Horká skvrna na středoatlantském hřbetu

Roku 1783 došlo na Islandu k největšímu výlevu lávy, jaký lidská historie zaznamenala…

V jižni části ostrova se z trhliny Lakagigar, 25 km dlouhé, vylilo během 50 dnů 10 km³ lávy, která pokryla 370 km³. To odpovídá asi 2 300 m³/sec, což je střední průtok Rýna před jeho ústím. Po 8 měsících, kdy erupce skončila, byl celkový objem vylité lávy 12,3 km³ a pokrytá plocha 565 km². Výlev lávy takového rozsahu, v lidské historii výjimečný, nebyl a není v geologické historii Islandu ničím mimořádným. Naopak, lávové příkrovy podobných a ještě větších rozměrů tvoří hlavní složku geologické stavby Islandu. Celková mocnost těchto většinou bazaltových láv je kolem 10 km, což je většina tloušťky zemské kůry Islandu.
Příčinou mimořádné sopečné aktivity Islandu a jeho i jinak výjimečné geologické stavby je souběh dvou okolností: jednak polohy na středoatlantském hřbetu, jednak přítomnosti hluboké, v zemském plášti zakořeněné geotermální anomálie zvané plášťový chochol nebo hřib, či horká skvrna (viz např. Vesmír 74, 687-688, 1995/12).

Co vede geology k názoru, že existuje plášťový chochol resp. "hřib" pod Islandem?

• Zemská kůra Islandu, tvořená převážně lávami, má více než dvoujnásobnou tloušťku enž normální oceánská kůra. Už samo vyvýšení Islandu svědčí pro anomální povahu pláště pod ním. Nárůst teploty s hloubkou je na Islandu až desetkrát větší než v geotermicky neaktivních oblastech.
• Ohyb osního vulkanicko-tektonického pásma (prolomu, riftu) existuje už během celé geologické historie Islandu. Tento strkturní rys odráží rané stadium činnosti "hřibu". Litosféra se v nadloží "hřibů" zdvíhá a praská podél tří riftů, z nichž dva se mohou stát osami rozpínání. Rifty spolu svírají úhel 120 stupňů.
• Celé osní riftové pásmo Islandu je vůči navazujícím částem středoatlantského riftu odchýleno směrem k jihovýchodu. To svědčí o posunu litosféry nad plášťovým hřibem směrem k severozápadu.
• Vulkanické činnosti ubývá od jižní části středního Islandu, kde leží její maximum.

Současný vulkanizmus

V nejmladším geologickém období, zahrnujícím holocén (posledních 10 000 let), je sopečná činnost na Islandu soustředěna do charakteristicky prohnutého a rozdvojeného riftového pásma (viz obr. 2). To je dnešní pásmo rozpínáí a současná hranice litosférických desek, americké a eurasijské. Výpočty ukazují na průměrnou rychlost rozpínání severního Atlantiku asi 2 cm ročně. Skutečně pozorované pohyby na Islandu však neprobíhají plynule. Během několikaleté erupční činnosti Krafly u ní bylo naměřeno rozestoupení ker až o 5 m.

Rozpínání litosféry (riftogeneze) je patrně hlavním činitelem řídícím velké lineární erupce, tj. takové, při nichž se láva vylévá na trhlinách dlouhých až desítky km. Taková lineární sopka je někdy činná třeba i jen v jediné erupci: další výlev může nastat při otevření jiné, paralelní trhliny. Poměrně nedávno bylo na Islandu zjištěno, že magma vystupující po strmých trhlinách může proudit i mnoho kilometrů bočně a vylít se na místě mimo původní výstupní dráhu. Tyto jevy lze studovat pomocí přesných geodetických a geofyzikálních měření: magma "pumpované" do trhlin v kůře se projevuje zvedáním povrchu. Po erupci zase povrch poklesne.

Vulkanicky aktivní pásmo na Islandu má však také sopky centrálního typu, s typickým kuželem svědčícím o opakování erupcí z magmatického ohniska fixovaného v určitém místě litosféry. K centrálním sopkám patří nejvyšší hora Islandu Hvannadalshnúkur (2119 m), dále Grímsvötn, Askja, Katla, Snaefelsjökull aj.

Sopky pod ledovci

Před 3 100 000 lety se začaly na Islandu střídat doby zalednění (kryoméry) s teplými "meziledovými" dobami (termoméry). Tento časný nástup glaciální cykličnosti změnil i obraz Islandu jako sopečné krajiny. Do té doby převážně suchozemská lávová plošina s ojedinělými kužely centrálních sopek byla během kryomérů pokryta ledovcem s výjimkou některých sopek, které vyčnívaly. Existující i nově vznikající sopky "žily" za jiných podmínek, podobných podmínkám na dně moře nebo jezera. Vznikaly tu tzv. polštářové lávy, postupně tuhnoucí při styku s vodou v nahromaděných boulovitých útvarech. Působením ohřáté vody a páry se chladnoucí láva chemicky rozkládala na žlutavě zbarvenou směs vodnatých minerálů. Centrální sopky vzniklé pod ledovcem mají většinou ploché temeno a připomínají tak tabulové hory.

