost (spásání vegetace, kácení stromů, mechanické urychlování eroze).
Hodnocení podílu lidských aktivit na vzniku pouští je zatím možné jen přibližně odhadnout. Může jít o 25–40 %.
2. 5. 4 Antropogenní transport látek
Přemisťování přírodních hmot nabývá v moderní industriální společnosti až obludných rozměrů. Jde především o transport přírodních hmot v důsledku těžby, výstavby i zemědělského obdělávání a také o vlivy na přírodní procesy látkové migrace.
V důsledku těžby dochází podle kvalifikovaných odhadů na celém světě k přemístění 40 miliard tun zemních hmot, v České republice pak 300 milionů m3 (Fediuk 2007). To se rovná objemu 12 Řípů a za 5 let přemístění celých Krušných hor.
Vlivy na přírodní procesy látkové migrace se projevují zejména v transportu vodou a větrem.
Transport látek vodními toky je ovlivňován regulací (zrychlení), stavbou hrází (rozsah a délka) a hlavně změnami složení vod (ovlivnění druhu a množství přenášených látek, druh diferenciace při transportu, složení přenášeného materiálu).
Podle Kukala (2000) hodnoty desetiletého průměru transportu látek našimi vodními toky:
Labe v Hřensku odnáší za rok 440 934 tun suspendovaného materiálu,
Morava ve Strážnici 270 000 tun,
Odra v Bohumíně 160 00 tun.
Celkový odnos (včetně materiálu v roztoku) se z našeho území blíží dvěma milionům tun ročně.
Potenciální ohrožení půd vodní a větrnou erozí na území ČR v roce 2006
| Stupeň ohrožení erozí | Plocha zemědělské půdy | |||
|---|---|---|---|---|
| Vodní eroze | Větrná eroze | |||
| ha | % | ha | % | |
| Bez ohrožení | 179 112 | 4,2 | 3 305 052 | 77,5 |
| Půdy náchylné | 1 189 818 | 27,9 | 396 606 | 9,3 |
| Půdy mírně ohrožené | 1 104 527 | 25,9 | 243 082 | 5,7 |
| Půdy ohrožené | 767 625 | 18,0 | 230 287 | 5,4 |
| Půdy silně ohrožené | 430 723 | 10,1 | 76 762 | 1,8 |
| Půdy nejohroženější | 592 777 | 13,9 | 12 793 | 0,3 |
| Celkem | 4 266 582 | 100,0 | 4 264 582 | 100,0 |
Transport větrem je negativně ovlivněn větrolamy a také velkými městy (obr. 42). Hodnota činí v Evropě přínos průměrně 4 cm za 1000 let, ve městech je podstatně vyšší.
Např. v Praze cca 600 cm za 1000 let, v Bagdádu se usadí 200 cm za 100 let (vliv pouště), v Mostě až 1400 cm (vliv znečištění ovzduší v průmyslové krajině, Kukal 1990).
Zajímavým projevem látkového transportu, aktivizovaného lidskou činností jsou úniky důlních plynů, pohyb zvodněných písků (kuřavky) v důsledku dobývacích prací a řícení důlních děl. Do této kategorie patří také úniky plynu (metan, CO2, vodní pára, helium a jiné) při využívání geotermální energie a realizaci vrtných prací.
V roce 2006 došlo v Indonésii severně od Yogyakarty k výronu bahna ze zkušebního vrtu a tento stále sílící únik z původních 50 000 m3 se zvýšil za pět měsíců až na 125 000 m3. K podobnému výronu horké vody a písku došlo, v menším rozsahu, při geologickém průzkumu v roce 1956 na Karlovarsku. Ve svém souhrnu by takové případy mohly zřetelně ovlivnit složení svrchní části litosféry.
2. 5. 5 Antropogenní sedimentace
Zatímco rychlost přírodní sedimentace je v průměru velmi nízká, řádově v milimetrech za rok a jen v jednotlivých případech (např. při opakovaných záplavách činí i více metrů), antropogenní zvětrávání, eroze a ovlivnění transportu způsobuje její mimořádné zrychlení.
Antropogenní uloženiny mají výraznou stratifikaci a rozlišují se podle původu a složení (komunální, průmyslové, stavební), v mapách podle mocnosti (5–10 m, 2–5 m, 1–2 m), nebo podle odkrytí:
- a) vizuálně sledovatelné
- odpady na skládkách s výraznou stratifikací,
- účelové (součást inženýrských děl, hráze, násypy, podklady vozovek),
- související s těžbou (haldy, odvaly),
- související s výrobou energie (popely, škváry, výsypky elektrárenských popílků),
- speciální (např. mohyly),
- b) zakryté (zpravidla v centrech měst, různého stáří a původu).
