Geofyzikální ústav Akademie věd ČR, v.v.i.

Navigace:

Nabídka pro školy

Pro školy a větší skupiny zájemců (nad 10 osob) jsme připravili přednášku o deskové tektonice, sopkách a zemětřeseních a řadu laboratorních pokusů, ilustrujících takové geologické procesy jako deformace hornin vlivem napětí, sopečné erupce, písečné sopky a další. Kdybyste si chtěli vyrobit obdobný pokus sami, stáhněte si návod, jak na to.

Součástí areálu ústavu je veřejnosti denně přístupný Geopark Spořilov, jehož komentovanou prohlídku si můžete domluvit emailem na m.machackova@ig.cas.cz.

Nabízené přednášky:

1) Teorie deskové tektoniky

Desková tektonika patří od 60. let 20. století k nejvýznamnějším moderním teoriím v oborech věd o Zemi. Vysvětluje prakticky veškeré procesy probíhající na zemském povrchu a strukturu zemské kůry a svrchního pláště jako důsledek vzájemných pohybů litosférických desek. První část přednášky je věnována základním pojmům teorie deskové tektoniky. Dozvíte se, co je příčinou pohybu litosferických desek, jakým způsobem se tyto desky vůči sobě pohybují a  jaké procesy přitom probíhají na jejich rozhraních. Druhá část přednášky osvětlí vztah těchto procesů k horninám, které vidíte všude kolem sebe. Vytvoříte si představu, kde a za jakých podmínek jednotlivé horniny vznikají,  jak se to odráží na jejich minerálním a chemickém složení a na velikosti a vzájemném uspořádání jednotlivých jejich částí. Po přednášce můžete navštívit Geopark v areálu Geofyzikálního ústavu a jako geologové si vyzkoušet obrácenou úlohu - prozkoumat vystavené horninové vzorky a pokusit se určit, v jakých podmínkách v rámci deskové tektoniky vznikaly.

2) Ničivá zemětřesení uplynulé dekády: obavy se naplnily

Nebývalý rozvoj přístrojové techniky, téměř neomezené možnosti počítačů a snadná dostupnost prakticky jakékoli geologicky významné lokality vedly v posledním desetiletí mj. k velmi kvalifikovanému odhadu budoucího chování aktivních zlomových systémů v oblastech vysoké pravděpodobnosti vzniku silných zemětřesení. Významně se zpřesnily odhady silných pohybů půdy způsobené zemětřeseními, což vedlo, společně s vývojem stavebních materiálů, k pokroku při konstruování budov tak, aby těmto pohybům odolaly. Současně s těmito pozitivními fakty však v mnoha zemětřeseními ohrožených oblastech vznikají nekoordinovaně četné rozměrné stavby, přičemž bezpečnostní stavební opatření jsou ignorována, resp. nedostává se na ně peněz. I přes prokazatelný vědecký pokrok je tak bilance důsledků silných zemětřesení v uplynulých deseti letech nejhorší v historii. Pokud společnost okamžitě a zásadně nezmění svůj přístup, budou zemětřesné katastrofy dosahovat stále větších rozměrů.

3) Kdy a kde nastane další pohroma? Aneb Sopky a zemětřesení v Indonésii

V uplynulých 200 letech způsobila zemětřesení a sopečné výbuchy na území dnešní Indonésie několik přírodních katastrof, které se zapsaly do historie nejen nebývalými škodami a počtem lidských obětí, ale v některých případech i důsledky celoplanetárních rozměrů. K nejproslulejším událostem patří výbuch Tambory v r. 1815, Krakatau v r. 1883, zemětřesení u Sumatry v r. 2004 a v posledních letech několik pustošivých výbuchů vulkánu Merapi. K silným zemětřesením a sopečným výbuchům dochází v Indonésii neustále. Příčinou všech těchto jevů je rychlý vzájemný pohyb dvou sousedních litosférických desek – Euroasijské ze severu a Indoaustralské z jihu, ovlivňovaný ještě podstatným způsobem pohybem Pacifické desky z východu. Právě vzájemný pohyb litosférických desek předurčuje polohu vulkánů a rozložení zemětřesení. Cílem našeho výzkumu v této oblasti je složitému a nerovnoměrnému rozložení zemětřesení porozumět a přispět k poznání chování indonéských vulkánů, z nichž některé – přestože se nacházejí nedaleko hustě obydlených a turisty navštěvovaných oblastí - jsou dosavadním bádáním téměř nedotčeny.

