Geologický výzkum Antarktidy

Úvod > Projekty

Projekty České geologické služby v Antarktidě

Studie - Polární program ČR pro Antarktidu, část geologická
Projekt VaV660/1/03: Program výzkumu Antarktidy

 

Zpráva o geologické mapování a výzkumech na ostrově Jamese Rosse v roce 2007

Mapování

Jedním z hlavních cílů českých geologů v Antarktidě je zmapování geologické stavby odledněného území na ostrově Jamese Rosse v okolí české stanice a vydání geologické mapy v české, španělské a anglické verzi spolu s tvorbou elektronické GIS verze mapy interaktivně provázané s příslušnými databázemi. Území je přibližně 20x20 km velké a ačkoliv zde pracovali již specialisté,  zejména paleontologové a sedimentologové z řady zemí, nikdy nebyla tato odborně i terénně náročná práce udělána. Základní geologická mapa této oblasti tak zatím zcela chybí a při náhodných setkáních s geology-specialisty z jiných zemí (např. z Argentiny, Chile, Velké Británie či Brazílie) se setkáváme s velkým očekáváním naší mapy, jako základního podkladu pro jakékoliv další geologické výzkumy. Předpokládáme proto, že tento materiál se setká s velkým zájmem u geologů z řady zemí, pracujících v této části Antarktidy a bude dobrou vizitkou českých odborníků. S vytištěním mapy se počítá v roce 2009. Odledněné území je tvořeno kombinací mořských sedimentárních hornin (pískovců, prachovců a jílovců křídového stáří s četnými zkamenělinami) a sopečných hornin (lávových výlevů čediče a jeho strusek). Lávové výlevy tvoří hřbety dlouhé až několik kilometrů a vysoké zhruba 300 metrů s rovným povrchem (tzv. mesety) a strmými, někdy až 200m vysokými stěnami. Křídové pískovce pak tvoří plochá údolí a roviny zejména kolem mořského pobřeží. Podložní horniny jsou místy překryty ledovcovými a říčními sedimenty a kamennými ledovci, intenzívní mrazové zvětrávání způsobuje tvorbu velkého množství zvětralin, které jsou ukládány zejména jako osypy kolem vulkanických hřbetů. Ojediněle v klimaticky příznivých příbřežních depresích s vhodným režimem spodních vod a v závislosti na chemismu horninového podloží dochází k rozvoji oáz; maloplošných území s unikátními ekosystémy tvořenými nižšími rostlinami (řasy, lišejníky, mechy). Zde je charakteristika geologického podloží důležitá zejména pro naše kolegy - botaniky.

V minulých sezónách 2004 a 2005 jsme zmapovali bezprostřední okolí české stanice Johann Gregor Mendel, vulkanického hřebenu Lachman Crags a okolí zátoky Brandy Bay. V letošním roce jsme začali pracovat ve vzdálenějších oblastech Santa Martha Cove, Monolith Lake a Sharp Valley. Využíváme systému terénních čtyřdenních stanových kempů, do terénu se dopravujeme člunem po moři. Práci nám krom počasí  poněkud komplikuje fakt, že zde zatím neexistuje podrobná topografická mapa (je v přípravě). O to důležitější se pak jeví využití GPS systému pro lokalizaci jak jednotlivých dokumentačních bodů, tak geologických hranic mezi odlišnými horninovými celky. Z míst dokumentačních bodů jsou odebírány typické nebo vědecky zajímavé vzorky hornin. Tyto vzorky budou přepraveny do laboratoří České geologické služby i jiných laboratoří a zde budou teprve zpracovány na výbrusy pro mikroskopii, chemické a izotopové analýzy, stanovení stáří hornin a další analýzy.

Vulkanity

Ostrov James Ross a několik menších ostrovů v blízkém okolí z velké části pokrývají bazalty, tedy čediče, které se vylily na starší křídové sedimenty. Vulkanická činnost zde s přestávkami probíhala v době mezi zhruba 10 miliony a 100 000 let před současností a nejvíc datovaných vzorků ze severní části ostrova pochází z doby mezi 6 až 4 miliony let. Bazalty mají alkalické složení, nenasycené oxidem křemičitým, tedy v celosvětovém měřítku méně běžné než má většina bazaltů tvořících např. oceánské dno. Přesto je toto složení plně srovnatelné s mnoha oblastmi světa a také s řadou bazaltových vulkanitů např. Českého středohoří. Co je na bazaltech tohoto ostrova pozoruhodné je hlavně to, že se jedná většinou o produkty vulkanismu probíhajícího pod ledovcovým příkrovem nebo alespoň zčásti v dosahu ledovců, vody z nich vytavené a také mořské vody. Projevy podledovcových vulkanických erupcí s bazaltovým složením lávy můžeme i v současnosti občas pozorovat např. na Islandu, ale většina tohoto dění zůstává přímému pozorování pochopitelně skrytá. Katastrofické přívaly vod, uvolněných z taveného ledu, vypovídají o dramatičnosti interakce mezi žhavou lávou a ledem.

