Sciencemag.cz
Doporučujeme
Vznik vápencového krasu, tedy krasových jevů na povrchu i v podzemí, je spojen s typickou vlastností vápenců – jejich rozpustností. Přitom rozpustnost kalcitu (CaCO3), hlavního minerálu vápenců, je v čisté dešťové vodě jen velmi malá. Aby voda kalcit lépe rozpouštěla, musí být výrazněji nasycena nějakou další složkou, až potom se z ní stane silnější „rozpouštědlo“. Zdaleka nejčastější je nasycení vsakující se vody oxidem uhličitým (CO2) v půdě. V pórech půdy, tedy v půdním vzduchu, je CO2 až 100× více než v běžné atmosféře, protože zde půdní mikroorganismy rozkládají humus. Když se srážková voda vsakující přes půdu nasytí CO2, stane se kyselou a při prvním kontaktu s kalcitem ho hned začne rozpouštět. Rozpustí ho právě tolik, aby se roztok dostal do chemické rovnováhy, přestal být kyselý, a tím se rozpouštění kalcitu téměř zastaví. Když se taková podzemní krasová voda dostane znovu do styku s běžnou atmosférou, tedy buď vyvěrá na povrch v krasovém prameni, nebo skapává ze stropu v dobře větrané jeskyni, celý proces se obrátí. Roztok se snaží chemicky přizpůsobit novým vnějším podmínkám s nižším obsahem CO2 v atmosféře, než byl v půdě. Oxid uhličitý se začne vydělovat z roztoku a dochází ke srážení kalcitu. Tímto mechanismem vznikají jak krápníky v jeskyních, tak i různé typy sladkovodních vápenců u krasových pramenů.
Co z toho plyne? Vznik jeskynní dutiny není vůbec jednoduchá věc! Vsakující se voda se v oblastech porostlých vegetací a s vyvinutým půdním profilem velkou měrou nasytí rozpuštěným kalcitem hned pod půdou a potom se jí už další vápenec příliš rozleptávat nechce. Navíc se do vápence s velmi malým podílem pórů, a takové vápence v Českém krasu převažují, velmi obtížně dostává. Vznik prvotního, jen desetiny milimetru nebo první milimetry širokého kanálku, kterým může voda v podzemí protékat, je proto záležitost na velmi dlouhou dobu, mnohdy na statisíce let! Často jsou při tom využity existující pukliny nebo zlomy, případně i dutiny v dřívějších kalcitových žilách. Jakmile je prvotní krasový kanálek dobře prostupný pro tekoucí vodu, jeho další rozšiřování se urychlí. Rychlost rozšiřování znovu naroste o několik řádů ve chvíli, kde se dutinou kromě vody dokáží pohybovat i různé kamínky a písek. Stěny se potom rozšiřují již nikoliv jen rozpouštěním (korozí) ale mnohem rychleji i obrusem (abrazí) stěn unášeným materiálem.
Síť cest, jimiž se v podzemí v krasu voda pohybuje, přitom není náhodná, vytváří si svoji vlastní organizaci, kdy se malé pukliny směrem do hloubky postupně spojují do větších krasových kanálků a následně strmě klesajících krasových komínů. Těmi voda teče až do úrovně blízkého údolního vodního toku. Zde se vytváří jeskynní patro, kterým potom voda proudí směrem ke krasové vyvěračce. Jindy stojí za vznikem jeskyně potok přitékající z nekrasového území, jenž se v místě styku s vápenci ztrácí v ponoru do podzemí, pokračuje podzemní cestou a časem opět vyvěrá na povrch v krasové vyvěračce. Tak vypadá zjednodušený klasický model vzniku a vývoje krasu, tak jak byl odpozorován hlavně v horských oblastech, kde je ovšem větší množství srážek i větší výškové rozdíly. Až do 80. let 20. století byla patrná snaha používat tento klasický model i na jeskyně Českého krasu. V jeskyních byla hledána vodorovná patra, zkoumána jejich souvislost s výškovými úrovněmi jednotlivých říčních teras, v oblasti byly hledány ponory a vývěry.
S objevy dalších jeskyní ale bylo zřejmé, že pro ně tento klasický model nevyhovuje. Nepodařilo se najít na větší vzdálenost propojené dutiny, které by byly sledovatelné od ponoru k vývěru. I poměrně velké jeskynní systémy mají chodby a dómy natěsnané na velmi malém prostoru – plán každé z jeskyní Českého krasu se půdorysně vejde do čtverce velkého 200 × 200 metrů. Většina jeskyní nemá žádná zřetelná, vodní hladinou kontrolovaná patra. Jejich chodby tvoří složitá trojrozměrná bludiště na malém prostoru s řadou uzavřených okruhů chodeb. Prostory jsou často ukloněné a sledují tektonické linie nebo vrstevnatost vápenců. Některé jeskyně mají při poměrně malém půdorysu značný výškový rozsah i přes 100 metrů a jejich nejhlubší části zasahují hluboko pod úroveň skalního dna údolí Berounky. Klasický model vzniku jeskyní se v Českém krasu ukázal jako nepoužitelný také díky datování podzemních vod, jež vystupují na povrch v krasových vyvěračkách. Ty mají v Českém krasu poměrně stálou vydatnost a voda zůstává v podzemí velmi dlouho, obecně více než 10 let. Tak se vyvěračky v klasickém krasu vůbec nechovají. Bylo třeba hledat jiný model vzniku jeskyní.