4) Japonská katastrofa 2011: megazemětřesení na rozhraní litosférických desek

Japonské zemětřesení z 11. března 2011, k němuž došlo 140 km východně od ostrova Honshu v hloubce 30 km pod mořským dnem, se zařadilo mezi nejsilnější světová zemětřesení v historii. Rychlý výzdvih mořského dna o několik metrů, k němuž při zemětřesení došlo, vyvolal vlnu tsunami, která měla na některých místech pobřeží ničivé důsledky do té doby nepředstavitelných rozměrů. Zatímco místo vzniku tohoto zemětřesení a způsob, kterým se při zemětřesení sousední litosférické desky pohybovaly, byly očekávatelné, překvapila jeho síla, pro oblast Japonska bezprecedentní. Bylo možné tak silné zemětřesení u japonských břehů očekávat? Kde všude k němu může v budoucnosti dojít? A kdy? Existují způsoby, jak se před následky silných zemětřesení chránit?

5) Geografické rozložení a charakteristika silných zemětřesení a činných sopek

Výskyt silných zemětřesení, poloha aktivních vulkánů a významné rysy reliéfu zemského povrchu jsou důsledkem globálních tektonických procesů a úzce spolu souvisejí. Projevy zemětřesné a sopečné činnosti i reliéf povrchu jsou určovány především charakterem vzájemného pohybu litosférických desek, v některých případech specifickými procesy probíhajícími hlouběji v zemském plášti. Přednáška představí významné tektonicky aktivní oblasti na Zemi  a objasní příčiny a chatakter příslušné tektonické aktivity.

6) Islandské sopky

Pro mnohé překvapivý vliv erupcí sopečného komplexu Ejafjallajökull na letecký provoz nad Evropou na jaře t.r. upřel pozornost veřejnosti celého světa na islandské vulkány nikoli pouze jako na oblíbenou turistickou destinaci, ale též původce nezanedbatelných rizik pro společnost. Díky dlouhé psané historii vyspělé kultury Islandu jsou minulé aktivity tamních vulkánů dobře zdokumentovány. Zcela mimořádné jsou příčiny vzniku a současné aktivity islandských sopek: kombinuje se zde vliv magmatismu středooceánského riftu, táhnoucího se středem Atlantiku, se vzestupnými magmatickými proudy tzv. plášťového chocholu.

7) Předpověď zemětřesení se nedaří. Proč? A vadí to? 

Předpověď zemětřesení je téma, kterému se sdělovací prostředky a veřejnost věnují po každém ničivém zemětřesení. Současně s tím se zpravidla objevují zprávy o tom, že nějaký výzkumný tým či jednotlivec příslušné zemětřesení předpověděl. Jaké jsou metody, na kterých bývá předpověď zemětřesení založena? Z jakých předpokladů tyto metody vycházejí a proč selhávají? Podaří se zemětřesení v nedaleké budoucnosti předpovídat? Existují i jiné cesty, vedoucí ke snižování ničivých důsledků silných zemětřesení? Kdy a kde pravděpodobně dojde k dalším mimořádně silným zemětřesením? Odpovědi na tyto otázky jsou bez základního výzkumu, který se provádí mj. v ústavech Akademie věd České republiky, nemyslitelné.

