Litosféra I. – Geologie (1. část) – Stavba Země, Litosférické desky, Zemětřesení

Tento výukový materiál je součástí Učebnice zeměpisu v sekci Fyzický zeměpis -> Planetární geografie. V rámci tohoto tématu článek navazuje na 3.díl – Planetární geografie III. – Měsíc a jeho pohyby, Zatmění Slunce a Měsíce. Po tomto díle následuje Litosféra II. – Geologie (2.část) – Vulkanismus, Minerály, Vznik Pohoří

Krajinná sféra a její složky – obaly Země

Krajinná sféra = příroda (fyzická složka) + výsledky lidské činnosti (socioekonomická složka). Příroda (fyzické složka) = litosféra + hydrosféra + atmosféra + pedosféra + biosféra.

1. Litosféra = „kamenný“ obal Země. Tvoří ji svrchní část zemského tělesa (viz níže). Řecky lithos = kámen, sphaira = koule.
2. Atmosféra = plynný (vzdušný) obal Země. Řecky atmos = pára.
3. Hydrosféra = vodní obal Země, vodstvo na Zemi. Řecky hydor = voda.
4. Pedosféra = půdní obal Země. Řecky pedon = půda.
5. Biosféra = živý obal Země, živé organismy na Zemi. Řecky bios = život.

Někteří autoři (Demek) dále rozlišují kryosféru. Kryosféra je část hydrosféry a litosféry, která je dlouhodobým působením záporných teplot ve zmrzlém stavu. Řadí se sem ledovce, mořský led i led na jezerech a řekách, sníh a dlouhodobě zmrzlá půda. Řecky kryos = námraza, ledový chlad.

Stavba Země

Země jako těleso se skládá ze tří základních vrstev, které se dále dělí:

Zemské jádro

Zemské jádro leží v hloubce 2900-6378 km (= rovníkový poloměr Země). Skládá se především ze železa a niklu, a dělí se na dvě vrstvy – vnitřní a vnější jádro. Vnější jádro je polotekuté. Vnitřní jádro je pevné a otáčí se kolem zemské osy poněkud rychleji než zbytek Země (včetně vnějšího jádra), což je důvodem, proč má Země poměrně silné magnetické pole. Ve vnitřním jádru je teplota až 6000°C!

Podle nejnovějšího výzkumu je jádro mnohem víc horké, než se dříve předpokládalo. Je tuteplota až 6000°C, tedy zhruba tolik, jako je teplota Slunce. Podle Wikipedie (cz) se zemské jádro skládá především ze železa (86%), niklu (7%) a síry (6%). Mezi vnitřním a vnějším jádrem je přechodná zóna. Na hranici mezi jádrem a pláštěm se pak nachází tzv. Gutenbergova diskontinuita. Na jádro připadá okolo 31 % celkové hmotnosti Země (Wikipedia cz).

Zemský plášť

   Zemský plášť leží v hloubce cca 35 (průměrná mocnost zemské kůry)-2900 (hranice jádra)kilometrů. Skládá se ze svrchního a spodního pláště. Od zemské kůry odděluje zemský plášť Mohorovičičova diskontinuita (nebo Mohorovičičova plocha diskontinuity, zkráceně plocha Moho).

   Mezi svrchním a spodním pláštěm je ještě přechodná zóna. Zemský plášť jako celek činí 69% hmotnosti a 84 % objemu Země (Wikipedia cz).

Zemská kůra

Průměrná mocnost zemské kůry je kolem 35 kilometrů. V oceánech je mocnost zemské kůry někde jen 6 kilometrů, v Českém masivu kolem 35 kilometrů, pod Himálajem 80 kilometrů. Zemská kůra se dělí na dva základní typy:

1. Pevninská kůra. Ta je mnohem silnější než oceánská. Její mocnost kolísá mezi 20-80 kilometry. Skládá se ze tří vrstev. Úplně dole je čedičová (bazaltová) vrstva, uprostřed žulová (granitová) vrstva a nahoře vrstva usazených hornin (sedimentů).
2. Oceánská kůra. Je mnohem tenčí než pevninská. Její mocnost je jen 6-15 kilometrů, zato má však mnohem vyšší hustotu než kůra pevninská. Skládá se jen ze dvou vrstev (čedičové a usazených hornin), prostřední granitová vrstva zde chybí.

Toto je trochu zjednodušené. Neznamená to samozřejmě, že by zemská kůra obsahovala ve spodních vrstvách pouze žulu a čedič. Ještě se vyskytuje třetí typ zemské kůry, přechodná, která je vzácná. Vyskytuje se například v Černém moři. Zemská kůra (SiAl) se skládá především z SiO₂ a Al₂O₃.

Litosférické desky

Litosféra = kamenný (pevný) obal Země. Je to tedy ta část zemského tělesa, která je v pevném stavu. Do litosféry se řadí zemská kůra a dále část svrchního zemského pláště (tj. pouze ta část, která je v pevném stavu).