Na ostrově James Ross v současnosti už aktivní vulkanismus neprobíhá, zato tu však máme ke zkoumání erozí obnažené sledy vulkanických hornin, zahrnující podledovcové a podvodní polštářové lávy a zejména hyaloklastické brekcie, vzniklé prudkou desintegrací sklovitě tuhnoucí lávy na styku s vodou. Jsou tu ale také rozsáhlé zbytky lávových proudů subaerických, tzn. tuhnoucích na povrchu v kontaktu s atmosférou. Z těchto horninových ledů terénní i laboratorní geologický výzkum umožňuje vyčíst podrobné informace o dílčích etapách boje ohně a ledu. Při různé tloušťce ledovcového pokryvu, různé hmotnostní a objemové bilanci mezi bazaltovou lávou a tavnými vodami nebo také při různé výšce hladiny mořské vody. Navíc je tu odkryta i řada různě starých bazaltových žil a komínových přívodních kanálů magmatu, pronikajícího podložními křídovými sedimenty, které byly na styku se žhavým magmatem vypálené až na porcelanity a těsně u kontaktu natavené. Můžeme tak sledovat procesy tuhnutí a krystalizační vývoj bazaltového magmatu za nejrůznějších podmínek.

Neogén a kvartér

Nejstarší doklady zalednění z oblasti Antarktického poloostrova jsou známy z ostrova Seymour z období asi před 34 milióny let a zalednění pokračuje s různými přerušeními až do dneška. Proto je jedním z podstatných témat v geologické historii ostrova Jamese Rosse. Na základě terénního výzkumu jsme v rámci vulkanické skupiny ostrova Jamese Rosse nově definovali miocénní souvrství a pojmenovali ho dle české stanice Mendelovo, které se vyskytuje v nejsevernější části poloostrova Ulu mezi českou antarktickou stanicí Johanna Gregora Mendela a šíjí mysu Lachman. Zajímavé je, že na rozdíl od ostatních ledovcových sedimentů na ostrově Jamese Rosse nemá nic společného se současným reliéfem ostrova a kopíruje reliéf staršího sopečného centra v oblasti severní části Rosse a přilehlého ostrova Vega. Během základního geologického mapování severní odledněné části ostrova James Rosse bylo doposud zjištěno více než 20 třetihorních lokalit ledovcových a ledovcovo-mořských sedimentů, které spadají do různých stáří. Přesněji jsme díky plošnému geologickému mapování schopni studovat ze zachovaných uloženin vývoj zalednění od poslední doby ledové. Rozsáhlou morénu na šíji mysu Lachman, uloženou posledním velkým ledovcovým splazem stékajícím z Antarktického poloostrova, jsme datovali na 12 tisíc let. Odlednění na sklonku poslední doby ledové probíhalo velice rychle a již před asi 8 tisíci lety byl již ostrov James Ross odledněn téměř na současnou míru. Asi před 5 tisíci let došlo k zásadnějšímu postupu místních ledovcových splazů, kdy např. ledovec v zátoce Brandy postoupil o 7 km a uložil dnes velice dobře patrnou levostrannou boční morénu lemující celou zátoku. Asi před 3 tisíci let však již byl rozsah ledovců menší než v současnosti. K nárůstu ledovců došlo díky větším srážkám těsně před přelomem letopočtu, ty však během posledních dvou tisíciletí postupně ubývají s pravděpodobně nejrychlejším úbytkem během posledních 50 let, kdy dochází k dramatickému oteplování celé širší oblasti Antarktického poloostrova. Současné oteplení vede také k letnímu rozmrzání mořského ledu v 15 km širokém průlivu Prince Gustava oddělujícího ostrov James Ross od pevniny, který poprvé kompletně rozmrzl v roce 1995 a ostrov tak bylo možné v moderní době poprvé obeplout. Obdobně na pevnině dochází k postupnému tání místních ledovců, kdy čela ledovců již nedosahují k hřbítkům mladých bočních morén. Také menší sněhová pole a kamenné
ledovce rychle odtávají, což je typické především pro hlubší údolí nebo pro pláže a objevují se tak pro nás nové geologické odkryvy, které dosud neměl nikdo možnost studovat.

Petr Mixa, Dan Nývlt, Česká geologická služba
František Holub, Přírodovědecká fakulta University Karlovy

Ostrov Jamese Rosse, 6. 2. 2007