Subsidencia

Subsidencia je v geológii poklesávanie väčšej časti zemského povrchu, ktoré má za následok zvýšenú akumuláciu sedimentov. Môže byť spôsobená rôznymi procesmi, ale obvykle znamená vytvorenie prehĺbených oblastí, v ktorých sa hromadia sedimenty. Jej výsledkom môže byť vznik sedimentačných panví alebo transgresie morí.

Značky na stĺpe ukazujú približnú výšku zemského povrchu v rokoch 1925, 1955 a 1977. Subsidencia v San Joaquin Valley v Kalifornii bola spôsobená nadmerným čerpaním podzemnej vody.

V inžinierskej geológii môže byť chápaná aj ako geohazard, ohrozujúci stavby a ľudí.

Príčiny vzniku

Zemský povrch môže poklesávať z najrôznejších príčin. Medzi prirodzené dôvody patrí rozpúšťanie hornín v podloží, pokles hladiny podzemnej vody, kompakcia sedimentov a tektonické procesy, predovšetkým extenzia - vznik poklesových zlomov. K poklesu zemského povrchu môže dôjsť aj v dôsledku umelých zásahov ako je poddolovanie povrchu pri banskej činnosti, nadmernom zaťažení stavbami, či po vyťažení ropy alebo nadmernom čerpaní podzemnej vody[1] a na rozdiel od prirodzenej subsidencie jej možno predchádzať. Pri vzájomnej súčinnosti prirodzenej subsidencie a umelých negatívnych zásahov môže dochádzať k veľmi rýchlej subsidencii, v oblasti mesta Ravenna až 110 mm ročne.[2] Uvedené procesy sú iba rámcové, umelo ohraničené, no v prírode, hlavne pri vzniku poklesávajúcich štruktúr ako sú sedimentačné panvy, kde hrúbka sedimentov naznačuje, že tu dochádza ku komplexným dejom a subsidencia v nich je spôsobená viacerými faktormi súčasne. Zvlášť sa rozoznávajú tieto tri typy subsidencie[3]:

  • Izostatická subsidencia je spôsobená napínaním kôry, ktoré sa bude prejavovať jej stenčením, extenziou a jej poklesávaním, ktoré sa môže prejavovať aj na hrubokôrovej úrovni (thick-skin).
  • Flexúrna (ohybová) subsidencia je dôsledkom elastického ohybu litosféry. K takýmto procesom dochádza pri zaťažení litosféry, ktorá sa ohýba a vytvára tak poklesnutý akumulačný priestor pre sedimenty. V prípade veľmi pevných tektnických platní dochádza iba k malému ohybu a takto vzniknuté panvy sú plytké ale môžu byť plošne rozľahlé. Na platniach so slabou kôrou dochádza pri ohybe k vzniku úzkych ale hlbokých panví - predhlbní ako sú napr. karpatská predhlbeň, alebo Alpská molasová panva.
  • Termálna subsidencia vzniká pri zmene teplotného režimu litosféry, tento typ síce môže byť radený k izostatickej subsidencii, ale poklesávanie je spôsobené zmenou teploty a nie mechanickým napätím. Dochádza k nej iba v oblastiach, ktoré boli predtým zohriate vyšším teplotným tokom. Pri chladnutí dochádza k zmršťovaniu kôry, poklesávanie je potom rovné termálnemu výzdvihu počas predošlej fázy ohrievania.[4]

Rozpúšťanie minerálov

K subsidencii často dochádza v dôsledku rozpúšťania minerálov, ktoré sú ľahko rozpustné vo vode. K tomu dochádza napr. v krasových oblastiach pre ľahkú rozpustnosť kalcitu, ktorý tvorí prevažnú časť vápencov. V dôsledku odnosu minerálov vodou dochádza k vzniku voľných priestorov, ktoré sa môžu prepadávať alebo vytvárať priestor pre usadzovanie nových sedimentov. Príkladom takýchto voľných priestorov sú v krasových oblastiach jaskyne. Medzi ďalšie minerály a horniny, ktoré sú náchylné na rozpúšťanie vodu prenikajúcou z povrchu sú aj evapority (halit, sadrovec), spraš a iné.

