Úspěch české vědy: Tajemství „Pravčických bran“ odhaleno

Jak vznikla Pravčická brána? Podobné pískovcové útvary jsou po celém světě: skalní brány Arches v Utahu, sloupky ve Venezuele, ale i „sochy“ či věže v Adršpachu nebo Českosaském Švýcarsku. Přestože se jejich vznikem zabývali mnozí geologové, nedokázali vysvětlit, jak se rodí. Od neděle je vše jinak.

Národní přírodní památka Pravčická brána se nachází na území Národního parku České Švýcarsko. Vznikla v kvádrových pískovcích křídového stáří. | na serveru Lidovky.cz | aktuální zprávy Národní přírodní památka Pravčická brána se nachází na území Národního parku České Švýcarsko. Vznikla v kvádrových pískovcích křídového stáří. | foto: MAFA - Karel PešekČeská pozice
Národní přírodní památka Pravčická brána se nachází na území Národního parku České Švýcarsko. Vznikla v kvádrových pískovcích křídového stáří. | na serveru Lidovky.cz | aktuální zprávy

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.

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.

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.“

Diskuse neobsahuje žádné příspěvky.