V České republice bylo v roce 2006 vyprodukováno celkem 28 066 000 tun odpadu, podle oborů se na tom podílí:
| 1 | odpad stavební a demoliční | 8 684 000 tun |
| 2 | odpad průmyslový | 6 575 000 tun |
| 3 | ostatní odpady | 4 605 000 tun |
| 4 | komunální odpad | 3 979 000 tun |
| 5 | odpad z energetiky (mimo radioaktivního) | 2 047 000 tun |
| 6 | odpad z čištění měst | 1 369 000 tun |
| 7 | odpad ze zemědělství a lesnictví | 1 304 000 tun |
| 8 | odpad z dolování a těžby | 459 000 tun |
| 9 | odpad z úpravy a rozvodu vody | 413 000 tun |
Z celého množství odpadů bylo 1 455 000 tun nebezpečných, přičemž průmysl jich produkoval nejvíce (655 000 tun).
K antropogenním uloženinám patří také sedimenty umělých vodních nádrží, které vznikají většinou rychleji než obdobné sedimenty přírodní (rychlost sedimentace v přehradách bývá až 50 cm/rok, ve Slapské přehradě je to 4 cm/rok).
Některé vodní nádrže jsou po zanesení zcela vyřazeny (Austin v Coloradu, Cismon v Itálii, Pont du Loup ve francouzských Alpách), nebo jejich provoz omezen (Prachatice). Nádrž Lake Mead zanáší řeka Colorado ročně 700 000 tun nánosů, zato na krásné písečné pláže jižní Kalifornie se v důsledku toho nyní písek dováží. K antropogenním uloženinám počítáme též základkové směsi, haldy a další. Antropogenní vlivy na magmatické a metamorfní procesy jsou většinou nepřímé.
Příkladem ovlivnění sopečné činnosti je sopka Kelud v Indonézii, která má rozsáhlé kráterové jezero (40 mil. m3 vody) a při erupcích způsobovala na úrodných a hustě obydlených svazích ohromné škody. Často při nich zahynulo více než 1000 lidí, protože voda z jezera po stoupnutí hladiny smíšená s popelem jako lahar, zaplavovala a demolovala osady. Proto nizozemská koloniální správa se rozhodla vybudovat tunel, který by při erupci odváděl z jezera stoupající vody. Celkem bylo vyraženo od roku 1920 sedm tunelů, voda klesla na 1,8 mil. m3 a hladina se ustálila. Systém úspěšně plnil ochranný úkol do erupce v roce 1951, kdy byl zničen. Novým tunelem z roku 1967 bylo však jezero definitivně odvodněno a nebezpečí snad již nehrozí.
V roce 1951 při výbuchu vulkánu Nihara v Japonsku systém hráze a umělého odtokového kanálu úspěšně odvedl lávu od obydlí do neobydlené části svahu.
Při výbuchu vulkánu Helgafjell v roce 1973 vznikla SZ – JV puklina, z níž vytékal lávový proud na město Vestmanayear, postupně po dobu pěti měsíců zaplavil jv. část města a blížil se k přístavu. Dobrovolníci začali pumpovat vodu na čelo příkrovu a jeho pohyb se tím výrazně zpomalil. Na základě toho vláda vyslala na místo katastrofy loď Sunday, která na lávový proud, směřující k přístavu, pumpovala 12 000 l vody/hod. Další mohutná čerpadla pumpovala 4 500 tun vody za hodinu. Teplota lávy tak poklesla o 200 oC a proud se zastavil.
Myšlenka ochladit čelo proudu nebyla nová. Při erupci Kilauea na Hawai v roce 1960, když velitel hasičů v městečku Kapoho přikázal pumpovat proudy vody na čelo pohybujícího se proudu, aby ho ochladil a spoluobčané se tomu smáli.
Úspěšné mohou být přírodní nebo umělé zábrany (při výbuchu Kilauea 1955 byl lávový proud příhodně odkloněn starým železničním násypem), nebo se staví účelově za pomoci těžké techniky.
Při erupci Mauna Loa na Hawai v roce 1935 směřoval lávový proud na město a přístav Hilo. Čelo proudu bylo letecky bombardováno, proud se roztekl do šířky a postupně zatuhl.
K antropogenním metamorfním změnám hornin může docházet tlaky pod velkými městy, které dosahují až 6 MPa, odvodněním a vysoušením a také podzemními jadernými výbuchy, či technologickými procesy, které napodobují přírodní přeměny: tavení hornin (petrurgie), tavení sklářských písků na výrobu skla a krystalizací kovů z tavenin (metalurgie)
Obrazový doprovod
Westbroek, české vydání, 2003.
Ostroměř u Jičína. Gojda, 2000.
a sedimentace v přehradních jezerech.
Kukal, 1990.
atmosférové depozice na Ostravsku.
D. Matýsek, 1996.
v letech 1998–2005 v tisících tun.
Tomas, 2006.
Prof. RNDr. Miloslav Suk, DrSc., Přírodovědecká fakulta, MU |
Návrat na úvodní stránku webu, přístupnost |
| Servisní středisko pro e-learning na MU
| Fakulta informatiky Masarykovy univerzity, 2010
Technické řešení této výukové pomůcky je spolufinancováno Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky.
INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