Okna do nitra Země

O dvou kůrkách

Už první pohled na glóbus odhalí pozoruhodnost povrchu Země – část je pokryta souší a část oceány. Toto pozorování stojí na hlubším základu: oblasti povrchu, které tvoří dna oceánů, jsou oproti souši morfologicky daleko nižší. Kdyby byl povrch Země všude podobně vysoký, byl by celý pokryt vodou a to by mělo závažné důsledky – pozemský život by měl patrně výrazně jinou podobu a dalo by se uvažovat o mnoha dalších důsledcích. 

Dvojakost zemského povrchu vychází z dvojího druhu zemské kůry, rozlámané do dílčích litosférických desek dláždících povrch Země. Dna oceánů tvoří kůra tzv. oceánského typu. Ta je poměrně tenká, typicky kolem 7 km mocná a složená převážně z tmavých vyvřelých hornin – bazaltů neboli čedičů.

Zbylou asi třetinu povrchu pokrývá kůra kontinentálního typu, kterou mořská hladina zakrývá jen v jejích okrajových částech. Ve své mnohem větší mocnosti, nějakých 25–40 km (ale někdy i 70 km), obsahuje neuvěřitelnou pestrost složení a horninových typů. A právě obrovský rozdíl v mocnostech obou typů kůry může za rozdílné výšky povrchu a za to, že tenčí, a tudíž nižší z obou typů je pokryt oceány. 

Obří hory 

Z mořského dna vyrůstají až nad hladinu jakési hory, které se nám lidem jeví jako ostrovy. A nejsou to hory ledajaké. Například Mauna Kea na největším ostrově Havajského souostroví svojí výškou od úpatí výrazně překoná i nadmořskou výšku Mount Everestu. Jak se ale stane, že na oceánském dně, obvykle několik kilometrů pod mořskou hladinou, vyroste hora takovýchto rozměrů? 

Může za to vulkanická činnost a právě prostřednictvím ní nám ostrovy umožňují nahlédnout hluboko pod zemskou kůru, do zemského pláště. Aby totiž sopka – v první fázi podmořská – mohla fungovat, potřebuje neustálý přísun dávek roztavené horniny – magmatu. Magma v našem případě vzniká tavením jinak pevných materiálů zemského pláště. Rozdílná příčina a způsob tavení v zemském plášti vedou ke vzniku dvou odlišných typů vulkanických ostrovů, vyprávějících dva odlišné příběhy z vnitřního života naší planety. 

Mechanizmus vzniku

Abychom pochopili proces vzniku ostrovů, musíme se podívat hlouběji do zemského nitra. Na základě studia šíření zemětřesných vln víme, že pod zemským pláštěm se nachází kovové jádro, jehož vnější část je v tekutém stavu. Právě jádro má z celého zemského tělesa nejvyšší teplotu. V místě kontaktu jádra s pláštěm je tedy plášť výrazně ohříván.

Jak víme z fyziky, zahříváním se látky obecně rozpínají a stávají se lehčími. Lehčí hmoty jsou vytlačovány vzhůru. Horké části pláště tak putují směrem k povrchu v podobě tzv. plášťových plum. Podobný jev můžeme snadno pozorovat třeba v kuchyni. Při vaření polévky hrnec zahříváme plotnou na spodní straně, což polévku nutí k proudění. Plášť to má ve srovnání s polévkou trochu těžší – jedná se o látku v pevném stavu, která se jen velmi neochotně deformuje. Není snad třeba zdůrazňovat, že celý pohyb je v lidských měřítcích extrémně pomalý.

Jak se stoupající horký plášťový materiál dostává do nižších hloubek, klesá tlak, kterému je vystaven vlivem zatížení nadložními horninami, svou vysokou teplotu si však nadále udržuje. V hloubce kolem 100 km pod dnem oceánu tlak poklesne natolik, že se dosud pevná hmota začne částečně tavit – nikoliv kvůli zvýšení teploty, jak by nám napovídala intuice, ale kvůli poklesu tlaku. Tento jev označujeme jako dekompresní tavení.

Hotspoty

Zatímco působením vysokého tlaku byly atomy tvořící hmotu pláště nuceny i za vysoké teploty zaujmout pravidelné uspořádání typické pro pevné (krystalické) látky, s poklesem tlaku se tato struktura rozpadá a vzniká tekutina – magma. Magma je ještě lehčí než horký plášť, a tak stoupá k povrchu ještě efektivněji. Jakmile ho dosáhne, dochází k sopečné erupci a vznik ostrova může začít.

Vulkanickou aktivitu vázanou na působení plášťové plumy označujeme jako hotspot. Je-li situována v oblasti oceánské kůry, obvykle vede ke vzniku ostrovů (např. Havaj, Réunion nebo Azory) nebo podmořských hor. Litosférické desky dláždící povrch Země jsou v pomalém pohybu – posouvají se vůči zemskému plášti, a tím i vůči plášťovým plumám. Hotspoty se tak po zemském povrchu (oceánském dně) pomalu pohybují a zanechávají stopu v podobě lineárního řetězce ostrovů, jehož směr ukazuje na pohyb litosférické desky.

Na střetu desek

Zde bychom mohli skončit – zdá se, že vzniku ostrovů už rozumíme. To je ale jen půlka příběhu. Kromě vulkanických ostrovů vázaných na „horké skvrny“ známe ještě vulkanické ostrovy vznikající podél hranic litosférických desek, tzv. ostrovní oblouky, jakými jsou například Aleuty, Kurily nebo Mariany. Zde dochází ke vzniku magmatu napájejícího jejich vulkány zcela jiným mechanizmem – v důsledku podsouvání jedné litosférické desky pod druhou. Jedná se o proces, který doslova hýbe světem, a zasloužil by si proto samostatnou kapitolu.