Živá geologie v přímém přenosu

Ivanův zajímavý článek o zélandské geologii

Nový Zéland není fenoménem nejen z pohledu rostlinného a živočišného bohatství, ale jedná se převážně o kousek Země s aktivní geologií. Z uvedeného důvodu je morfologická tvář ostrovů velmi pestrá, rychle se střídají různorodé horniny, které se vyznačují rozdílnými barvami, odlišnou odolností vůči zvětrávání v různých směrech i v porovnání mezi sebou navzájem. Nový Zéland se skládá ze dvou velkých a velkého množství malých ostrovů a ostrůvků. Velké dva ostrovy tvořily původně jeden celek s australským kontinentem, avšak vlivem extenzních režimů při podsouvání oceánské litosféry pod australský kontinent došlo k odtržení současných ostrovů od pevniny. Podobným příkladem mohou být japonské ostrovy, ale hezky po pořádku...

Geomorfologie

Zajímavostí je, že Severní a Jižní ostrov se vzájemně morfologicky velmi liší. Severní ostrov má krajinný ráz přavážně rovin, vysočin a pahorkatin s relativně nízkými pohořími, které jsou vulkanického původu. Výjimkou zde jsou stále aktivní sopky dosahující několikakilometrových výšek. Jižní ostrov je převážně hornatý se strmými horskými hřebeny a štíty. Roviny na východě ostrova vznikly jako výplavové kužely řek, které v průběhu geologického vývoje ukládaly erodované klasty ze zélandských Alp. Rozdílnost tvářnosti krajin obou ostrovů způsobují významné geologické procesy, které jsou vázány na globalní deskovou tektoniku Země. 

Desková tektonika

Je obecně známo, že planeta Země je žhavá lehce zploštělá koule, na jejimž povrchu  "plave" tenká litosféra. Litosféra je rozdělena na "kůru" kontinentální a oceánskou. Kontinentální kůra je lehčí tvořená převážně žulou, přeměněnými a sedimentárními horninami, které obsahují velké množství lehkého křemene. Oceánská kůra (pokrývají ji oceány) je tvořená čedičem a je výrazně težší než kůra kontinentální. Vzhledem k tomu, že Země je pod tenkou kůrou stále žhavá, vzestupné proudy horkého magmatu kůru trhají a formou  např. oceánských hřbetů povrch trhají. V těchto hřbetech dochází k roztahování existující kůry vzniku oceánské kůry nové - vylévá se na mořské dno. Planeta si udržuje přibližně konstatní objem a povrch, tak že když někde kůra vzniká, jinde také musí zanikat. Taková kůra se potápí pod kůru již vyniklou, obvykle kontinentální, lehčí (subdukční zóny = hlubokooceánské příkopy). Na Zemi jsou tedy dvě základní rozhraní mezi neustále vznikající, stabilní a zanikající oceánskou kůrou. Ač se mluví o tvaru Země jako o kouli, tak to není úplně jednoznačné, Země má tvar přibližně elypsoidu, kde výjimky tvoří "drobné nerovnosti" v litosféře jako jsou hory, oceánské příkopy apod.  Protože se litosféra pohybuje po nekulovém tvaru v různých směrech, změny tvaru oceánských litosférických desek dorovnávající tvar koule jsou pojeny s existencí tzv. "transformích zlomů", na kterých dochází k horizontálním pohybům (pro názornost obrázek dole).

V místě subdukující oceánské kůry směrem do zemského nitra zpravidla funguje aktivní vulkanismus. Kůra se taví a dochází zde k odmísení težkých a lehkých složek. Težké klesají směrem k zemskému jádru, lehké stoupají k povrchu. Oceánská kůra obsahuje velké množství vody, která se společně s lehkými složkami (minerály a tavenina obsahující zejména křemík a hliník) snaží protlačit na povrch. Stoupající lehké složky z natavené kůry trhají kůru kontinetální a formou vulkánů se dostávají na povrch.  Napjatost v kontinentální kůře v blízkosti subdukčního rozhraní se tedy rychle mění z režimu kompresního (kde dochází k subdukci) do extenzního, kde dochází k praskání kontinentu (extenzní režim) a vylévání roztavených hornin svrchního pláště na kontinet.

