30, Sep
2011

Z lásky k horám


Boli Alpy kedysi 8000m vysoké? Pochádza vrchol Matterhornu z Afriky? Aké staré sú Himaláje? Ako sa na planéte takéto hory objavili? Ako to, že sú niektoré alpské vrcholy také ostré? Boli kedysi v Tatrách ľadovce? Alpy a Tatry klesajú a Himaláje stále rastú? Aký osud ich zastihne v budúcnosti?

Himaláje

Himaláje sa tiahnu Áziou v dĺžke 2400 km, v šírke 150 až 400 km, zahŕňajúc všetkých 14 osemtisícoviek na planéte. Keď sa chceme pozrieť na to, ako Everest a ďalšie vrcholy vznikli, potrebujeme dôkazy, okrem iného vzorky skál.

Horolezci získali vzorky skaly zo summitu a ďalšie dve vzorky z nižších polôh. Z vrchola Everestu doniesli vápenec (limestone). Tesne pod vrcholom sa skala mení, nachádza sa tam takzvaný žltý pás (yellow band), viditeľne odlišná skala, oveľa tvrdšia ako na vrchole, je to vrstva mramoru.

Khumbu ľadovec tlačil smerom nadol neúprosne milióny rokov, odhaľujúc základy Everestu, ktoré tvorí výrazne biela skala, granit, obsahujúci veľa kryštáľov, je veľmi tvrdý a odlišný od oboch predošlých.

Vľavo vzorka vápenca, vpravo granit.

A takto vyzerajú všetky tri hlavné komponenty, ktoré tvoria Everest.

Summit skala sa naseká na plátky tak tenké, že cez ne dokáže prejsť svetlo. V skale sa našli skameneliny drobných živočíchov, takzvaných sea lilies, starých 400 mil. rokov. Otázka je, ako sa tieto skameneliny dostali na vrchol Everestu. Pred 400 mil. rokov tu neboli žiadne hory; fosília dokazuje, že kedysi boli tieto skaly pod vodou.

Skameneliny ammonites, ktoré patria do čeľade sépiovité (squid family), dokazujú, že kedysi bolo medzi Indou a Áziou more. Bolo treba obrovskú silu, ktorá by vytlačila dno oceánu nahor.

Nálezy z expedície v Antarktíde obsahovali fosílie listov zo stromu s názvom glossopteris (stromy ktoré mali výšku až 30m, listy v tvare jazyka, vyhynutý druh, rástli v dobe zhruba pred 300 až 250 mil. rokov).

Tie isté fosílie našli v Indii, Južnej Amerike, Afrike, na Madagaskare a v Austrálii. Hádankou bolo, ako je možné, že sa tento jeden druh rastlín rozšíril na všetky kontinenty vzdialené od seba tisíce kilometrov. Pred 250 mil. rokov boli kontinenty spojené spolu, tvoriace superkontinent Pangaea.

Pred 80 mil. rokov sa India oddelila, cestovala na sever a napokon narazila do Ázie. Kedy sa to presne stalo, vieme určit z viacerých faktorov, hlavne vďaka veku najmladších fosílií, ktoré v danom páse zostali, čiže pred 50.5 mil. rokov. Keď si predstavíme, že presun 4000 kilometrov prebehol za 30 mil. rokov, čo je tak 13 cm za rok (v geologickom čase obrovská rýchlosť), ponúka sa nám vysvetlenie unikátnej veľkosti, keďže čím väčšia rýchlosť, tým väčší náraz a damage.

A ako teda vznikla najvyššia hora na planéte? Môžeme si všimnúť jasne odlíšiteľné formácie, masívne ohyby skál,dobre viditeľné po stranách hôr. Je to prvá vec, čo nastala po zrážke; ohýbanie a zakrivenie (folds, folding), prirovnateľné vykoľajeniu obrovského vlaku.

Materiál bol zakrivený nahor obrovským tlakom. Ale tieto zakrivenia sú len časťou príbehu; nevysvetľujú mohutnú veľkosť Himalájí, je treba ďalšie záchytné body.

