Tektonická geomorfologie studuje tektonické tvary reliéfu a procesy, které tyto tvary utvářejí.

Síla a napětí

Na horniny v zemské kůře působí gravitační a tektonické síly, které v horninách vyvolávají napětí. Napětí je přímo úměrné síle a nepřímo úměrné ploše, na kterou působí. Zapsat to tedy můžeme jako:

Celkové napětí lze rozdělit do tří na sebe kolmých komponent - hlavních (principiálních) napětí: $\sigma_{1}$ (největší), $\sigma_{2}$ (střední) a $\sigma_{3}$ (nejmenší napětí).

Tektonický režim

Tektonické pohyby mohou reliéf ovlivňovat jak ve vertikálním i horizontálním směru. Při vertikálních posunech dochází ke změně nadmořské výšky, což vede ke změně energie reliéfu a tedy k urychlení odnosu a akumulace. Horizontální pohyby mění topografické uspořádání forem reliéfu, dochází ke změnám v půdorysu.

Na základě uspořádání principiálních napětí můžeme rozlišit tři základní tektonické režimy:

• Extenze
• Komprese
• Směrový posun

Při extenzi dochází k roztahování zemské kůry a ztenčování, což se projevuje poklesovými zlomy. Při kompresním režimu dochází ke zkracování zemské kůry. To vede ke vzniku vrás, přesmyků či příkrovů. U směrových posunů dochází k pouhému posouvání ker zemské kůry podél sebe v opačném směru. Pokud je horizontální posun kombinován i s vertikální složkou hovoříme o transpresním, respektive transtenzním režimu.

Tektonické pohyby rozlišujeme podle stáří. Paleotektonické pohyby se projevují pouze ve struktuře. Reliéf mohou ovlivňovat jen pasivně. Neotektonické pohyby se projevují v současném reliéfu. Do neotektonických pohybů patří i současné pohyby zemské kůry.

Tektonické pohyby se rozlišují i podle toho, zda je při nich narušena spojitost hornin. Plikativní (duktilní, vrásové) pohyby jsou spojité. Jedná se o plastickou deformaci hornin a není tak narušena jejich spojitost. Disjunktivní (zlomové) pohyby jsou nespojité, dochází k rozpojení hornin, průběžnost vrstev je narušena.

Zlomy

Jako zlom („fault“) se běžně označuje plocha (diskontinuita), v horninovém tělese, podél které došlo k pohybu horninových bloků – jejich dislokaci. Ve skutečnosti je zlom trojrozměrné těleso jehož třetí rozměr (tloušťka) je zanedbatelný. Zlom vymezují zlomové plochy, na kterých bývají stopy pohybu – striace. Zlom odděluje dva bloky (kry) zemské kůry. Pokud je zlom ukloněn, kra nad zlomem se označuje jako nadložní („hanging-wall“) a kra pod zlomem jako podložní („foot-wall“).

Podle smyslu pohybu bloků dělíme zlomy na (Obr. 1:

• Poklesové (normální)
• Přesmyky (reverzní zlomy)
• Horizontální posun

Typy zlomů

Horizontální posun

Horizontální (směrný) posun (Obr. 1A) je zlom charakteristický horizontálním posunem bloků ve směru paralelním k průběhu zlomu. Horizontální posuny velkých rozměrů se nazývají transformní zlomy (viz desková tektonika).

Na základě směru posunu dělíme horizontální posun na pravostranný (dextrální) a levostranný (sinistrální). Orientaci zlomu poznáme jednoduše. Postavíme se čelem ke zlomu a směr určíme podle pohybu protilehlé kry vůči našemu stanovišti Při pravostranném zlomu se protilehlá kra hnula doprava, u levostranného zlomu je tomu naopak.

Horizontální posuny jsou seismicky nejaktivnější typ zlomů. Typickým příkladem transformního zlomu je zlom San Andreas (Obr. 2).

Horizontální posuny se v reliéfu projevují víceméně přímočarými liniemi, jelikož jsou převážně vertikální. Směrným posunem dochází k ohybům vodních toků.

Zřídkakdy je průběh zlomu zcela rovný. V místech ohybů tak dochází k lokální extenzi (transtenze) nebo kompresi (transprese). Extenzí vznikají poklesy, tzv. pull apart pánve. Při kompresi dochází k výzdvihu zemské kůry a vzniku kompresních hřbetů.

