Hranická propast na Moravě je místem, které láká geology a speleology již dlouhá léta. Na průzkumu jeskynního systému, který je z velké části zatopen vodou, se podílela i řada odborníků z Univerzity Karlovy. Výzkum, který vedl k nové publikaci v renomovaném časopise JGR: Earth Surface, popisuje Petr Tábořík z Ústavu hydrogeologie, inženýrské geologie a užité geofyziky Přírodovědecké fakulty UK.
Co vlastně je a kde leží Hranická propast?
Hranická propast je se svojí potvrzenou hloubkou 473,5 metrů od povrchu nejhlubší „sladkovodní“ propastí na světě; propast je zhruba z 85 procent zatopená vodou. Je to geologická struktura a v přípovrchové části vlastně i geomorfologický útvar v oblasti Hranického krasu na pomezí Českého masivu a Karpat. V ČR se nachází několik takových krasových oblastí, patrně nejznámější jsou Moravský a Český kras, nicméně jeskyně a další krasové formy nacházíme také v oblasti Pálavy, nedaleko Tábora (Chýnovský kras) a v oblasti severní Moravy (mimo jiné Na pomezí, Mladečské jeskyně), kde se nachází také Hranický kras.
Jakým způsobem tato struktura vznikla?
Jedná se o hlubokou trhlinu ve skalním masivu vápence, jejíž vývoj je navíc silně ovlivňovaný takzvaně krasověním, což je proces, při kterém dochází k rozpouštění většinou karbonátových hornin nebo solí, za vzniku typických forem, jako jsou závrty - tedy mísovité deprese v reliéfu -, ponory, jeskyně nebo právě propasti… z velkých krajinných forem potom také například kaňony. Způsob vzniku Hranické propasti je právě předmětem odborných diskuzí a zároveň jednou z hlavních hypotéz v rámci aktuálně publikovaného odborného článku.
O jakých variantách vzniku tedy uvažujete?
V zásadě existují dvě hlavní hypotézy. Ta první předpokládá vznik „směrem odspodu” (tzv. hypogenní vývoj), kdy je vývoj propasti spojován s postupným rozpouštěním karbonátových hornin podzemní vodou. Druhá teorie pracuje s principem „shora dolů” (tzv. epigenní vývoj), kdy se předpokládá převažující erozní působení srážkové vody a její gravitační pohyb (doprovázený rozpouštěním hornin) podél puklin v horninovém masivu. Náš tým se kloní k té druhé teorii o epigenním vývoji, i když samozřejmě v určitých fázích vývoje nevylučujeme ani významný vliv podzemních vod a tedy kombinaci obou procesů. Nicméně za hlavního „tvůrce” propasti tedy považujeme srážkovou vodu.
Její výzkum probíhá již řadu let - proč se k ní geologové stále vracejí?
Těch důvodů je patrně více. Jednak jde - jak již bylo řečeno - o nejhlubší sladkovodní propast na světě. Navíc, dosud nebyla přímo zjištěna její skutečná hloubka. Známe pouze takzvaně potvrzenou hloubku. A to je samozřejmě velká výzva. V roce 2015 polský speleopotápěč Krzysztof Starnawski sestoupil do úctyhodné hloubky 265 metrů pod hladinu, což je největší hloubka, dosažená v Hranické propasti člověkem. Nicméně, existují i hlubší ponory a měření, a to pomocí sond.
V roce 2016 robotická sonda (od firmy GRALmarine) dosáhla hloubky 404 metry pod hladinou, přitom ale stále nedosáhla dna. Dohromady se „suchou” částí propasti nad hladinou vody (ta má 69,5 metru) je tak celková potvrzená hloubka oněch 473,5 metru. Nejen geology by tak samozřejmě zajímalo, jak je propast hluboká. S tím souvisí totiž celá řada dalších odborných teorií a hypotéz, které by se tím buď potvrdily, nebo naopak vyvrátily. V každém případě jde v případě Hranické propasti o fenomén, který stojí za další zkoumání. Mediální pozornost samozřejmě může pomoci i z hlediska turismu a návštěvnosti regionu.
Jak vypad
á spektrum metod, jimiž se propast - či podobné systémy - jinde na světě zkoumají?
Na tuto otázku jsem částečně odpověděl vlastně už výše. Tedy co do přímých metod průzkumu. Existují ovšem i metody, jak zkoumat Hranickou propast a její vlastnosti také nepřímo zprostředkovaně. Jednou z možností jsou rozbory vody (ve skutečnosti jde v případě Hranické propasti o kyselou mineralizovanou vodu, tedy o kyselku - pozn. redakce), které mohou napovědět něco o tom, z jakých hloubek proniká voda, kterou nalézáme v propasti, a to na základě obsažených minerálů a rozpuštěných plynů.
Dalším způsobem, jak nahlédnout pod povrch, je potom využití geofyzikálních metod, které nám zprostředkovaně podávají informaci o podpovrchových strukturách prostřednictvím různých geofyzikálních polí a jejich měřených parametrů. Například pomocí rozložení měrného odporu nebo seismických rychlostí pod povrchem jsme schopni usuzovat na různé typy hornin, ale i na porušení masivu, ať už tektonikou (zlomy), zvětráváním, nebo právě i procesem krasovění. Právě takový průzkum jsme využili v rámci našeho bádání.
Měření elektrické odporové tomografie v profilu těsně vedle Hranické propasti. (A) přístroj Ares II s připravenými náhradními bateriovými zdroji; (B) průběh profilu v těsné blízkosti propasti; (C) pohled na jezírko „na dně suché části“ Hranické propasti.