8) Zemětřesení jako pomocník při poznávání zemského nitra a procesů, které v něm probíhají

Zemětřesení představují pro společnost hrozbu. Sdělovací prostředky o nich informují téměř výlučně v souvislosti se škodami a ztrátami na lidských životech. Přes tato nesporná negativa jsou zemětřesení přírodním jevem, bez něhož by byly naše vědomosti o stavbě zemského tělesa velmi skromné. Prostorové rozložení ohnisek světových zemětřesení podstatně přispělo ke zformování univerzální geologické teorie tektoniky litosférických desek - teorie, která dává do logických souvislostí veškerá geologická pozorování na naší planetě. Rozmanitost seismických vln, které během zemětřesení v jeho ohnisku vznikají, různá rychlost a zákonitosti jejich šíření horninovým prostředím a schopnost seismických vln se na významných horninových rozhraních odrážet a lámat (podobně jako to známe ze školy z hodin optiky), umožnily odhalit dosud neznámé vlastnosti stavebních jednotek zemského tělesa a geologických procesů, které v zemi probíhají a které zásadním způsobem formují děje na povrchu – včetně sopečných erupcí a zemětřesení. Přednáška názorně osvětlí možnosti a výsledky seismologie (seismologie = obor, který se zabývá výzkumem zemětřesení a seismických vln) při studiu vnitřní stavby Země; soustředí se pak především na poznání oblastí styku litosférických desek, které jsou místem nejvýraznější sopečné a zemětřesné činnosti na světě a kde došlo i k ničivému zemětřesení u Sumatry v prosinci loňského roku.

9) „Děravá země“ - výsledky vrtných výzkumných projektů na kontinentech a v oceánech

Hluboké vrtání do zemské kůry – na kontinentech i pod hladinou oceánů – nabízí to, co žádná jiná výzkumná metoda nabídnout nemůže: přímou, nezprostředkovanou informaci o horninovém prostředí v hloubce a o procesech, které v něm probíhají. Mezinárodní vrtné programy zkoumají zemětřesnou činnost (na zlomu San Andreas v Kalifornii), činné vulkány (sopka Unzen v Japonsku), tzv. impaktové krátery, vytvořené dopadem asteroidu na zemský povrch (Chicxulub v Mexiku, Chesapeake Bay v USA), záznamy klimatických změn (v jezerních sedimentech v různých zeměpisných šířkách a délkách), možnosti využití geotermální energie (Island) a oceánskou kůru (západní Pacifik). Podaří se nám uskutečnit hluboký výzkumný vrt také v České republice?

10) Silná zemětřesení 2004 a 2011 překvapila. Nepřekvapí brzy i vulkány?

Až do okamžiku ničivého zemětřesení u Sumatry v prosinci 2004 se – mylně - předpokládalo, že k mimořádně silným zemětřesením (o magnitudu 9 a výše) může dojít jenom v oblastech subdukce mladé oceánské litosféry, která je relativně teplá a nedostatečně zkonsolidovaná. Tento předpoklad pak definitivně vyvrátilo japonské zemětřesení z letošního března; pacifické dno východně od japonského pobřeží je totiž tvořeno mimořádně starou oceánskou litosférou. Několik desetiletí relativního seismického klidu, předcházejících dvěma výše zmíněným zemětřesením, sumatranskému a japonskému, vedlo k vytěsnění možných mezních scénářů následků nejsilnějších otřesů z paměti. Podobně je tomu se silnými sopečnými výbuchy – v moderní historii, od počátku 19. století, bylo celosvětové společenství extrémních sopečných jevů ušetřeno. Je naše úsilí včas odhadnout nadcházející silné erupce dostatečné?