Model horizontálního posunu.

Jak poznat pravostranný a levostranný zlom? Video určitě pomůže!

Pokles

Poklesové zlomy („normal fault“) (Obr. 1B, 3) jsou důsledkem extenze zemské kůry. Jsou charakteristické velkým sklonem (50°–60°) vzhledem k povrchu. Poklesává nadložní kra. Tedy podložní kra je ve vyšší pozici oproti nadložní kře.

Velké poklesové zlomy mají listrický tvar. To znamená, že jsou konkávně zakřivené. S hloubkou se jejich sklon zmenšuje někdy až do horizontální pozice. V případě zakřivených poklesových zlomů vznikají oproti nim sekundární poklesové zlomy, které mají opačný směr sklonu a smysl pohybu. Označují se jako tzv. antitetické zlomy.

Video ukazující vznik poklesových zlomů při extenzi zemské kůry:

Přesmyk

Přesmyk („reverse fault“) (Obr.1C)) je důsledkem komprese (zkracování) zemské kůry. Se zkracováním narůstá mocnost kůry. Přesmyky jsou charakteristické menším sklonem, který se pohybuje okolo 30°. Nadložní kra se nasouvá na podložní. Nadložní kra se tak nachází ve vyšší pozici než kra podložní. Přesmyky dělíme na kerné, které jsou čistou střižnou deformací, a vrásové, které vznikly přetrhnutím jednoho ramena vrásy.

Násun

Násun („thrust“) je specifickým typem přesmyku. Úklon násunu je zpravidla velice mírný až subhorizontální.

Modelování vzniku příkrovů a násunových zlomů je možné si prohlédnout v následujícím videu:

Projev zlomů v reliéfu

Zlomový svah

Nejběžnějším projevem vertikálního pohybu na zlomech je zlomový sráz, stupeň (“fault scarp”) (Obr. 4). Zlomové stupně často vznikají při zemětřeseních (koseismické pohyby). Dlouhodobou kumulací pohybů při zemětřeseních, případně vytrvalým výzdvihem jedné kry (resp. poklesem druhé), tzv. interseismickými pohyby, se vyvíjí zlomový svah. Okraje pohoří vyzdvižených podél zlomů jsou charakteristické tzv. facetami. Jsou to trojúhelníkové nebo lichoběžníkové plochy vzniklé rozčleněním a přemodelováním zlomových svahů erozí (Obr. 5). Jejich sklon je nižší, než sklon zlomových svahů. Typicky se pohybuje mezi 25°–35°.

Rychlost degradace zlomového srázu je daná především pevností dané horniny. Větší rychlostí bude degradovat stupeň vzniklý v nezpevněných sedimentech, než v pevných horninách. Dalším faktorem je intenzita exogenních procesů, tedy jak intenzivně na sráz působí voda a podobně.

Rychlost pohybu na zlomu ovlivňuje podobu zlomových svahů. Zlomové svahy na poklesových zlomech s rychlým pohybem mají výrazné a málo degradované facety, údolí členící zlomový svah jsou úzká a hluboce zařezaná. Při pomalém pohybu na zlomu jsou facety degradované, údolí zařezávající se do podložní kry jsou široká a v předpolí se nachází velké, mírně ukloněné výplavové kužely, do kterých je zaříznutý vodní tok.

Pohybem na zlomu může dojít k tomu, že na jedné straně zlomové plochy se nacházejí méně odolné horniny, než na straně druhé. Jelikož eroze bude postupovat rychleji v méně odolných horninách, může vzniknout nový svah tzv. svah na zlomové čáře. Podle orientace nového svahu vůči zlomu jej dělíme na tzv. resekventní svah, který má stejnou orientaci jako původní zlomový svah, a obsekventní svah s opačnou orientací.

Hrástě a prolomy

V soustavě paralelních zlomů vznikají hrástě a prolomy. Hrásť („horst“) je protáhlá vyvýšenina. Jedná se o kru, která je vůči svému okolí nejvyšší. Hrástě mohou vznikat výzdvihem kry – je tedy omezena přesmyky, které mají úklon pod vyzdviženou kru. Tento typ hrástí označujeme jako automorfní hrástě. Hrástě, které vznikly poklesem okolních ker (tedy její omezení je poklesovými zlomy), se nazývají xenomorfní hrástě.