Pod Dhaulaghiri pozdĺž jeho základu vidno nesmierne veľký zlom (fault, faulting), ťahajúci sa dolu k údoliu rieky Kali Gandaki. Je to zlom, ktorý vznikne tak, že zakrivenie už tlak nevydrží, vytvoria sa prekrútenia a tieto sa neskôr posunú. Takéto zlomy sú pozorovateľné v celých Himalájach.

Zlom predstavuje jeden typ skaly posúvajúci sa ponad druhý, napríklad vápenec (limestone) ponad mramor (marble).

Ohýbanie (folding) a posúvanie (faulting) dokazujú inicializáciu procesu budovania hôr. Potrebujeme ale kľúčové body, ktoré dokazujú silnejší proces tvorby hôr.

Kamene v rieke naznačujú, že skala bola tlačená aj smerom nadol. Vznikol drahokam, špecifický minerál, ktorý nám prezradí, že kameň išiel až 65 km dolu, smerom ku tekutému jadru, a teplo a tlak vykonali jeho zmenu. Roztavenie vyprodukovalo granit, skalu s bielymi pásikmi, odhaľujúc teplotu 4000 stupňov. Doska posúvajúca sa pod Áziu sa dá predstaviť ako pásový dopravník vytvárajúci hory (channeled flow process).

Zemská kôra kontinentu je obvykle 40 km hrubá. Kôra pod Himalájami je hrubá viac než 80 km. V Alpách je to okolo 60 km. Hlboké kôrové korene sa formujú simultánne. Hory sa formujú milióny rokov, vytvára sa balans, korene sú obvykle 5 krát hlbšie ako výška. Množstvo skaly musí byť vybalancované hmotou pod nimi.

Keď sa začala India posúvať pod Áziu, začala zdvojnásobovať hrúbku jej kôry. Udiala sa jedna neobvyklá vec, dolná časť Ázijskej litosféry sa oddelila a „potopila sa“ dolu.

Ázia tak stratila spodnú časť svojej litosféry. Toto tiež pomohlo nadvihnúť Himaláje. Zaujímavé je tiež, že celá Juhovýchodná Ázia bola vytlačená viac na juhovýchod. Kedysi boli tieto miesta viac na severozápade (watermellon seed tectonics). Nad Himalájami smerom ku Číne vzniklo 1000 kilometrov ďalších, menších hôr, je to podobný efekt ako keď sa posúva koberec.

V Himalájach nastala geologická bitka. 400 milión rokov staré more pred 50 mil. rokov začalo stúpať. Bude Everest stúpať aj ďalej alebo tento obor padne? Merania z citlivých GPS prístrojov tvrdia, že Himaláje stále rastú. To, že rastú, má ale jeden veľmi temný následok, a síce, keď sa doska zasekne a tlak bude príliš veľký, dojde k mohutnému zemetraseniu. Indická doska sa posúva popod ázijskú. Za posledných 100 rokov tu nastalo 15 väčších zemetrasení, a raz za niekoľko storočí dôjde k obrovskému zemetraseniu. Nie je to otázka „či“, ale otázka „kedy“ to nastane. Bude to niekoľko minút teroru. Odskáče si to predovšetkým Kathmandu, na všetkých horách nastanú veľké zosuvy pôdy a milióny ľudí žijúcich na oblúku Himalájí budú ovplyvnení.

Druhou silou ktorá pôsobí, je erózia. Oblaky z Indického oceánu sa zachytia a cez Himaláje neprejdú, dôsledkom čoho v týchto oblastiach prší tak často a veľa ako nikde inde na svete. Obrovské množstvá vody tu zásobujú jedny z najväčších riek na svete. A všetka táto voda pôsobí eróziu, ľadovce postupne odkrajujú z hôr. Blízko pri summite Everestu bola dokonca umiestnená malá GPS stanica, ktorá 2 roky merala výšku. Everest rastie 0.63 cm za rok (1/4 inch).

Himaláje pokračujú vo svojom raste. Everest je vo svojom výrobnom procese už 50 miliónov rokov. Sú to najviac aktívne hory na svete, s najhlbšími údoliami, najväčšími skalnými stenami a najväčšou náhornou plošinou. Mnohé vrcholy stále nie sú pomenované. Himaláje predstavujú epickú evolúciu z oceána na úžasné pohorie. Monzún zásobuje 1/5 celosvetovej populácie vodou.

