Kdy a jak začala planeta Země fungovat, tak jak ji známe dnes? Tým geologů z Přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy spolu s vědci z Geologického ústavu Akademie věd ČR a České geologické služby přichází s novým objevem, který přispívá do debaty o počátcích pohybů kontinentů.
Ve studii publikované v mezinárodním časopise Precambrian Research vědci prokázali, že horniny v srdci kanadského štítu „Superior Province“ nesou stopy procesu, jenž je přímým otiskem pohybu litosférických desek a je starý 2,7 miliardy let.
Planeta v pohybu
Zemský povrch, ačkoliv se tak na první pohled nezdá, je v pohybu. Litosféra, pevná vnější slupka planety, je rozlámána do litosférických desek, které se v geologickém čase po stovky milionů let pomalu pohybují, narážejí na sebe, přesunují a podsouvají jedna pod druhou.
Tento proces, nazývaný desková tektonika, je tím, co pohání sopky, zemětřesení, vznik a zánik hor i oceánů.
Teorie deskové tektoniky se etablovala v 60. letech 20. století a v geologických vědách to byl převrat srovnatelný s tím, co Darwinova evoluční teorie znamenala pro biologii. Tehdy vědci konečně pochopili, proč obrysy kontinentů do sebe pasují jako puzzle, proč jsou sopky a zemětřesení soustředěné v úzkých pásech na mapě světa a proč v hloubce oceánů existují gigantické podmořské hřbety.
Za posledních šedesát let se desková tektonika stala pevným základem, na němž stojí veškeré moderní myšlení o Zemi.
I když již víme, jak desková tektonika funguje, dodnes se vedou bouřlivé vědecké spory o tom, kdy k tomu vlastně poprvé došlo. Odhady se pohybují v ohromujícím rozmezí, od více než 4 miliard let po zhruba 800 milionů let před současností.
Jde přitom o klíčovou otázku. Bez deskové tektoniky by Země byla jiný svět, bez charakteristického koloběhu hornin, s jinou atmosférou a jinými podmínkami pro vznik a vývoj života.
Problém je v tom, že klíčové horniny starší než 2 až 3 miliardy let, které pravděpodobně zaznamenávaly tyto procesy, jsou vzácné a silně přepracované právě deskovou tektonikou. Průkazné stopy horizontálního pohybu litosférických desek v takovém stáří jsou nesmírně vzácné, a právě to se týmu z Přírodovědecké fakulty UK podařilo změnit.
Co je oroklina?
Jedním z důkazů, že se litosférické desky pohybovaly horizontálně, jsou pásy vysokých hor, které vznikají při kolizi dvou litosférických desek. Některá horská pásma jsou navíc díky horotvorným procesům zakřivena do tvaru písmene U, tvoří oblouk, který vznikl rotací kolem svislé osy.
Vznik takové orokliny nelze vysvětlit jinak než horizontálním pohybem desek. To ji odlišuje od jiných geologických struktur, které mohou vznikat i čistě vertikálními pohyby, typickými pro ranou fázi vývoje Země, kdy byl povrch planety formován především rozdíly v hustotě tehdejších zemských materiálů. Existence orokliny je tedy přímým dokladem deskové tektoniky.
Nový objev
Tým pod vedením prof. Jiřího Žáka se zaměřil na výzkum kanadského štítu, oblasti tzv. Superior Province v kanadském Québecu. Jedná se o největší zachovaný kus archaické (z období prahor) zemské kůry na naší planetě, oblast velkou zhruba jako polovina Evropy.
Nejstarší horniny se zde datují až do stáří 4,2 miliardy let, jsou však velmi vzácné. Hlavní část oblasti tvoří horniny staré zhruba 3 až 2,6 miliardy let.
Výzkum se zaměřil na strukturně geologické mapování a analýzu magnetických vlastností hornin spolu s publikovaným stářím hornin, která tento tým shromáždil v předchozích pracích z let 2021–2025. Výsledky jednoznačně ukázaly, že horské pásy studované oblasti byly postupně ohýbány a skládány kolem svislé osy v době přibližně 2,68–2,66 miliardy let před současností.
Celý proces trval asi 20 milionů let a horniny se během něj posunuly o nejméně 540 kilometrů při zkrácení délky původního pásma o 44 %. Vypočtená rychlost pohybu, zhruba 2,9 centimetru za rok, přitom odpovídá dnešním rychlostem pohybu litosférických desek.
Oroklina vznikla jako důsledek podsouvání oceánských pánví a nakonec kolize celých litosférických bloků v rámci postupného spojování prastarého superkontinentu Superia. Pro srovnání: posledním superkontinentem na naší planetě byla Pangea, která se rozpadala přibližně před 200–180 miliony let.
Nejstarší svého druhu
Doposud dokumentované orokliny v období prahor a starohor jsou velmi vzácné. Jediný dřívější doložený příklad z prekambria pochází ze Skandinávie a je „mladý“ přibližně 1,87 miliardy let. Nově popsaná oroklina provincie Superior je tedy o téměř 800 milionů let starší a představuje vůbec nejstarší oroklinu na Zemi, jaká byla kdy doložena.
To zároveň znamená, že desková tektonika, jak ji dnes chápeme, tedy s rozsáhlými horizontálními pohyby desek na vzdálenosti stovek až tisíců kilometrů, fungovala na naší planetě přinejmenším před 2,7 miliardami let.
Tým a výzkum
Výzkum je dílem skupiny vedené prof. Jiřím Žákem z Ústavu geologie a paleontologie PřF UK. Na studii se podíleli Dr. Filip Tomek (PřF UK a Geologický ústav AV ČR), doc. Václav Kachlík (PřF UK), Dr. František Vacek (PřF UK a Česká geologická služba), Dr. Martin Svojtka a doc. Lukáš Ackerman (oba Geologický ústav AV ČR).
Terénní výzkum probíhal v subarktické oblasti v okolí zálivu James Bay v kanadském Québecu. Laboratorní analýzy proběhly v Laboratoři magnetismu hornin PřF UK v Praze. Studie vznikla za podpory Grantové agentury České republiky (projekty č.
19-08066S a č. 25-16420S), programu Cooperatio Univerzity Karlovy a institucionální podpory Geologického ústavu AV ČR. Prof. Žák využil k dokončení práce také stipendium Fulbrightovy komise, v rámci nějž strávil část roku na Univerzitě v Minnesotě v USA.
