Záhadná zemětřesení. Západ Čech je rarita díky neznámé síle, říká vědec

Před dvěma týdny Chebskem opět otřáslo zemětřesení. Seismolog Josef Horálek z Geofyzikálního ústavu AV ČR popsal, co je o tomto na evropské poměry raritním jevu dosud známo. Možná ještě zajímavější je nicméně to, co se ani po dlouhých letech zkoumání o zemětřesení v západních Čechách ještě neví.

Co přesně se na Chebsku nedávno odehrálo?

Zemětřesná aktivita, která se odehrála od soboty 10. dubna do pondělí 12. dubna, byla standardním západočeským zemětřesným rojem. Ty se tam vyskytují velmi často. Jde o sérii několika stovek až tisíců slabých zemětřesení, kde se ohniska shlukují na poměrně malém prostoru a jsou velmi blízko sebe i v čase. Proto je nazýváme zemětřesný roj. Poslední zemětřesení byla poměrně slabá. Nesilnější z nich dosáhla magnituda 2,9. To znamená, že byla o jeden stupeň slabší, než bývají silnější zemětřesné roje, co jsme tam měli třeba v roce 2014 a 2011.

Uvádí se, že tyto zemětřesné roje jsou v oboru raritou a Chebsko díky nim patří k nejatraktivnějším seismologickým lokalitám v Evropě, je to tak?

Samotný výraz zemětřesný roj (v aj. earthquake swarm) se dnes v seismologické hantýrce používá běžně, svůj původ má ale právě v západních Čechách. Tam tento termín poprvé vznikl, aby se vůbec popsal charakter této aktivity. Ta byla totiž velmi dobře zmapována už na přelomu 19. a 20. století. V té době tam vídeňská akademie věd vyslala profesionální pozorovatele a díky nim byla tehdejší zemětřesná aktivita velice dobře podchycena.

Dnes víme, že zemětřesné roje jsou specifickým druhem seismicity, který se však objevuje po celém světě. Typickým příkladem může být jihozápadní Island, kde my také měříme, Řecko, Itálie, Japonsko nebo třeba americký Yellowstone. To jsou všechno oblasti, kde je vysoká geodynamická aktivita, často to bývá na styku tektonických desek a hlavně tam, kde se vyskytuje vulkanismus nebo postvulkanismus. Chebsko je zvláštní tím, že se tam zemětřesné roje vyskytují i přesto, že ta oblast je vnitrodesková a neleží na styku tektonických desek.

Co to znamená?

Že zemětřesné roje u nás vznikají uvnitř tektonické desky a v tom především spočívá atraktivita této oblasti. Vzniká tam totiž otázka: Jaké vnitřní síly způsobují, že v těch hloubkách 7 až 10 kilometrů dochází k tak silné deformaci, že hornina praskne? To je důležitá otázka, protože 98 % všech zemětřesení ve světě se vyskytuje na styku tektonických desek. A tam je ten zdroj jasný. Tektonické desky se proti sobě vzájemně pohybují, okraje desek ale nejsou hladké, takže dojde k jejich zaklesnutí, které při překročení meze pevnosti horniny praskne – vzniká zemětřesení. My víme, že tektonické desky se pohybují rychlostí 10-200 mm/rok, tj. asi jako růst nehtu na lidské ruce, takže lze spočítat, za jak dlouho může dojít k jaké deformaci.

Atraktivita západočeské oblasti je v tom, že se neví, kde se bere ta vnitřní síla způsobující deformaci v zemské kůře, která se při překročení pevnosti horniny uvolní a vznikne zemětřesení, a to se v západních Čechách děje opakovaně. Přitom rychlost pohybu jednotlivých tektonických bloků je tam tak malá, že na povrchu je prakticky neměřitelná.

Chebsko je tedy raritní, dalo by se říct, takovou seismologickou záhadou. Máte pro ni už alespoň nějaké vysvětlení?

Než odpovím, bude lepší, když vysvětlím, co to vlastně přesně je zemětřesný roj a jak se liší od běžného zemětřesení.

Při klasickém zemětřesení se většina uvolněné deformační energie uvolňuje v jednom jediném jevu a otřesu. To znamená, že vznikne jedna trhlina. U zemětřesných rojů je ten proces postupný a jedno velké zemětřesní se rozvolní do mnoha menších.

Konkrétně v západních Čechách se děje to, že někde v hloubkách 30 až 50 kilometrů je magmatický krb a proniká tam láva, ze které se ve velkém množství uvolňuje kysličník uhličitý. A to je pro západočeské zemětřesení důležitý fenomén. Zemská kůra je tam totiž prosycená tzv. fluidy. To je voda nasycená kysličníkem uhličitým. V hloubkách 7 až 10 kilometrů, kde se ty roje vyskytují, je tlak asi 250 až 300 megapascalů a teplota 300 stupňů. Tahle prosycená kapalina proniká po zlomech, rozrušuje je a to vede právě k zemětřesným rojům.