Počas študovania „chemical weathering“ sa prišlo na to, že vždy ked prší, CO2 z atmosféry sa uzamkne v skalách, vzniká tak negatívny greenhouse effect a jeho dôsledkom je aj ochladenie. Za 50 mil. rokov klesla teplota, čo spustilo zatiaľ poslednú veľkú dobu ľadovú. Himaláje fungovali ako špongia, pohltili veľa CO2 z atmosféry. Pred 2.5 mil rokov to pomohlo „deep freeze“, dobe ľadovej, ktorá mala dopad na všetok život na planéte. Himaláje uplatňujú neuveriteľný vplyv na našu planétu. Za ďalších 10 mil. rokov ešte podrastú. 480 km indickej krajiny sa natlačí pod Áziu.

Alpy

Alpy sú jedny z najaktívnejších hôr, predstavujú viac ako 100 kopcov nad 4000m, na rozlohe 1200 x 240 km, s najdlhším ľadovcom (Aletsch glacier) dlhým 23 km, prechádzajúce cez 7 krajín, rozdeľujú severnú a južnú Európu. Začali vznikať pred 30 mil. rokov, sú jedným z najmladších pohorí.

Pozrime sa ako vyzerá po geologickej stránke dramatická ikona Álp, Matterhorn. Už Leonardo da Vinci objavil v skalách Álp morské skameneliny. Trilióny schránok mŕtvych morských živočíchov sa ukladali na dne oceánu.

Formovanie Matterhornu a celého alpského regiónu začalo už približne pred 200 mil. rokov, kedy sa superkontinent Pangaea rozdelil na kontinent Laurasia ktorý obsahoval Európu, a Gondwana ktorý obsahoval Afriku. Medzi nimi sa začal formovať oceán Tethys. Zaujímavé je, že skaly, ktoré tvoria neďaleký masív Monte Rosa pochádzajú z Laurasie, pričom skaly formujúce Matterhorn sú pôvodom z Gondwany. Pred 100 mil. rokov sa rozširovanie Tethys oceánu zastavilo a približne pred 90 mil. rokov sa doska oddelila od Gondwany smerujúc ku Európskemu kontinentu.

Pred 30 mil rokov táto časť Afriky zatlačila na Európu, zničila severné more Tethys sea, nasekala jeho dno na tenké kúsky. Pri horotvornom procese boli opäť prítomné ohýbanie skál a posuny.

Matterhorn veľmi pekne kombinuje alpský príbeh. Vrchná časť sa skladá zo šedej skaly, ktorá je o 200 mil. rokov staršia ako skala z morského dna, ktorá tvorí strednú vrstvu „sendviča“. Vrchol Matterhornu patril 2 miliardy rokov starému kontinentu 960 km južnejšie.

Keď prastará Afrika skolidovala s Európou, výsledkom boli tri druhy hornín.

Kedysi boli Alpy vysoké ako Himaláje. Otázkou je, kam sa podeli miliardy ton chýbajúcich skál, kam zmizli, keď hory klesli o 3000 metrov? Odpoveď je na svahoch severnejšie od Álp. Miliardy ton skál boli postupne odplavené práve sem.

Základným problémom sú nestabilné mixy skál a hliny, niektoré kopce sa doslova rozpadávajú. Avšak Alpy za posledné 2 mil. rokov dramaticky zmenilo ešte niečo iné, ďalšia mohutná sila, ktorá ovplyvňuje reliéf hôr. Prebehla séria dôb ľadových. Dobrou ukážkou je napríklad hora Eiger. Pred 2 mil. rokov bola veľmi silná doba ľadová, Alpy boli pochované v ľade hrubom viac ako 3 kilometre. Trčali iba končiare.

Ľadovce prichádzajú v cykloch, zakaždým zostria tvár Álp. Hrebeňa sa nikdy nedotknú, ale odrežú jeho základy na oboch stranách. Erózia a gravitácia urobia zvyšok, zanechajú po sebe ostré hrebene a samostatné strmiace sa končiare. Pred milión rokmi bola hora širšia. Každý odchod ľadovca zanechal strmšie okraje a množstvá skaly nad nimi, ktoré gravitáciou skolabovali. Výsledkom je ostrý, týčiaci sa štít.