Litosféra ovšem není souvislá, neboť je rozlámána na velké bloky – litosférické (téžtektonické) desky. Litosférické desky se pomalu pohybují (rychlostí řádově několik centimetrů za rok), jako by plavaly, po plastické ploše, astenosféře. Jsou tvořeny pevnou, neroztavenou horninou. Mocnost litosférických desek je různá. Staré kontinentální desky mohou mít mocnost až 200 kilometrů, mladé oceánské i méně než 15 kilometrů. Astenosférase nachází ve svrchním plášti, v hloubce cca 100 kilometrů (resp. oněch 15-200 kilometrů). Litosférické desky se pohybují po astenosféře díky konvekčním proudům v zemském plášti.

Rychlost pohybu litosférických desek se pohybuje mezi 1-4 cm za rok na Středoatlantském hřbetu (což je přibližně rychlost růstu lidských nehtů) až k rychlosti 16 cm za rok u desky Nazca (odpovídající přibližně rychlosti růstů vlasů) – Wikipedia cz.

Teorie deskové tektoniky

S myšlenkou, že kontinenty nejsou stále na stejných místech, nýbrž že se naopak pohybují, přišel jako první Němec Alfred Wegener (1880-1930) v roce 1915. Svojí teorii říkal „teorie kontinentálního driftu“, dnes hovoříme o (globální) deskové tektonice.

Wegener si mj. všimnul nápadně shodného tvaru západního pobřeží Afriky a východního pobřeží Jižní Ameriky. Tezi, že tyto kontinenty kdysi do sebe „zapadaly“ a tvořily společný kontinent, doložil fosilními nálezy z Afriky i Jižní Ameriky. Wegener ovšem ještě nedokázal přesně vysvětlit mechanismus pohybu litosférických desek, to objevili až jeho následovníci.

Litosférické (tektonické) desky

V současnosti se většinou rozlišuje celkem 7-8 základních (velkých) litosférických desek a dále několik malých litosférických desek (viz atlas – strana 14-15).

1. Velké litosférické desky: Tichomořská (Pacifická), Severoamerická, Jihoamerická, Euroasijská (Eurasijská), Africká, Antarktická a Indicko-australská (ta se někdy dělí na desky dvě – Indickou a Australskou).
2. Malé litosférické desky(názvy dle atlasu): Nazca, Kokosová, Karibská, Juan de Fuca, Somálská, Arabská, Íránská, Helénská (Egejská), Filipínská, Karolínská, Scotia (v atlase není označena).

Seznam menších desek není jednotný, dělení je složité a rozlišují se desítky dalších desek, které jsou často pouze podčástmi desek větších. Na hranicích litosférických desek dochází k velmi častým zemětřesením a obvykle i k významné vulkanické činnosti.

Pohyby litosférických desek

Litosférické desky mohou vykonávat vůči sobě navzájem 3 druhy pohybů:

A) Vzdalování litosférických desek (divergence)

Pokud se dvě litosférické desky od sebe vzdalují, vzniká mezi nimi trhlina, do které proudí magma ze zemského pláště → vzniká zde nová zemská kůra. Tato trhlina se nazývá rift.

Příklady:

• Africká a Jihoamerická deska – rift probíhá středem Atlantiku, pod oceánem, oba kontinenty se od sebe vzdalují.
• Africká a Somálská deska – zde probíhá rift z velké částí pevninou (Východoafrická příkopová propadlina), v budoucnu zde dojde k oddělení východní Afriky od zbytku kontinentu.

B) Přibližování litosférických desek (konvergence)

Pokud se dvě desky přibližují k sobě, mohou nastat dvě situace:

Podsouvání (subdukce). Při subdukci se jedna deska podsouvá pod druhou. Spodní deska se zasouvá až do zemského pláště, kde se taví a zemská kůra tak zaniká. V zóně subdukce dochází ke vzniku hlubokooceánských příkopů. K subdukci dochází ve dvou případech:

• Střet pevninské desky s oceánskou. V tomto případě se oceánská deska zasouvá pod pevninskou, protože oceánská deska je mnohem tenčí a navíc má vyšší hustotu. Příklad: deska Nazca se podsouvá pod Jihoamerickou desku. Tavení desky Nazca v zemském plášti pod jihoamerickým kontinentem je příčinou mimořádně vysokého počtu činných sopek (nejvyšších na zemi co se týče absolutní nadmořské výšky!) při západním okraji Jižní Ameriky.
• Střet dvou oceánských desek. V tomto případě se podsouvá ta deska, která je starší, protože ta je chladnější a má vyšší hustotu. Při subdukci jedné oceánské desky pod druhou vzniká ostrovní oblouk, který se skládá z řetězu činných sopek. Příklad: střet Euroasijské desky s deskou Filipínskou a Indicko-australskou. Vzniká tu dlouhý řetěz činných sopek (ostrovní oblouk) od Indonésie přes Filipíny a Japonsko až ke Kamčatce, odkud pokračuje přes Aleuty k Severní Americe.