11) Ničivá zemětřesení uplynulé dekády: obavy se naplnily

Nebývalý rozvoj přístrojové techniky, téměř neomezené možnosti počítačů a snadná dostupnost prakticky jakékoli geologicky významné lokality pro terénní výzkum vedly v posledním desetiletí mj. k velmi kvalifikovanému odhadu budoucího chování aktivních zlomových systémů v oblastech vysoké pravděpodobnosti vzniku silných zemětřesení. Zemětřesení v Tureckém Izmitu 1999, na Sumatře 2004, v Číně 2008, na Haiti a v Japonsku 2011 měly v tomto ohledu jedno společné – odborníci na nevyhnutelnost silného zemětřesení, resp. na vysokou pravděpodobnost katastrofálních následků upozorňovali předem na základě nezpochybnitelných geologických poznatků. I přes prokazatelný vědecký pokrok je tak bilance důsledků silných zemětřesení v uplynulých deseti letech nejhorší v historii. Pokud společnost zásadně nezmění svůj přístup k tomuto problému, budou ničivé důsledky silných zemětřesení dosahovat stále větších rozměrů.

12) Proč a jak sopky soptí aneb tektonické procesy a sopečné  erupce

Výjimečnost Země ve sluneční soustavě spočívá mj. v tom, že její pevný obal – kůra a litosféra – průběžně zaniká a znovu se vytváří. Země má aktivní deskovou tektoniku, jejíž oba hlavní, protikladné procesy – rifting na oceánských hřbetech a subdukce – mají za následek intenzivní sopečnou činnost. Hlavním důsledkem deskové tektoniky je recyklace horninového materiálu, při níž hraje vulkanismus zásadní úlohu. Jednotlivé sopky se chovají podle toho, jaké procesy je formovaly; zásadní úlohu přitom hraje hustota (viskozita) mamgatu, kterým je sopka zásobována. Sopečná činnost má zpravidla za následek mj. vznik zemětřesení. Zemětřesení vyvolaná sopečnou činností jsou nejrůznějších typů a příčin; jejich analýza patří k základním předpokladům úspěšné předpovědi charakteru následné sopečné činnosti.

13) Richterova stupnice – fakta a mýty aneb jak jinak a lépe měřit zemětřesení

V r. 1935 představil americký seismolog Charles Richter metodu, pomocí níž je možné na základě analýzy záznamu seismických vln, tzv. seismogramu, ocenit velikost příslušného zemětřesení jediným číslem, které bylo nazváno po vzoru astronomů magnitudo. Tuto metodu vyvinul pro porovnávání běžných, tedy zpravidla nikoli ničivých, kalifornských zemětřesení. I přes zásadní příspěvek dalších vynikajících seismologů první poloviny 20. století – Kiyoo Wadatiho a Beno Gutenberga – se pro takové ohodnocení síly zemětřesení vžil termín Richterova stupnice. Bylo by tedy korektní jejich jména do názvu stupnice připojit; závažnější problém s používáním Richterovy stupnice však tkví jinde. S její pomocí totiž nelze z principiálních důvodů správně ohodnotit silná zemětřesení. Přednáška tento nedostatek Richterovy stupnice vysvětlí, představí moderní způsoby určování síly zemětřesení a seznámí posluchače s dalšími dvěma parametry, jež jsou pro jeho účinky zásadní – s mechanismem zemětřesení, který udává, jakým způsobem se sousední horninové bloky vůči sobě při zemětřesení pohybovaly, a s rychlostí uvolňování energie. To vše bude vysvětleno mj. na příkladech mimořádně silných zemětřesení poslední doby - u Sumatry v letech 2004 a 2012 a u Japonska v r. 2011. Přednáška rovněž připomene, kde a jak silná zemětřesení můžeme očekávat u nás v České republice.