Dôkazom doby ľadovej sú napríklad trhliny v materskej granitovej hornine. Ľadovce tu vysekali enormné množstvá skaly. Nízka hladina oxidu uhličitého uzamknutého vo vnútri ľadových bublín dokazuje, že tu ľadovce boli prítomné.

Matterhorn bola posledná veľká hora v Alpách, ktorá ešte nebola zlezená. Rovnako severná stena Eigeru, viac ako 1600m vysoká, najvyššia a najhrozivejšia stena v Alpách, predstavovala výzvu. Zradný terén, uvoľnené skaly na Matterhorne, a padajúce kamene a lavíny v stene Eigeru si vyžiadali prvé veľké tragédie. Tieto hory píšu svoje vlastné príbehy...

Eiger

Matterhorn

Do konca storočia stihne Alpy rovnaký osud ako kedysi dávnejšie Tatry. Ľadovce sa topia rýchlejšie ako sa dokážu dočerpať. Alpy zostanú bez ľadovcov. História ukazuje, že to už takto bolo. Hannibal v roku 218 BCE (before common era) s armádou približne 50 000 vojakov a 40 slonov prekročil Alpy aby zaútočil na Rimanov. Bol to 15-dňový, veľmi ťažký trek. Pramene udávajú, že asi polovica jeho armády cestu neprežila. No plán sa vyplatil. V súčasnosti je jeho cesta prakticky nepriechodná. Priesmyky vtedy museli byť bez ľadovcov.

V budúcnosti sa Alpy zmenšia, budú mať okolo 2000 metrov. Nebudú mať žiadne ľadovce. Zdroje pre zásobovanie veľkých Európskych riek vymiznú.

Vysoké Tatry

Geologický vek kryštalického jadra Vysokých Tatier sa odhaduje na 300 mil. rokov. Široké a oblé vrcholy Pratatier pokrývali morské vody a z nich sa na kryštalické jadro ukladali masy organických sedimentov. Z usadenín sa postupne vytvárali na západe Červené vrchy a na východe Belianske Tatry. Ďalšie horotvorné sily vyzdvihli do výšky granitové jadro a dažďové vody splavovali z neho mäkký nános hornín.

Súčasný reliéf horstva je dielom viacnásobných pleistocénnych zaľadnení. Intenzívna ľadovcová činnosť úplne zmenila tvárnosť povrchu Vysokých Tatier. Dolinné ľadovce posledného glaciálu boli dlhé 3 až 12 kilometrov, hrubé 50 až 280 metrov. Hĺbili doliny a bočnou eróziou formovali z málo členitých más okolo nich bizarné skalné formácie, zubaté, úzke hrebene, zbrázdené končiare, štrbiny a sedlá. Ľadovce približne pred 10000 rokmi ustúpili. Reliéf Tatier naďalej modeluje voda a mrazové zvetrávanie.

Záver...

Každé hory sú odlišné, napriek tomu si môžeme všimnúť určité spoločné črty. Hory sa obvykle nachádzajú na okrajoch kontinentov. Najhlbšie miesta v oceánoch (priekopy) sa tiež nachádzajú na ich krajoch. Počas štyroch miliárd rokov došlo medzi kontinentmi k mnohým kolíziám. Kontinenty nezanikli, iba sa menia, formujú. Niekedy dochádza ku extrémnemu skráteniu skaly. Rozličné kompozície a sily spôsobia, že niektoré vrstvy sa ohýbajú viac, iné menej. Niekedy sa skala viac fraktúruje ako iná. Keď sa od hôr vzďaľujeme, vidíme folding postupne menej a menej, je jemnejší a širší. Pomocou najmodernejších technológií a pozorovaní (cosmic ray dating, gps) sa dozvedáme stále viac o tom ako hory vznikali, a tým zároveň spoznávame jednotlivé detaily celého, väčšieho príbehu prezrádzajúcom ako vznikala a naďalej sa formuje naša planéta.

Michal Farkaš

Refs:
How the Earth was made – History channel, s1e13, Alps
How the Earth was made – History channel, s2e08, Everest
Imax – The Alps
The Teaching company – The Great Courses – How the Earth works
Ivan Bohuš - Tatranské štíty a ľudia

oceán