V pondělí 3. dubna 2017 došlo v Botswaně, v jižní části afrického kontinentu, k silnému zemětřesení o magnitudu 6,5. Svou velikostí je toto zemětřesení srovnatelné např. s ničivými zemětřeseními ve střední Itálii v loňském roce. Během následujícího týdne vznikly prakticky na stejném místě čtyři slabší, ale nikoli zanedbatelné, dotřesy o síle 4,6; 4,0; 5,0 a 4,6 s hloubkami ohnisek od 10 do 20 kilometrů (údaje podle European-Mediterranean Seismological Centre). Vznik silného botswanského zemětřesení je pro odborníky velkým překvapením, a to z několika důvodů:
-
oblast Botswany je geologicky velmi stará a dosud nikdy v historii přístrojových měření (přibližně posledních 100 let) zde k žádnému silnému zemětřesení (tj. o magnitudu > 5) nedošlo;
-
ohnisko zemětřesení leželo v hloubce přibližně 30 km, tj. ve spodní kůře, kde pro vznik zemětřesení nejsou vhodné podmínky;
-
zlomová plocha, na níž k zemětřesení došlo, má ve srovnání se známými geologickými strukturami neobvyklou orientaci.
Zemětřesení nezpůsobilo žádné výraznější škody především proto, že k němu došlo pod velmi řídce osídlenou oblastí, a také proto, že jeho ohnisko se nacházelo podstatně hlouběji, než tomu bylo u zemětřesení v Itálii v srpnu roku 2016. Zdánlivě se tedy jednalo o společensky málo významný jev, proč tedy zaujalo odborníky po celém světě? Botswanské zemětřesení je totiž vzácným příkladem toho, co se může odehrát v oblasti, kde je geologická aktivita utlumena již stovky miliónů let. Podobně geologicky klidnou oblastí je i náš Český masív s tím rozdílem, že oblast Botswany byla geologicky zformována mnohem dříve, a tudíž by měla být i podstatně klidnější. Vyvstává proto nepříjemná otázka, zda i v Českém masívu nemůže dojít k podobně silnému zemětřesení jako v Botswaně 3. dubna 2017.
Obr. 1 Mapa rozložení zemětřesení v Africe v období 1960 – 2016. Epicentrum dubnového zemětřesení je vyznačeno červenou hvězdou.
Zemětřesení pod africkým kontinentem jsou vázána především na dvě oblasti (obr. 1). Na severu Afriky, severně od pohoří Atlas podél jižního pobřeží Středozemního moře (zejména Alžír, Tunis), je příčinou zemětřesné činnosti pohyb africké a euroasijské litosférické desky vůči sobě navzájem (tzv. konvergentní rozhraní). Podobně je tomu i v Itálii, podél pobřeží Jaderského moře a v Řecku. Na východě Afriky probíhá naopak rozpínání zemské kůry, které souvisí s rozbíhavým pohybem horninových bloků. Důsledkem je výrazná zemětřesná a sopečná činnost a specifická morfologie tamního zemského povrchu – systém rozsáhlých prohlubní, tzv. riftových údolí, často vyplněných jezery (např. Tanganika, Malawi). Méně významnou zemětřesnou oblastí, a to jak do počtu, tak do síly zemětřesení, je střední část Jihoafrické republiky, kde většina zemětřesení vzniká jako důsledek dlouhodobé intenzivní těžby nerostných surovin.
Pro silná zemětřesení téměř bez výjimky platí, že vznikají v blízkosti rozhraní vzájemně se pohybujících litosférických desek. Území Botswany je však od takových rozhraní velmi daleko, mnoho set kilometrů. Geologicky se navíc jedná o staré, konsolidované území, které bylo zformováno v geologických epochách archaika a proterozoika, tj. ještě před u nás dobře známými prvohorami. Nejbližší v současné době tektonicky aktivní geologickou strukturou je jižní větev výše zmíněného východoafrického riftového systému zasahující do Mosambiku a jihozápadní větev tohoto systému zasahující k severním hranicím Botswany. Obě tyto struktury se nachází v uctivé vzdálenosti mnoha set kilometrů od epicentra dubnového zemětřesení (obr. 2). Přestože i Botswana je, podobně jako Jihoafrická republika, územím, kde na mnoha místech probíhá intenzivní těžba nerostných surovin, vzhledem ke značné hloubce ohniska zemětřesení je těžba surovin jako jeho příčina prakticky vyloučena.
