Zlom (geologie): definice, typy, vznik a zemětřesení

Zlom (geologie): přehled definice, typů, vzniku a vlivu na zemětřesení — pochopte aktivní zlomy, zlomové roviny, srázy a riziko otřesů.

Zlom je porucha v pevnosti zemské kůry (litosféře), kde dochází k náhlému nebo postupnému posunu po porušení horniny. Některé zlomy jsou aktivní — pohyb po nich probíhá i v současnosti — a právě takové zlomy mohou být zdrojem zemětřesení. V místě zlomu se části hornin posunují jedna vůči druhé; tento posun může být drobný a téměř nepozorovatelný (tzv. creep) nebo náhlý a velký, čímž vzniká otřes. Aktivita zlomů má zásadní vliv na reliéf, vznik pohoří i na riziko pro lidská sídla.

Ke vzniku zlomu dochází, když smykové napětí v hornině překoná síly, které ji drží pohromadě. Samotná porucha se nazývá zlomová rovina (nebo poruchová rovina). Pokud je zlomová rovina odkrytá na povrchu, může tvořit výrazný útes nebo strmý svah, který se označuje jako zlomový sráz. Zlomy se často nevyskytují jako jediná rovina, ale jako zóny porušené horniny s řadou paralelních nebo křížících se poruch.

Úhel mezi rovinou poruchy a pomyslnou vodorovnou rovinou se nazývá úhel ponoru poruchy (dip). Zlomy mohou mít mělký nebo strmý ponor. Doplňkovou orientaci určuje směr linie, která je kolmá na ponor a leží v poruchové rovině — tzv. směr poruchy (strike). Podle směru relativního pohybu stěn rozlišujeme různé typy zlomů (viz níže). Důležitými pojmy jsou též visutá stěna (hanging wall) a ložná stěna (footwall) — označení stěn poruchy při šikmém posunu.

Typy zlomů

• Normální zlomy (dip-slip, extensional) – visutá stěna se pohybuje směrem dolů vůči ložné stěně. Vznikají při extenzi (roztažení) zemské kůry, typické pro riftová pásma a grabeny.
• Reverzní a nápadné (thrust) zlomy – visutá stěna se posunuje nahoru vůči ložné stěně. Spojeny jsou s kompresí (stlačováním) kůry; u nápadných zlomů (thrust) je úhel ponoru malý a dochází k překrývání vrstev, což je běžné u horských pásem.
• Transformní nebo příčný (strike-slip) zlomy – pohyb je převážně vodorovný po směru linie poruchy. Zprava nebo zleva posun určuje klasifikaci jako dextrální nebo sinistrální. Typickým příkladem je Kalifornský San Andreas.

Některé zlomy mají kombinovaný pohyb (tzv. oblique-slip), kdy se současně uplatňuje vertikální i horizontální složka posunu.

Vznik a vývoj zlomů

Zlomy vznikají postupným akumulováním napětí v horninách v důsledku tektonických sil (posuny litosférických desek, lokální litosférické deformace) nebo v důsledku lokálních tlaků (např. v sedimentárních pánvích). Když napětí překročí pevnost horniny, dojde k lomovému porušení a vzniku nové poruchy nebo k aktivaci již existujícího zlomu. Po počátečním zlomu může následovat prodlužování a větvení poruchy, přeměna na zónu drobení hornin a opakované přerušení během geologického času.

Rychlost posunu (slip rate) je důležitá veličina pro hodnocení aktivity zlomu — měří se v mm/rok až cm/rok. Aktivní zlomy jsou identifikovány pomocí geologických sledů (offset vrstev, narušení sedimentů), paleoseismologie (výkopové sondy do zlomových zón), moderních geodetických metod (GPS, InSAR) a seismických záznamů.

Zemětřesení spojená se zlomy

Náhlé uvolnění napětí podél zlomové roviny vede k náhlému posunu a generování seismických vln — tímto mechanismem vznikají většina zemětřesení. Místo vzniku otřesu pod povrchem se nazývá hypocentrum (ohnisko) a bod nad ním na povrchu je epicentrum. Velikost otřesu určuje množství uvolněné energie (magnituda), zatímco intenzita popisuje účinky a škody na povrchu.

Charakter otřesů závisí na typu zlomu, hloubce poruchy, délce poruchové zóny a rychlosti posunu. Na některých zlomech dochází k tzv. locked patches — částem, které se nehýbou dlouhou dobu a při uvolnění způsobí velmi silné zemětřesení. Po hlavním otřesu obvykle následují otřesy následné (aftershocks) a mohou se objevit i předznamenávací otřesy (foreshocks).

Měření, mapování a riziko

Pro mapování zlomů a odhad rizika se používají:

• geologické mapy a terénní průzkum (pozorování zlomových srázů, offsetů),
• paleoseismologické výkopy k určení historie opakování silných otřesů,
• geodetické metody (GPS, InSAR) pro měření současných rychlostí posunů,
• seismické záznamy a analýzy fokálních mechanismů pro určení směru posunu.

Identifikace aktivních zlomů je klíčová pro plánování výstavby, navrhování seizmicky odolných konstrukcí a určování zón se zvýšeným rizikem zemětřesení.

Příklady a lidský vliv

Známé příklady aktivních zlomů zahrnují San Andreas v Kalifornii, North Anatolian Fault v Turecku nebo složité zlomové systémy ve Středomoří a Himálaji. Lidské aktivity také mohou ovlivnit aktivitu zlomů: těžba, těžké zatížení nádrží či odběr podzemních vod mohou měnit stresové pole a způsobovat indukovaná zemětřesení.

Porozumění zlomům — jejich poloze, typu, rychlosti posuvu a historické aktivitě — je nezbytné pro posouzení geologických rizik a pro snižování následků zemětřesení na společnost.

Otázky a odpovědi

Otázka: Co je to chyba?

Otázka: Co se stane, když se části horniny pohybují kolem sebe?

Otázka: Co způsobuje zlomy?

Otázka: Jak se nazývá samotný zlom?

Otázka: Jak se zlomová rovina projevuje na zemském povrchu?

Otázka: Jak se nazývá úhel mezi rovinou zlomu a pomyslnou vodorovnou rovinou?

Otázka: Jak se poruchy dělí do kategorií?

Hledání podle dopisu