Srážka (kolize). Ke kolizi dochází v případě střetu dvou pevninských desek. Ty mají obě velkou mocnost a stejnou hustotu, nemůže tedy dojít k subdukci. Při střetu dvou pevninských desek vznikají vysoká pohoří. Příklad: kolize Euroasijské a Indické (Indicko-australské) desky. V místě jejich kolize se vyvrásnily nejvyšší pohoří světa (Himálaj, Karakoram, Pamír, Hindúkuš). Mocnost zemské kůry v této oblasti je mimořádně velká, proto na styku těchto desek nejsou činné sopky, protože magma nepronikne až na zemský povrch.

C) Transformní rozhranílitosférických desek (konzervační hranice)

Na transformním rozhraní se dvě litosférické desky pohybují podél sebe. Zemská kůra tu nevzniká ani nezaniká. Při pohybu se ovšem desky o sebe otírají, čímž vznikají často velice silná zemětřesení.

Příklad: nejznámějším transformním rozhraním je zlom San Andreas v Kalifornii, který odděluje Severoamerickou a Tichomořskou desku.

Zemětřesení

Zemětřesení jsou otřesy a chvění zemské kůry. Zemětřesení nejčastěji vzniká v místě styku litosférických desek, a dále v dalších místech, kde jsou v zemské kůře trhliny – zlomy. Tato zemětřesení označujeme jako tektonická. Tektonická zemětřesení ovšem mohou vznikat nejenom v zemské kůře, nýbrž i v zemském plášti, až několik set kilometrů pod povrchem.

Menší zemětřesení mohou vzniknout i při sopečných výbuších, sesuvech půdy, propady krasových prostor nebo působením člověka (atomová bomba, důlní otřesy).

Při zemětřesení se uvolňuje velké množství energie, která se v zemském tělese šíří ve formě seizmických vln. Existuje několik druhů seizmických vln: podélné (P-vlny, jsou nejrychlejší – primární), šířící se napříč celým zemským tělesem, příčné (S-vlny, druhé nejrychlejší, sekundární), které neprocházejí kapalným prostředím,  Loveovy vlny (Q-vlny) a Rayleighovy vlny (ty jsou nejpomalejší) – poslední dva druhy vln se šíří při povrchu Země.

• Hypocentrum zemětřesení = ohnisko zemětřesení. Je to místo uvnitř Země, kde zemětřesení vzniká.
• Epicentrum zemětřesení = místo na zemském povrchu (obvykle ležící přímo nad hypocentrem), kde je zemětřesení nejsilnější.

Nejčastější oblasti zemětřesení: Mexiko, Chile, Balkán, Itálie, Turecko, Írán, Pákistán, Indie, Indonésie, Japonsko. Všechna tato místa leží na významných zlomech, na hranicích litosférických desek.

Měření intenzity zemětřesení

• seismograf = přístroj k měření intenzity zemětřesení.
• seismologie = věda o zemětřesení. Je to podobor geofyziky. Řecky seismos = zemětřesení.

Richterova stupnice

Tato stupnice se dnes používá nejčastěji. Je založena na měření množství uvolněné energie. Richterova stupnice nemá horní hranici. Každý následující stupeň Richterovy stupnice (magnitudo) je třicetinásobkem předchozího.

Zemětřesení 7. stupně Richterovy stupnice je tedy 30x silnější než zemětřesení 6. stupně. Stupnice je pojmenována po americkém seismologovi Charlesu Richterovi (1900-1985), který ji navrhnul (spolu s Beno Gutenbergem) v roce 1935. Richterova stupnice je dnes jednoznačně nejpoužívanější, protože množství uvolněné energie se dá poměrně přesně změřit.

Zatím nejsilnějším zemětřesením v historii lidstva bylo Velké chilské zemětřesení, které nastalo 22.5.1960. Epicentrum bylo u města Valdivia (jižní Chile, Patagonie) a mělo magnitudo 9.5.

Při Velkém chilském zemětřesení zemřelo relativně málo lidí (6000), neboť tato oblast v Chile je velmi řídce osídlená. Zabíjely hlavně vlny tsunami, vysoké až 25 metrů. Mrtví byli díky tsunami i v Japonsku či na Havaji.

Nejničivějším zemětřesením v historii, co se týče počtu obětí, udeřilo 23.1.1556 v Shaanxi (Čína). Zahynulo tehdy asi 830000 lidí.

Zemětřesení z 26.12.2004 bylo rovněž jedním z nejsilnějších v historii. Epicentrum v Indickém oceánu, poblíž ostrova Sumatry. Magnitudo bylo 9.3, a celkem zahynulo asi 230000 lidí, převážně v důsledku vln tsunami.

Mercalliho stupnice

Tato stupnice se v současnosti moc nepoužívá. Má celkem 12 stupňů, přičemž síla zemětřesení se určuje odhadem, podle škod, způsobených na zemském povrchu.

Tak například zemětřesení 1. stupně Mercalliho stupnice člověk vůbec nezaznamená, je měřitelné pouze citlivými přístroji. Zemětřesení 7. stupně způsobuje již trhliny ve zdech, zemětřesení 11. stupně již trhá i koleje a potrubí atd. Stupnici navrhnul italský seismolog Giuseppe Mercalli (1850-1914).

Datum poslední aktualizace: 13.11.2018