Protáhlé sníženiny omezené poklesovými zlomy se nazývají prolomy („graben“). Prolomy jsou také označovány jako riftová údolí. Pokud je sníženina omezená jedním velkým listrickým zlomem na jedné straně a případnými kompenzčními antetickými zlomy na druhé, hovoříme o tzv. polo-prolomech („half-graben“). V prolomech a poloprolomech se ukládá velké množství sedimentů z okolních elevací. Mocnost sedimentů může být enormní – až v řádu kilometrů.

Taktéž může nastat, že se jedna kra ukloní – na jedné straně dojde k jejímu poklesu, na opačné pak k výzdvihu.

Projevy horizontálních pohybů

Horizontální pohyby mohou ovlivňovat reliéf pasivně tím, že bude docházet k selektivní erozi podél tektonicky oslabených hornin. Aktivní ovlivnění reliéfu horizontálními pohyby se projevuje v dislokaci geomorfologických a jiných krajinných prvků. Dochází tak ke změnám v půdorysu. Nejvíce je to patrné na geomorfologických sítích, jako je například říční síť.

Příkrovy

Příkrovy (“nappes”) jsou rozsáhlá tělesa přesunutá podél násunových zlomů na vzdálenost minimálně 5 km. Běžně se jedná ale o přesuny až na vzdálenost desítek kilometrů. Příkrov (přesunuté těleso) se označuje jako alochton, stabilní podloží je autochton.

Pukliny

Pukliny („joints“) jsou diskontinuity podél kterých nedošlo k pohybu nebo byl neznatelný. Pukliny jsou nejrozšířenějším typem diskontinuit. Jejich klasifikace je založená na základě celé řady kritérií (tvar, velikost, frekvence). Pukliny mohou být systematické (systém subparalelních puklin) a nesystematické (nepravidelné, zakřivené).

Pukliny mohou pasivně ovlivňovat vývoj reliéfu, jelikož to jsou místa oslabení horninového masivu. Může jimi například snadno pronikat voda a urychlovat zvětrávání a erozi horniny. Pěkně je tento vliv puklinových systémů na reliéf vidět u pískovcových skalních měst. Soutěsky se vyvíjejí podél jednotlivých puklinových systémů, na kterých koncentruje erozní činnost.

Vrásy

Vrásy („folds“) vznikají duktilní deformací hornin. Jedná se o spojité tektonické struktury. K vrásnění dochází při kompresním režimu, kdy se ohybem planárních struktur hornin (např. vrstev) zkracuje zemská kůra. Jednoduché prohnutí vrstev je označováno jako flexura. Narozdíl od vrás mohou flexury vznikat i v extenzním režimu. Vrásy jsou často ve spojení se zlomy.

Rozlišujeme antiklinálu, což je část, která je vyklenutá vzhůru a synklinálu, jejíž vyklenutí je směrem dolů. Část, která spojuje antiklinálu a synklinálu, se nazývá rameno vrásy nebo také křídlo vrásy.

Vrásy dělíme podle osní roviny na:

• vzpřímené
• ukloněné
• převrácené
• ležaté

Další dělení vrás je podle sevřenosti jejich ramen:

• rozevřené
• otevřené
• sevřené
• zavřené
• izoklinální

Vrásy také můžeme rozdělit na symetrické a nesymetrické. V případě prohnuté osy vrásy hovoříme o tzv. brachyantiklinálách a brachysynklinálách.

Ukázka vrásnění:

Izometrické vrásy

Specifickou formou vrás jsou tzv. izometrické vrásy. Jedná se o vrásové struktury, které nejsou protažené jedním směrem.

Synklinální sníženiny oválného až kruhovitého půdorysu se nazývají pánve. Výraznost pánevních oblastí je daná velikostí prohnutí vrstev (čím větší, tím je pánve výraznější) a na míře zaplnění pánve sedimenty. Na okrajích pánví lze nalézt asymetrické hřbety – kuesty (viz dále).