Obyčejné zemětřesení tedy není nic jiného než prasknutí horniny, při kterém se šíří trhlina vyzařující vlnění, přičemž tyto trhliny bývají dlouhé desítky až stovky kilometrů. Na západu Čech jsou ale tyto zlomy zaprvé krátké a za druhé ta fluida tam způsobují, že hornina není tak křehká. A to znamená, že se trhlina rozjede, pak se zastaví, pak znovu rozjede a tak dále. Proto se to velké zemětřesení jako by rozmělní do desítek a stovek slabších.

Z toho, co jste řekl, mám teď ale pocit, že záhada je v podstatě vyřešena. Pletu se?

To, co jsem vám řekl, je model, který odpovídá naměřeným datům a i výsledkům různých experimentů. Například v několika případech injektáž kapaliny do hlubokých vrtů vyvolala sérii slabých zemětřesení podobnou zemětřesnému roji, pokud se kapalina dostala na seismoaktivní tektonický zlom. Ale jak proces spouštění zemětřesných rojů detailně probíhá, není doposud úplně jasné.

Problém je ten, že do nitra Země nevidíme. Astronomové pomocí výkonných dalekohledů vidí do hlubin vesmíru, protože tam je prostředí průhledné. Jediný prostředek, kterým seismologové nahlíží do nitra Země, je seismometr, který umožňuje měřit a zaznamenávat seismické vlny. Ty nesou informaci o procesech, které probíhají v ohnisku zemětřesení, a o prostředí, jímž se vlny šíří – které prozařují. Na základě seismogramů ze sítě seismických stanic můžeme zemětřesení poměrně přesně lokalizovat (určit jeho epicentrum a hloubku ohniska), určit pohyby na zlomu v ohnisku zemětřesení a také zjistit parametry horninového prostředí prozářeného seismickými vlnami. Problém je ale i v tom, že o zemětřesení víme, až když nastane, ale zatím nemůžeme zjistit, co mu předchází a jaký je jeho spouštěcí mechanizmus. To bychom se museli provrtat přímo do ohniskové oblasti, kde zemětřesení vznikají. A to je zatím nereálné. Takže my žádný přímý důkaz o přípravné fázi západočeských zemětřesných rojů nemáme a velmi pravděpodobně ani v blízké budoucnosti mít nebudeme.

A to je, hádám, ústřední problém celé seismologie, potažmo pokusů o předpovědi zemětřesení…

Je tomu tak. Predikce zemětřesení je sen všech seismologů, ale pokud se to kdy podaří, tak je to velice vzdálená budoucnost. Co se týče západních Čech, tak umíme s velkou pravděpodobností odhadnout, kde zemětřesení může vzniknout a jak může být maximálně silné, ale nevíme, kdy udeří.

Jak silné tedy může maximálně být?

My můžeme téměř s jistotou říct, že v této oblasti skutečně nehrozí žádné katastrofické zemětřesení, a pravděpodobně ani takové, které by překročilo magnitudo 5.

Stalo se to někdy?

To se musíme vrátit k vysoké seismické aktivitě, která postihla západočeskou oblast na přelomu 19. a 20. století, a k práci již výše zmíněných pozorovatelů. V té době se tam vyskytly tři silné a pět slabších zemětřesných rojů během 15 let. Pozorovatelé tehdy neměli žádné přístroje, ale zaznamenávali, co lidé pocítili, a z toho dělali pravidelné roční zprávy. Na základě těchto informací víme, že nejsilnější otřes z tohoto období byl v roce 1908 a jeho magnitudo se odhaduje mezi 4,6 až 5.

Po roce 1910 se tato oblast na 75 let téměř odmlčela. Další silný zemětřesný roj se zde odehrál až v prosinci 1985 a lednu 1986, a to v epicentrální oblasti nedaleko obce Nový Kostel. Nejsilnější zemětřesení z 21. prosince 1985 dosáhlo magnituda 4,6 a způsobilo menší škody na budovách; v širším okolí spadlo více než 20 komínů, padaly tašky ze střech a na některých budovách vznikly trhliny ve zdech. V některých místech se významně snížila vydatnost pramenů ve studních. Tento zemětřesný roj byl už instrumentálně zaznamenán a také nastartoval novou éru seismického monitoringu a geovědního výzkumu této oblasti.

Jak funguje monitoring a systém varování? Od jak silného zemětřesení už je třeba místní obyvatele informovat?

Celá oblast je dnes monitorována 25 stanicemi, které tvoří seismickou síť WEBNET. Ta vznikala postupně od roku 1992. V současné době jsou všechny stanice on-line připojeny k internetu. Jakmile se vyskytne nějaké zemětřesení, tak my o něm okamžitě víme. Síť poskytuje unikátní data pro výzkum zemětřesných rojů i struktury zemské kůry. Co se týče pokrytí oblasti seismickými stanicemi a kvality dat, tak WEBTET je jednou z nejlepších lokálních seismických sítí v Evropě.