14) Subdukce jako časově nespojitý proces (pro pokročilé) - výsledky analýzy prostorového rozložení ohnisek zemětřesení v jihovýchodní Asii

Prostorové rozložení zemětřesných ohnisek odráží především současný stav tektonického napětí a geologickou stavbu; za příznivých okolností však vypovídá i o minulých tektonických procesech. To platí především v subdukčních zónách, kde ke hlubokým zemětřesením dochází v prostředí, které se v minulosti nacházelo v blízkosti zemského povrchu. Za určitých předpokladů lze tedy průběh subdukčního procesu z rozložení zemětřesení rekonstruovat. Oblast jv. Asie je ke studiím tohoto typu velmi vhodná, neboť četnost výskytu zemětřesení je zde mimořádně vysoká. Specifický průběh zemětřesné činnosti, podporující představu nespojité subdukce, jsme v jv. Asii dosud pozorovali ve dvou oblastech na rozhraní Indoaustralské a Euroasijské desky. Jižně od Jávy svědčí intenzivní mělká zemětřesná činnost jižně od hlubokomořského příkopu o recentním vzniku nové subdukce; v oblasti oblouku Banda je z jedinečně komplikovaného obrazu středně hluboké zemětřesné činnosti patrný sled několika na sebe navazujících epizod subdukce a kolize.

15) Mimozemské sopky, aneb krátká exkurze po Sluneční soustavě

Sopky patří mezi jeden z nejvíce fascinujících projevů Země těšící se širokému zájmu jak laické, tak i odborné veřejnosti. S rozvojem vesmírných letů jsme získali možnost podívat se na povrch jiných těles Sluneční soustavy a spatřit, že sopečná činnost hrála významnou roli ve formování jak planet, měsíců tak i některých velkých asteroidů. V rámci přednášky se vydáme po stopách sopečné činnosti na jednotlivých tělesech, krátce se zastavíme na povrchu Merkuru, Venuše a pozemského Měsíce. Více se zaměříme na povrch Marsu, kde se nachází jak Olympus Mons, největší známá sopka Sluneční soustavy, tak i celá škála dalších sopečných těles různorodých tvarů. Neopomeneme ani návštěvu Jupiterova měsíce Io. Místa, kde podobně jako na Zemi pozorujeme aktivní projev sopečné činnosti. Stranou nezůstanou ani ledové měsíce ve vnější části Sluneční soustavy, na jejichž povrchu se můžeme setkat s procesem, tzv. kryovulkanismem, během kterého je do okolního prostoru vyvrhován chladný materiál namísto roztavené horniny.

Sopka Tharsis Tholus na Marsu

Sopka Tharsis Tholus v oblasti Tharsis na Marsu, snímek THEMIS.

16) Barevný svět hornin - horniny pod mikroskopem

Pohled na horninu v polarizačním mikroskopu nám přináší velké množství základních informací při poměrně nízké časové a finanční náročnosti na přípravu horninových vzorků a na provozování přístroje. Polarizační mikroskopie je tak již přes sto padesát let hojně používána geology různých specializací k popisu minerálního složení a stavby hornin. V rámci přednášky je představen optický polarizační mikroskop a na příkladu reálného vzorku horniny jsou ukázány optické a strukturní vlastnosti minerálů sloužící k jejich rozpoznání (barva, tvar, pleochroismus, štěpnost, interferenční barva, úhel zhášení) a v důsledku také k pojmenování zkoumané horniny. Představovaný mikroskop je navíc nadstandardně vybaven pro pozorování prázdného prostoru v horninových vzorcích nasycených fluorescenční pryskyřicí. Posledně zmíněná technika je pro neodbornou veřejnost zvlášť přitažlivá neboť efektně zobrazuje síť mikrotrhlin a mikropórů v hornině a kromě vizuálně líbivých obrazů představuje odrazový můstek pro vysvětlení vlivu prázdného prostoru a zejména mikrotrhlin v hornině na její vlastnosti jako jsou pevnost a propustnost, které jsou klíčové pro aplikovaný geologický výzkum např. ve vztahu k úložištím jaderného odpadu nebo k produkci geotermální energie. Po celou dobu přednášky je obraz z mikroskopu promítán na monitor i na nástěnné plátno a ke konci přednášky si účastnící mohou pod odborným dohledem vyzkoušet manipulaci s mikroskopem a položit související dotazy.