Výzkum prováděl tým odborníků z více institucí. Jaký podíl má na něm Přírodovědecká fakulta UK - jak personálně, tak přístrojově?
Hlavním iniciátorem celého výzkumu byl kolega dr. Radek Klanica, mimochodem náš úspěšný absolvent oboru aplikovaná geologie na Ústavu hydrogeologie, inženýrské geologie a užité geofyziky PřF UK, který v současné době pracuje na Geofyzikálním ústavu Akademie věd ČR. S Radkem spolupracujeme už od dob jeho studia, takže mě přizval pro moje zkušenosti s metodami užité geofyziky v geomorfologii a inženýrské geologii. Tím došlo k zapojení Přírodovědecké fakulty UK a rovněž Ústavu struktury a mechaniky hornin, kde pracuji, vedle svého působení na PřF UK jako výzkumný pracovník. Postupně jsme ještě vedle dalších kolegů z Geofyzikálního ústavu oslovili také kolegu geofyzika, dr. Jana Valentu, a to pro jeho značné zkušenosti s aplikacemi geofyzikálních metod a zejména jako experta na zpracování geofyzikálních dat.
Vzhledem k náročnosti výzkumu, zejména co do „objemu” přístrojového vybavení a související logistiky, jsme byli nuceni kombinovat různé přístrojové vybavení a terénní vozidla ze všech tří výše uvedených institucí. Naše fakulta se tedy podílela nemalou měrou jak na zajištění přístrojového vybavení, tak i finanční podporou, která kryla zejména náročné několikadenní výjezdy „fakultních“ členů výzkumného týmu. Poděkovat se na tomto místě sluší zejména interní podpoře výzkumu v rámci ústavu a projektu UNCE.
Příprava seismického měření: (A) předvrtávání otvorů pro střílený seismický zdroj; (B) utěsňování stříleného seismického zdroje (tzv. „buffalo gun“) v předvrtaném otvoru.
Zmínil jste projekt UNCE: Center for Geosphere Dynamics. Kde vznikl, čím se zabývá a jaké má za sebou výsledky?
Centrum dynamiky geosféry vzniklo jako jeden z projektů Univerzitních výzkumných center, tedy UNCE, pro období 2018 až 2023 a sdružuje především mladé badatele z nejkvalitnějších geovědních výzkumných skupin na fakultě. Centrum je zaměřeno na propojení přístupů pro výzkum geodynamických procesů v různých časových a prostorových škálách a zkoumá (ultra)rychlé až pomalé procesy v litosféře i na povrchu Země, včetně popisu rychlostí evolučních změn a dynamiky paleoekosystémů souvisejících s těmito procesy i na vliv člověka a změny klimatu ovlivňující tyto procesy. Hlavním cílem centra je zahrnout získané výsledky do syntetických prediktivních modelů a popsat vztahy a budoucí vývoj zkoumaných geodynamických procesů. Centrum podporuje zejména mladé vědce a studenty, zejména doktorského studia.
V rámci centra vznikají každý rok desítky odborných publikací, mnohdy ve velmi prestižních a v rámci vědecké komunity vysoce hodnocených časopisech.
Audiomagnetotelurická sonda pro hluboká měření geoelektrických vlastností podloží.
Jaká je konkrétně role fakultních odborníků a tedy i vaše?
Nerad bych si na tomto místě přisvojoval nějaké konkrétní zásluhy; po celou dobu jsme fungovali všichni jako jeden tým, a to skutečně bez ohledu na „ústavní příslušnost”. Hlavním iniciátorem byl, jak již bylo uvedeno, kolega Klanica. Pokud jde o „hlavní roli” fakulty, tak šlo zejména o zajištění geoelektrického průzkumu metodou elektrické odporové tomografie a seismického průzkumu. Za tuto část geofyzikálních měření neseme s kolegou Valentou hlavní odpovědnost, přičemž ale na samotné realizaci se podíleli i ostatní členové týmu. Následné zpracování dat a zejména interpretace geofyzikálních měření již probíhaly v režimu společných diskuzí, prezentací a bezpočtu hromadných e-mailů. Obdobné to bylo s tvorbou rukopisu článku, kde jsme si na počátku rozdělili úkoly, nicméně finální ladění probíhalo v týmovém duchu, kdy jsme si vzájemně – v rámci týmu – opět vyměnili desítky hromadných e-mailů.
A je výzkum Hranické propasti již u konce?
Na tuto otázku asi nelze úplně jednoznačně odpovědět. Aktuálně publikovaný výzkum, respektive jeho terénní část, je skutečně zřejmě u konce, protože jsme z použitých geofyzikálních metod a aparatur, kterými náš tým společně disponuje, „vydolovali” skutečně asi maximum - zejména co do hloubky průzkumu a samotných technických limitů použitých přístrojů. Na druhou stranu, naše výsledky a interpretace otevřely diskuzi a nastolily další otázky, na které bude potřeba odpovědět. Jde zejména o samotnou genezi propasti a další související otázky. Nemohu samozřejmě odpovídat za další geology, speleology a nadšence do potápění, nicméně věřím, že naše výsledky budou výzvou pro potvrzení nebo vyvrácení naší hypotézy o hloubce až okolo 900 metrů. I kdyby se nakonec taková hloubka nepotvrdila, bylo by skvělé, kdyby se podařilo dosáhnout skutečného dna propasti.
Rozhovor převzat ze stránek Přírodovědecké fakulty UK: Nový výzkum Hranické propasti