Od 80. let se názory krasových badatelů vydaly dvěma hlavními směry. Jedním z nich byla představa již zmíněného uplatnění termálních vod při vzniku jeskyní, včetně jejich míšení s vodami mělkého oběhu a oxidace termálních vod hluboké cirkulace. V okolí Srbska ale upřednostňujeme druhý model – vznik jeskyní související s vodami velkých vodnatých řek, které mají svá zdrojová povodí daleko mimo krasové území a krasem protékají napříč, v mírném podélném spádu. Tyto řeky byly včetně dnešní Berounky tak velké, že nemohly vytvořit jeskynní systémy typu ponor → jeskyně → vývěr. Ostatně pruhy vápenců Českého krasu jsou na to nedostatečně souvislé a přerušují je pásy nekrasovějících hornin. Jak tedy tyto řeky při vzniku jeskyní působily a dodnes působí?
Nový model vzniku jeskyní Českého krasu navrhli v letech 1999–2001 J. Bruthans a O. Zeman a předpokládali v něm vliv povodňových říčních vod. Model potvrdilo sledování hladin jeskynních jezer v jeskyních podél dnešní řeky Berounky v úseku od Tetína po Karlštejn v letech 2003–2004, jež prováděli H. Vysoká a J. Bruthans. V jeskynních jezerech byla umístěna automatická čidla, která průběžně shromažďovala údaje o výšce hladiny, teplotě vody a další údaje. Ukázalo se, že při vzestupu hladiny vody v Berounce, a to i když v Českém krasu vůbec nepršelo, se hladiny podzemních jezer vzdálených až stovky metrů od řeky začnou postupně se zpožděním hodin či dní zvyšovat, jak říční voda přes štěrky v říční nivě postupně proniká do dutin ve skalním masivu. Zde se může mísit s krasovými vodami, které v dutinách stály před povodní.
Při míšení dvou typů vod je často posilována rozpouštěcí schopnost vzniklé směsi, dochází k takzvané směsové korozi. Po poklesu povodně v řece se voda pomalu vrátí do říčního koryta a rozpuštěný vápenec odnese. Tento proces se opakuje nejen při větších povodních, ale při každém, i poměrně malém výkyvu výšky hladiny v řece. Při největších povodních jsou navíc přímo zaplavena ústí některých otevřených jeskyní a říční voda potom vstupuje do podzemí rychlým proudem. Pozorováno to bylo i přímo u Srbska, například při povodních v letech 1981 a 2002.
Sledování výšky hladin jeskynních jezer přineslo ještě jedno zajímavé pozorování. V zimním období se stávalo, že hladiny jezer v jeskyních stouply, aniž v oblasti pršelo či tál sníh a aniž by se zvýšil průtok Berounky. Příčinu se ale vypátrat podařilo. Při zámrzu řeky se vytváří nad ledovou celinou Klučického jezu v Karlštejně zácpa z plovoucích ker a ledové tříště, která zvyšuje hladinu vody v řece pod Srbskem i o více než jeden metr. I v tomto režimu říční voda pronikala do dutin ve skalním masivu v okolí údolí. Vliv ledových bariér v řece na tento proces vzniku jeskyní byl u Srbska prokázán poprvé na světě! Opět se tak potvrdilo, že Český kras je sice malý, jeskyně nejsou v porovnání se světem nikterak rozsáhlé, mají ale četná specifika a unikátní charakteristiky. Proto také do Českého krasu (a samozřejmě i do Srbska) zavítala exkurze při 16. Mezinárodním speleologickém kongresu. Exkurze se v roce 2013 účastnila skupina předních světových krasových badatelů. Byl mezi nimi i Arthur N. Palmer, autor knihy Cave Geology, jedné z klíčových krasových učebnic.
Protože jsme v předchozí kapitole ukázali, že velké řeky – Berounka a její předchůdkyně – křižovaly Český kras po více než 20 milionů let, bylo na vznik jeskyní výše uvedeným mechanismem, tedy průnikem říčních vod do krasových dutin a jejich míšením s vodami krasovými, rozhodně dost času. Při tomto procesu jeskyně nejvíce „rostou“ v úrovni, kde se vodní hladina zdržuje nejdéle, a dokonce zde mnohdy vzniknou takzvané zarovnané stropy, jež dřívější úroveň hladiny vody naznačují. Směrem dolů ale není vodní hladina určujícím prvkem. Voda z řeky se podle její hustoty pohybuje v zaplavených dutinách jakýmkoliv směrem, a pokud existují vhodné pukliny, tak i směrem dolů. Proto řada dutin zasahuje hluboko pod skalní dno řeky a i dnes zde, při každém výkyvu hladiny v řece, jeskyně o nějaký zlomek milimetru „povyrostou“. Překvapením proto nejsou ani nálezy předkvartérních sedimentů v jeskyních, které leží pod úrovní teras spodního pleistocénu (jeskyně Na Chlumu a Nad Kačákem). Vždyť zde bylo mohutné říční údolí již při hranici paleogénu a neogénu a krasovění probíhalo i pod jeho dnem, stejně jako probíhá dnes pod úrovní hladiny současné Berounky!
Tento text je úryvkem z knihy:
Karel Žák, Václav Cílek, Martin Majer a kolektiv:
Srdce Českého krasu
Obec Srbsko a krajina v jejím okolí
Dokořán 2021
O knize na stránkách vydavatele