Vyklenutím hornin vzhůru vznikají klenby. Jedná se o velká tělesa oválného až kruhového půdorysu. Klenby mohou vznikat intruzí magmatu mezi vrstevní plochy, což způsobuje vyklenutí nadložních vrstev. V takovém případě se jedná o klenby s krystalickým jádrem. Sedimentární klenba nemá krystalické jádro, vzniká prostým prohnutím sedimentárních hornin v důsledku bočních tlaků. K vyklenutí může dojít také kvůli intruzím solných diapirů působením hydrostatických nebo tektonických tlaků. Vznikají tak solné klenby.

Projev vrás v reliéfu

Vztah mezi zvrásněným podložím a georeliéfem může nabývat celé řady podob. Vrásy vytvářejí vrásová pohoří. Vazba mezi reliéfem a strukturou může být přímá – v místě antiklinály se nachází hřbet a v místě synklinály údolí.

Jednoduchá vrásová pohoří jsou tvořená vrásami, které mají jen minimálně zvlněné osy. Tvoří paralelně probíhající soustavu hřbetů a údolí. Takový typ pohoří je označován jako jurský typ reliéfu (podle pohoří Jura ve Švýcarsku). Dalším příkladem je pohoří Zagros v Íránu(Obr.5).

Při značném zvlnění os vrás, vznikají složitá vrásová pohoří tvořená soustavou brachyantiklinál a brachysynklinál. Tento typ se označuje jako Apalačský podle pohoří v USA (Obr.6).

Velice často je s vrásami spojená tzv. inverze reliéfu. Horniny v ose antiklinály jsou značně tektonicky porušené (rozpukané), jsou tedy i náchylnější k erozi. Dlouhodobým vývojem reliéfu tak dochází k oderodování antiklinály a vzniku antiklinálního údolí, kdežto v místech synklinál je z důvodu pomalejší eroze elevace.

Strukturní reliéf

fig:strukturnitvary

Horizontálně uložené vrstvy

Sedimentární horniny, které nebyly postižené vrásněním mají zpravidla horizontálně až subhorizontálně uložené vrstvy. Fluviální erozí a svahovými procesy se v takových oblastech vyvíjí strukturní tabule (plateaux), což jsou rozsáhlé ploché elevace, které jsou od svého okolí oddělené strmými svahy. Postupným rozrušováním tabule vznikají plošně menší stolové hory (mesa), svědecké vrchy až odlehlíky (butte) a úzké, vysoké skalní jehly (pinnacles). Důležitou podmínkou je přítomnost odolnějších hornin v nadloží (caprock) které brání celkové erozi (Obr. ).

V oblastech, kde je časté střídání tvrdých (odolných) a měkkých (málo odolných) vrstev, se vyvíjejí strukturní stupňoviny. Kdy odolné vrstvy tvoří stupně – strukturní terasy.

Ukloněné vrstvy

Na ukloněných horninách (do 7 °), které mají různou odolnost, se vyvíjejí asymetrické hřbety – kuesty (Obr.). Čelo kuesty je strmé a vzniklo erozí ukloněných vrstev. Týlní svah je mírný a odpovídá sklonu vrstev (“dipslope”). Kuesty se často nacházejí ve skupinách a jejich počet odpovídá počtu odolných vrstev.

Při větším sklonu vrstev (7 °–40 °) vznikají asymetrické hřbety označované jako homoklinální. Při sklonu nad 40 ° pak kozí hřbety, které mohou být v příčnem profilu již symetrické (Obr. ).

Kontrolní a klíčové otázky, na které bychom měli znát odpověď

• Jak odlišíme nadložní a podložní kru?
• K čemu dochází z hlediska mocnosti zemské kůry při poklesu a co při násunu?
• Jakým způsobem mohou zlomy s horizontální složkou pohybu ovlivnit říční síť?
• Vysvětlete inverzi reliéfu. Proč k ní dochází?
• Jakým způsobem ovlivňuje uložení sedimentárních hornin georeliéf?

Další klíčové pojmy k zapamatování

• zlom
• puklina
• vrása
• přesmyk
• pokles, násun
• mesa, kuesta
• kozí hřbet
• inverze reliéfu

Zdroje

1. Wallace, R. E. (1978). Geometry and Rates of Change of Fault-Generated Range Fronts, North-Central Nevada [Journal Article]. Journal of Research of the U.S. Geological Survey, 6(5), 637649.