Varování v pravém slova smyslu nevydáváme, jedná se spíš o upozornění. Od magnituda 3,5 dáváme informace starostům i širší veřejnosti v tamních obcích. Tuto roli ale v posledních letech přebírají média, zvláště ta regionální. Redaktoři a novináři nás kontaktují okamžitě, jakmile se vyskytne i slabší seismická aktivita. Máme ale jednu zvláštnost, kterou je sypaná hráz vodní nádrže Horka, jež se nachází přímo v epicentrální oblasti Nového Kostela. Kvůli bezpečnosti této hráze máme úzkou spolupráci se společností VODNÍ DÍLA - TBD a.s., pro kterou vydáváme skutečně varování od magnituda 3,5, kromě toho máme nepřetržitá seismická měření přímo v samotné hrázi.

Existuje i veřejně dostupný informační systém - aplikace SeisLok, kterou si může kdokoliv nainstalovat na chytrý mobilní telefon a bude dostávat upozornění a základní informace o lokálních zemětřeseních od magnituda 2 výše. Detailnější informace jsou dostupné na webových stránkách Geofyzikálního ústavu.

Jak rychle může zemětřesný roj udeřit? Dá se poznat, že se blíží alespoň pár hodin či dnů dopředu?

Zemětřesné roje většinou začínají náběhovou fází, kdy pozorujeme zvýšený výskyt velmi slabých zemětřesení do magnituda 1,5 nebo i výše, a to i několik desítek takových jevů za den. Stává se, že taková mikrozemětřesná aktivita nastane a za jeden nebo dva dny vyhasne, pak mluvíme o mikrozemětřesném roji. Ale každý silnější zemětřesný roj mívá takový nástup. Třeba u doznívajícího roje jsme jeden, ne-li dva dny předem s velkou pravděpodobností věděli, že nastane, ale samozřejmě jsme nevěděli, jak silný.

Od jaké síly ho lidé pocítí a jak?

Každé zemětřesení vyzáří dva typy vln - podélné a střižné. Vlny podélné mají 1,7krát větší rychlost než vlny střižné. Když tyto vlny dorazí na povrch Země, tak se povrch rozkmitá. Kmity podélného vlnění se částečně šíří i do atmosféry a vytváří infrazvukové nebo i zvukové vlny. Silnější západočeská zemětřesení místní obyvatelé slyší. Je to takové nepříjemné dunění a je to první projev, kterého si lidé všimnou. Střižné vlny, které přichází o jednu až několik sekund později, to záleží na vzdálenosti daného místa od ohniska, se projevují jako skutečný otřes zemského povrchu. Takže místní obyvatelé nejdříve zemětřesení slyší a pak teprve pociťují.

Zvukové projevy mohou místní obyvatelé vnímat už od magnituda 2,0 a výše. Zemětřesení s magnitudem 2,8-3,0 se projevuje jako nepříjemné zavlnění doprovázené cinkáním skleniček. Při zemětřesení s magnitudem 3,5-3,8 drnčí okna, skřípou krovy střech a mohou se už objevit trhliny v omítce; od magnituda 4,5 a výš mohou padat komíny, tašky ze střech nebo se mohou převrhnout drobné předměty. Ale rozhodně nedochází k výraznějšímu poškození domů.

Je také potřeba zdůraznit, že projevy zemětřesení na povrchu nezávisí pouze na magnitudu, které udává velikost zemětřesení v jeho ohnisku. Povrchové projevy závisí na vzdálenosti od ohniska, na hloubce ohniska a geologickém podloží daného místa.

Jak často to místní vůbec zažívají? Je v posledních desítkách let rozpoznatelný nějaký vzorec pravidelnosti?

Frekvence západočeských zemětřesných rojů se v poslední době zvyšuje. Po silném roji z roku 1985/86 přišel roj s magnitudem 3 až v roce 1997. Další roj se odehrál už za tři roky, trval téměř čtyři měsíce a dosáhl magnituda 3,3. Podstatně silnější roj s magnitudem 3,8 následoval v roce 2008 a poté zas roj jen o jednu desetinu magnituda slabší v roce 2011. Za tři roky na to, v roce 2014, se odehrála další zemětřesná aktivita s magnitudem 4,3. Podobný roj tomu současnému se ukázal i v roce 2017. A hned v roce 2018 přišel roj s několika zemětřeseními o magnitudu 3,8. A teď máme rok 2021 a další roj.

Takže v západočeských rojích není žádná periodicita, ale jejich návratnost či četnost se v posledních letech stále zkracuje. Vidíme také, že zemětřesná aktivita postupně migruje z jihu na sever; od původní oblasti Nového Kostela do oblasti Lubů, kde se odehrály všechny zemětřesné roje od roku 2017. A to může souviset s vytvářením nových cest fluid v zemské kůře. Proto nelze ani vyloučit, že aktivita se v následujících letech postupně přesune až do okolí Kraslic a opět budeme mluvit a psát o kraslických zemětřesných rojích, tak jak tomu bylo před rokem 1985.