I v současnosti leží některé islandské sopky pod ledovci, které tu zůstaly od posledního zalednění a popřípadě přetrvávaly i teplejší klimatická období. Největší z ledovců, Vatnajökull, ukrývá ve své západní části sopku Grímsvötn se zamrzlým kráterovým jezerem. Také sopka Katla je z větší části pokryta ledovcem. Erupce těchto dvou sopek patří k nejnebezpečnějším erupcím na Islandu, ne však pro vlastní exploze a lávové proudy. Uvolněným teplem je náhle roztavena velká masa ledu, voda se řítí v korytech vyhloubených pod edovcem a unáší písek, štěrk i větší balvany. Tento "ledovcový úprk" po vývěru zpod ledovce smete vše, co mu stojí v cestě, a po překonání pobřežní plošiny, která lemuje Island na jihovýchodě, se zastaví až v moři. Průtočné množství vody či spíše bahna při těchto krátkodobých katastrofálních záplavách je úžasné: při erupci Katly v r. 1918 bylo odhadnuto na 100 000 m³/sec, což se vyrovná průtoku Amazonky.

Vzájemné působení vody a vulkanických pochodů

U jezera Mývatn, ale i na řadě dalších míst Islandu překvapí drobých kuželovitých kopečků z nahromaděných lávových úlomků. Po zamítnutí představy, že vznikly na společném magmatickém rezervoáru ležícím těsně pod povrchem, byl přijat tento výklad: Ohromný lávový přikrov pokryl močál nebo mělké jezero a zahřátím se uvolnilo takové množství páry, že její exploze vynášely na povrch rozdrobenou lávu a vytvořily peudokrátery. Od skutečných sopek se liší tím, že nemají přívodní kanál.

V mnohem větších rozměrech se interakce vody a vulkanického tepla uplatňuje při vzniku horkých pramenů a gejzírů, a neobejdou se bez ní ani vysokotermální jevy (fumaroly, solfatary). Horké prameny se vyskytují po celém Islandu, nejen ve vulkanicky aktivním pásmu. Zdrojem tepla horkých pramenů, zejména nízkotermálních (tj. s povrchovou teplotou do 100°C), jsou totiž starší sopečné horniny - až přes 10 milionů let. Zvláště vyhaslé centrální sopky se svým doprovodem menších i větších intruzí nahromadily během statisíců až milionů let své činnosti mnoho tepla, které stále ještě předávají svému okolí. Odtud pochází množství tepelných anomálníí, mnohdy nečekaných, na řadě míst Islandu.

Voda horkých pramenů je převážně srážkového původu, infiltrovaná do hloubky a tam ohřátá. Z gejzírů, které svou teplotou leží na pomezí nízkotermálních a vysokotermálních vývěrů, je v současné době spontálnně činný jen jediný, Strokkur.

Vysokotermální výrony jsou vázány na vulkanicky aktnivní pásmo. Nedaleko jezera Mývatn je jejich příkladem známá "ďáblova kuchyně" Námafjall, viz obr. na s. 641.

Život na horké skvrně

Projevy spečné a geotermální činnosti ve spojení s polohou ostrova při polárním kruhu vytvářejí na Islandu životní prostředí, které nemá na Zemi obdoby. Pro přírodovědce je Island úžasnou přírodní laboratoří, ale pro Islanďany jsou jeho drsné přírodní podmínky realitou. Ponechme stranou klimatické stránky života na okraji polárního pásma a přehlédněme zápory i klady geologického údělu Islandu.

Erupce r. 1783 měla za následek hromadný úhyn ovcí, koní a skotu a následujícímu hladomoru podlehlo přes 20% z tehdejších zhruba 50 000 obyvatel. Z hlediska sopečných rizik tedy vypadá situace Islandu na první pohled hrozivě, ale značně ji zmírňuje řídké osídlení, které je navíc soustředěno při pobřeží, dostatečně daleko od větších sopek. Aktivní sopky Hekla, Krafla, Askja, Katla a Grímsvötn život obyvatel neohrožují. Výlev lávy jako r. 1783 je sice možný, ale jeho následkům by se dnes dalo účinně čelit.

Světlejší stránkou života na Islandu jsou výhody, které tu příroda nabízí v podobě geotermální energie. Zatímco sopečné riziko je omezeno na několik míst, využitelné geotermální zdroje se vyskytují téměř po celém ostrově. Celkem se jejich kapacita odhaduje na 12 000 MW, z čehož se v současnosti využívá 1 500 MW (údaj z r. 1995).

Využíváním geotermální energie ušetří Island stejné množství ropy, jakou spotřebuje v dopravě, průmyslu a rybolovu. Zdá se tedy, že v dlouhodobé perspektivě přináší horká skvrna Islandu mnohem více užitku než škody.

ZEMSKÉ TEPLO

lze využít v podstatě trojím způsobem:

• přímo pro dálkové vytápění, potrubním rozvodem nízkotemperovaných vod,
• k výrobě elektrické energie u vysokotemperovaných zdrojů,
• využitím síly páry v průmyslu.

Všechny tři způsoby se na Islandu praktikují, přičemž výrazně nejvyšší efektivnost má dálkové vytápění. S využitím termálních vod pro vytápění se nejdříve začalo v Reykjavíku (1939), který je dnes „městem bez komínů" (a patrně metropolí s nejčistším vzduchem na světě). Postupně se napojila na různé geotermální zdroje (většinou vrtané studny) většina obcí severního a západního Islandu a přibývají k nim další. Na ostrově je asi 150 geotermálních koupališť (se standardními plaveckými bazény délky 25 m a islandskou specialitou - malými kruhovými bazénky pro relaxaci v přírodní termální vodě). Dále se geotermální energie užívá k vytápění skleníků a k různým průmyslovým účelům (sušení a zmrazování ryb, zpracování domácích i dovážených nerostných surovin aj.).

Pavel Röhlich, Vesmír 11/96
RNDr Pavel Röhlich, CSc., (*1931) vystudoval Přírodovědeckou faktultu UK v Praze. Do r. 1993 pracoval jako geolog v Geoindustrii GMS Praha. Zabývá se vývojem sedimentačních pánví a vulkanizmu.