Na kontaktu dvou litosférických desek

Jak jsem uvedl před chvílí, ostrovy N. Zélandu původně tvořily celek s Austrálií a byly od ní odtrženy.  Tento proces byl spjat s aktivní subdukcí, kde extenzní režim způsobený stoupajícími lehkými roztavenými horninami část kontinetu odtrhly (mezi kontinety se vylila oceánská čedičová kůra). Pohyb litosférických desek po hladině svrchního zemského pláště je závislý na napjatosti a při změně její orientace dochází k náhlým změnám pohybu desek. Takovým důvodem může být např. zánik subdukce, kdy již všechna oceánská kůra subdukovala, táhla za sebou kůru kontinentální a začalo docházet také k subdukci kontinentu. Dlouhodobě subdukovat lehkou kontinetlání kůru nelze (je lehčí než zemský plášť) a subdukce se zarazí.

Subdukce kontinentální kůry pod jinou kontinentání kůru je spojená se vznikem pohoří a je velmi energeticky náročná (změna kinetické na potenciální energii - vrásnění hor, nárůst potenciálu).  V místě původní subdukční zóny, která byla odtržena s částí kontinentální kůry "Nového Zélandu" od Austrálie, došlo k významné změně napjatostního režimu a v rámci Jižního ostrova subdukce zanikla a přešla v transformní zlom. Vznik popisovaného zlomu byl spjat s využitím již existujících puklin a trhlin, na které byl dříve vázán vulkanismus, při existenci subdukční zóny.

Transformní zlom (levostranný pohyb na zlomu) je směřující od JJZ směrem k SSV a prochází přibližně středem Jižního ostrova v místě pohoří Alp.  Mezi Jižním a Severním ostrovem dochází k významné změně pohybu na zlomu,  kde se transformní zlom mění v boční subdukci. Toto je zjevně způsobeno odlišným  směrem protažení obou ostrovů ale zejména změnou napjatosti kompenzující nepravidelný tvar litosferických desek k elyptickému tvaru povrchu Země. Směrem od JV k SZ prohíhá pod Severním ostrovem subdukční zóna s aktivním vulkanismem.  

Zemětřesení a vulkanismus

Jižní ostrov je typický svými silnými zemětřeseními, které vznikají z důvodu tření litosférických desek o sebe při pohybu na transformním zlomu. Ten je spjatý s velkým třením "studených, tvrdých hornin", kdy se napětí kumuluje do doby než překročí tření na plochách zlomu a dojde k náhlému skokovitému pohybu vyvolávající disharmonické kmitání a vlnění zemského povrchu.  Vzhledem k tomu, že pohyb na zlomu je spojen s kompresí, vulkanismus skrz popraskanou kůru nefunguje - přívodní dráhy jsou uzavřeny.

Na Severním ostově probíhá aktivní vulkanismus, který je spjatý s porušením kontinentální kůry v extenzním režimu. Přívodní dráhy jsou otevřeny, a tak je možné, že skrz ně dochází k pronikání žhavé lávy s přehřátou vodní párou (původ v mořské vodě) na povrch. Vulkány se na ostrově vyskytují v řadách, které jsou vázány na průběžné zlomy a příkopové propadliny.  Tyto zlomy jsou přibližně paralelní s orientací subdukční zóny (jsou kolmé na směr extenze).
K výbuchu sopky dochází při akumulaci velkého množství žhavé taveniny s vodní párou, kdy nejprve dojde k uvolnění přívodních cest výbuchem plynu a následným výstupům a výlevům lávy. Jakmile tlak v magmatickém krbu pod sopkou poklesne, dojde k ukončení vulkanické aktivity.

Na Severním ostrově nejsou zemětřesení příliš významná, neboť subdukce je proces kontinuální a nedochází zde k významné koncentraci napjatosti před uskutečněním pohybu. Tření mezi subdukující deskou a nadložím je eliminováno přítomností mořské vody a jemných "kluzkých" nezpevněných mořských sedimentů. Rychlost subdukce pod Severní ostrov N. Zélandu asi 4 cm za rok; pohyb na transformním zlomu v J. ostrově je skokovitý, celková délka v delším časovém měřítku je však obdobná rychlosti subdukce.

Níže pár fotek zachycujících severoostrovní geotermální aktivitu.