S řešením „záhady“ přišel českoamerický tým vědců, jejichž studii 20. července publikoval elitní časopis Nature Geoscience, který patří do rodiny titulů vydavatelství Nature.
Pískovcová skála se vlastně chová ,inteligentně‘: zbavuje se nepotřebného materiálu, který ohrožuje její stabilitu, a ponechává si nosné prvky |
„Pískovcová skála se vlastně chová ,inteligentně‘: zbavuje se nepotřebného materiálu, který ohrožuje její stabilitu, a ponechává si nosné prvky. Důležitý je tlak; rychlost eroze i zvětrání se zpomalují s rostoucím stlačením,“ tvrdí vědci z Přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy, Geologického ústavu a Ústavu struktury a mechaniky hornin Akademie věd.
Devítičlenný tým vedený Jiřím Bruthansem nezformuloval jen hypotézu vzniku skalních útvarů, ale také ji experimentálně prokázal. „Vytvořili jsme všechny typické skalní útvary: brány, převisy, okna či sloupy,“ řekl ČESKÉ POZICI Michal Filippi, jenž se na experimentech podílel.
Vzrušující podívaná
Výzkumníci provedli stovky pokusů. Při nich záměrně narušené pískovce ponořovali do vody a materiál zatěžovali. To, že tlak v kombinaci s porušením pískovce puklinami je klíčovou silou a dává skalním formám tvar, pak potvrdily i počítačové modely.
Výsledek „hrátek“ se střelečským pískovcem – perfektní experimentalní brána, vytvořená opakovaným zaplavováním zatíženého bloku s obdélníkovým otvorem.
„Pro samotné pokusy však bylo klíčové najít vhodný materiál. Bylo to docela těžké. Kolega Bruthans k tomu objevil unikátní pískovec z lomu Střeleč v Českém ráji, který nemá cementaci a jehož zrnka jsou volnější,“ uvedl pro ČESKOU POZICI docent David Mašín. Díky předchozímu výzkumu a odběru vzorků firmou Sklopísek Střeleč pak bylo možné v nádobách s vodou vytvořit rychlou simulaci jinak dlouhodobého geologického procesu. Aby vědci prokázali, že nejde jen o české specifikum, využili potom i podobný druh pískovce z Anglie.
„Bylo vzrušující sledovat, jak takové útvary vznikají. Některé pak vypadaly úplně stejně jako skutečné brány v americkém Arches,“ říkají vědci o „zrychleném“ tvoření, které jinak trvá miliony let. Kruh s naříznutým křížem se jim přirozeně měnil ve skalní okno, zatížený pískovec zase vytvořil jakousi „roznožku“ – podobnou branám v národních parcích.
„Pokud je skalní blok rozčleněn horizontální puklinou nebo vrstevní plochou, tlakové pole tuto diskontinuitu obloukovitě obtéká, stejně jako obtéká překážku voda v řece. Okolí pukliny se rychle rozpadá a vzniká brána, která je už ale mnohem stabilnější a rozpadá se velmi pomalu,“ vysvětlují autoři v časopise s vysokým impakt faktorem.
Zájem z celého světa
Dřívější práce věnované pískovcovým útvarům byly spíše popisné: sledovaly známé erozní procesy a vliv mrznoucí či tekoucí vody. Nevysvětlovaly však, jak v přírodě vznikne tak dokonale vykroužený oblouk či sloup anebo proč stojí skalní hřiby. „My jsme našli řídicí mechanismus. I proto jsme článek nabídli k publikaci do časopisu Nature Geoscience,“ vypráví Filippi. Studie českých vědců je velmi obsáhlá; přílohou pětistránkového článku je totiž doplňující zpráva, jež detailně popisuje pravidla vzniku skalních útvarů.
Snímek Delicate Arch v Utahu z dálky ukazuje, jak stabilní musí být tento útvar, když „přežil“ erozi takového rázu, že celé okolí brány je již pryč.
Pískovcová skála je propojena v jeden celek tlakovým polem skrze vzájemně se dotýkající zrna a zatížení, jehož zdrojem je hmota skály a gravitační pole. Právě gravitačně generované tlakové pole koordinuje rozpad pískovce. Kde je stlačení nízké, tam eroze postupuje rychleji. A naopak vyšší tlak (odborně „napětí“) erozi brzdí a zpomaluje rozpad kamene.
Tyto poznatky by bylo možné využít i v praxi: například při ochraně kulturních památek, jako jsou slavný skalní chrám Petra v Jordánsku, ale třeba i tuzemské gotické památky postavené z pískovce. „Je skvělé, že se na našem výzkumu podílelo tolik odborníků s různou specializací,“ říká Mašín, sám inženýrský geolog, o týmu, v němž byli hydrogeologové, odborník na mechaniku, mineralogové i geomorfologové.
Ve výzkumu budou pokračovat. Po vydání významné studie se dá očekávat značný zájem o jejich práci z celého světa. A to nejen od kolegů vědců, ale i novinářů – jde o velmi atraktivní téma, jak propagovat geologii. Docent Mašín říká: „Jiří Bruthans, jenž přišel s původní myšlenkou a celý výzkum koordinoval, už má v e-mailové schránce mnoho žádostí o rozhovor. Píší z BBC News, Science News, New Scientist a dalších médií.“