Obr. 2 Východoafrický rift a s ním spojená zemětřesná činnost. Epicentrum dubnového zemětřesení je vyznačeno červenou hvězdou.
Z analýzy záznamů seismických vln (seismogramů) vyplývá, že příčinou dubnového zemětřesení byl tzv. pokles – posunutí nadložního bloku podél zlomu směrem dolů (obr. 3).
Obr. 3 Schéma poklesových pohybů na zlomech s vyznačením napětí, které poklesy způsobuje (růžové šipky na okrajích diagramu).
Takovýto vzájemný pohyb horninových bloků odpovídá tomu, co se odehrává na východoafrickém riftu. Je tedy pravděpodobné, že zemská kůra pod celou Botswanou je podrobena roztahování, tj. tahovému napětí, jak to naznačují šipky na okrajích obrázku číslo 3. Co však parametrům východoafrického riftového systému neodpovídá je orientace zlomové plochy dubnového zemětřesení v zemské kůře. Aktivní zlomová plocha neleží ve směru nejbližší jihozápadní větve riftového systému (směr SV – JZ), ale kolmo na něj, jak plyne z diagramu, který seismologové k zobrazení polohy zlomu v zemské kůře používají (obr. 4).
Obr. 4 Diagram tzv. mechanismu zemětřesení v Botswaně, 3. 4. 2017, Mw 6,5.
K vysvětlení celého diagramu zde není v tuto chvíli prostor, pro zlomovou plochu v tomto případě nicméně platí, že je orientována ve směru osy bílého segmentu, tj. ve směru SZ – JV. Tento směr neodpovídá ani uspořádání výchozů (odkryvů) sopečných hornin (obr. 5).
Obr. 5 Uspořádání výchozů sopečných hornin v jižní části Afriky s vyznačením jejich stáří vs. mechanismus dubnového zemětřesení v Botswaně. Epicentrum dubnového zemětřesení je vyznačeno červenou hvězdou.
Jak upozornil ve svém internetovém příspěvku z minulého týdne seismolog Stephen Hicks z University of Southampton, v tektonice Botswany se takto orientované struktury nevyskytují s jedinou výjimkou, a tou je rozhraní dvou velmi starých horninových bloků, kratonu Kaapvaal a kratonu Zimbabwe (obr. 6). (Pozn.: Kraton je rozsáhlá stabilní strukturní jednotka zemské kůry).
Obr. 6 Porovnání polohy rozhraní kratonů Kaapvaal a Zimbabwe s mechanismem dubnového zemětřesení v Botswaně. Epicentrum dubnového zemětřesení je vyznačeno červenou hvězdou.
Toto rozhraní je však velmi staré, přibližně jednu miliardu (!) let. Navíc v době, kdy bylo před onou miliardou let aktivní, se oba kratony vůči sobě pohybovaly vstřícně, za vzniku přesmykových zlomů a na nich přesmykových zemětřesení – tedy s opačným pohybem horninových bloků, než tomu bylo během dubnového poklesového zemětřesení. Vznik dubnového zemětřesení je tedy možné interpretovat tak, že pod vlivem v současné době působícího tahového napětí došlo k oživení zlomových ploch mezi oběma výše zmíněnými kratony, ovšem v opačném smyslu než v geologické minulosti, kdy se tvář jižní části afrického kontinentu formovala.
Dubnové zemětřesení v Botswaně je příležitostí, aby naši odborníci na geologii a geofyziku zvážili, která rozhraní starých geologických struktur Českého masívu by za současného stavu tektonického napětí ve střední Evropě a při současném stupni využívání nerostných surovin mohla být aktivována jako možný zdroj zemětřesné činnosti, a případně iniciovat výzkumné projekty k lepšímu poznání takovýchto rozhraní.
RNDr. Aleš Špičák CSc.