Kompakcia

Sedimenty pri svojom vzniku nevypĺňajú priestor dokonale, v ich štruktúre sa nachádza voľné miesto, ktoré vytvára póry. Póry sú nezriedka vyplnené vodou, ktorej únik zo sedimentu môže spôsobiť výrazné zmeny objemu hornín. Porozita novo vzniknutých sedimentov často dosahuje hodnotu až 80 %. Veľmi výrazne sú týmto javom postihnuté hlavne ílovité horniny. Ílové minerály patria medzi fylosilikáty, teda rad minerálov, ktoré majú tendenciu sa usporiadavať do vrstiev. Pri kompakcii dochádza k zmene orientácie zŕn a zníženiu pórovitosti, čo spôsobí zmenšenie jej objemu, z ílovcov sa tak môžu stať ílovité bridlice. Tieto deje spôsobujú pokles povrchu sedimentačnej panvy, ktorý môže byť v niektorých prípadoch iba v dôsledku kompakcie pomerne značný, napríklad v oblasti delty rieky Mississippi.

Tektonická subsidencia

Príčinou absolútnej subsidencie rozsiahlych území na zemskom povrchu môže byť extenzia litosféry, spojená so vznikom poklesových zlomov. Tieto zlomy môžu vznikať gravitačným skĺzavaním, ohýbaním (vyklenutím) kôry, pri ktorom dochádza na vonkajšej strane namáhaného oblúku k rozťahovaniu a poklesávaniu. Poklesové zlomy môžu byť vyvolané aj natavením, kolapsom alebo únikom duktilného materiálu podložia[5]. Pri vzniku násunov alebo prešmykov môže byť zaznamenaná tzv. relatívna subsidencia, kedy nedôjde k skutočnému poklesu oblasti, ale iba výzdvihu okolitých oblastí, ktorý sa môže prejaviť v horninovom zázname podobným spôsobom. (Rovnako dochádza k relatívnemu poklesu pri výzdvihu.)

Poklesávanie poddolovaných oblastí

Pri podzemnej banskej činnosti zostáva po vyťažení pod povrchom množstvo prázdnych priestorov. V dôsledku narušenia pôvodnej výstuže týchto podzemných stavieb postupne dochádza k ich prepadávaniu, ktoré sa môže prejavovať aj na povrchu. Zvislé pohyby pri prepadnutí stropov podzemných banských priestorov obvykle nepôsobia väčšie škody alebo ohrozenie rozsiahlych oblastí. Výnimkou sú hlavne rozsiahle staré banské oblasti, ktorých údržba je komplikovaná, na Slovensku napr. Banská Štiavnica[6], kde prepadávanie môže ohroziť i centrum mesta. Niektoré podzemné bane často nemôžu byť jednoducho zasypané pretože odvodňujú iné podzemné priestory.

Poklesávanie po vyťažení podzemnej vody alebo uhľovodíkov

Voda, ale aj zemný plyn a ropa sa vyskytujú v horninovom prostredí v póroch priepustných vrstiev ako v špongii. Po vyťažení uhľovodíkov, alebo pri nadmernom čerpaní podzemnej vody (zásoby podzemnej vody sa obvykle obnovujú prísunom vody zo zrážok) môže tiež dochádzať k rozsiahlym poklesom oblastí v nadloží rezervoárov. Vo niektorých oblastiach bolo takéto poklesávanie prerušené po tom, čo do vyťažených ropných vrtov začali pumpovať vodu.

Referencie
  1. Rui Ma, Yanxin Wang, Teng Ma, Ziyong Sun, Shilong Yan, 2006: The effect of stratigraphic heterogeneity on a real distribution of land subsidence at Taiyuan, northern China. Environmental Geology, 50, s. 831–846
  2. Teatini, P., Ferronato, M., Gambolati, G., Bertoni, W., Gonella, M., 2005: A century of land subsidence in Ravenna, Italy. Environmental Geology, 47, s. 831–846
  3. Stüwe, K., 2007: Geodynamics of the lithosphere. Springer, Berlin, 493 s.
  4. HUTSON, P., MIDDLETON, J., MILLER, D., WALLENSTEIN, A. Structural Geology of Sedimentary Basins: Sedimentary basins in extension zones - Thermal Subsidence [online]. School of Geosciences, University of Sidney, Sidney, 2003, [cit. 2009-09-21]. Dostupné online.
  5. Marko, F., Jacko, S., 1999: Štruktúrna geológia I (Všeobecná a systematická). Vydavateľstvo Harlequin, Košice, 180 s.
  6. FAJČÍKOVÁ, Kveta. Šachta Mária pohrozila, brala zem aj stromy [online]. sme.sk, streda 6. 5. 2009 18:31, [cit. 2009-09-21]. Dostupné online.
Portál vedy o Zemi
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.