Analýza dynamického vývoje reliéfu nikaragujského vulkanického řetězce

Transkript

1 Analýza dynamického vývoje reliéfu nikaragujského vulkanického řetězce Jiří Šebesta Česká geologická služba, Klárov 3, Praha 1, , Česká republika Úvod Zpracování analýzy dynamického vývoje reliéfu bylo součástí projektu Geologické studie zranitelnosti horninového prostředí Nikaragui v letech (Hradecký et. al 1997, 1998, 1999, 2000 a 2001). Cílem analýzy dynamického vývoje reliéfu bylo připravit podklady pro sestavení mapy geologického nebezpečí této oblasti. Výsledkem analýzy bylo sestavení mapy dynamického vývoje reliéfu v měřítku 1: Pro sestavení mapy byly použity výsledky geologického zkoumání, poznatky ze starší literatury, interpretace leteckých snímků a vlastní terénní pozorování. Jz. část Nikaragui tvoří dynamicky se vyvíjející reliéf při tektonicky aktivním subdukčním kontaktu zemských desek Cocos a Karibské. Vztah oceánské desky Cocos a Karibské desky, která je zde reprezentovaná víceméně kompaktním a rigidním kenozoickým sopečným komplexem centrální Nikaragui, je stále diskutován a je velmi složitý. Přehled o reliéfu z širší oblasti pacifické části Nikaragui podává pouze Kuang (1971), který oblast rozčlenil do fyzicko-geografických jednotek a geneticky je charakterizoval. Sz. část nikaragujského vulkanického řetězce tvoří tzv. Cordillera de los Marrabios, která představuje pleistocenní až recentní sopečný řetězec, situovaný na liniích sz.-jv. směru. Severně sopečného řetězce je nikaragujská deprese. Kuang zahrnuje do tohoto systému i formaci Las Sierras s upozorněním, že je třeba v budoucnu tyto starší sopečné formace více rozčlenit a přehodnotit. Geomorfologické pozice sopek si všímá jedna se základních vulkanologických studií McBirney, H.Williams (1965). Jejich příčný profil napříč nikaragujskou depresí velmi dobře vyjadřuje tektonickou predispozici vývoje reliéfu v této oblasti a je stále platný. Charakteristika Pacifická oblast Nikaragui se zde vyděluje do tří základních morfostrukturních jednotek: nikaragujskou depresi, vulkanický řetězec a pásmo tektonických segmentů postupně zaklesávajících ke středoamerickému příkopu. Nikaragujská deprese se neustále dynamicky vyvíjí, především se rozšiřuje směrem k JZ. V současné době její šíře dosahuje až 50 km. Předpokládá se, že její vznik sahá do miocénu a její vývoj byl etapovitý. V plio-pleistocénu při jejím jz. okraji vzniká oslabená zóna, na které vystupují téměř lineárně seřazená sopečná centra v různých stupních vývoje, na kterých jsou nejmladší strukturní povrchy a formy. Na SV nikaragujskou depresi omezuje složitý zlomový svah, tvořící hranici mocných ignimbritových, lávových a tufových akumulací miocénní sopečné formace Coyol, která spolu s formací Matagalpa buduje většinu centrální Nikaragui.Výškový rozdíl činí až 1000 m. V jihovýchodní partii je nikaragujská deprese vyplněna rozsáhlým Nikaragujským jezerem (8264 km 2 s hladinou v 30,5 m n.m.). Západněji se rozkládá menší Managujské jezero (1085 km 2 s hladinou v 37,5m n.m.). Mezi jezery se rozkládá tzv. tipitapská plošina, budovaná mocnými ignimbritovými vlnami. Její nadmořská výška kolísá mezi m n.m.. Rozloha Managujského jezera je proměnlivá v závislosti na klimatu. Za průměrnou nadmořskou výšku se sice uvádí 37,5 m n.m.. Hladina údajně kolísá v 8 výškových metrech. V listopadu 1998 se například hladina jezera zvýšila na 42 m n. m. následkem vydatných srážek doprovázející hurikán Mitch a obnovila se říční komunikace s jezerem Nikaragua (řekou Tipitapa). Dno jezera je poměrně málo členité a reflektuje na okolní reliéf bez výrazných morfologických změn. Z izohyps lze zrekonstruovat pokračování kaldery Carazo 132

2 v managujské oblasti a kalderu Puerto Momotombo j. vulkánu Momotombo. Bazální ignimbrity s největší pravděpodobností tvoří i poměrně plochá dna Nikaragujského a částečně i Managujského jezera. Nikaragujské jezero při uváděné hloubce málo přes 60 m, má dno pod úrovní mořské hladiny. Mocnější jezerní sedimenty se zatím nestačily uložit, vzhledem k velmi mladému povrchu a malé erozní síle toků v okolí. Kromě rozsáhlých jezer Nikaragujského a Managujského jsou v oblasti další jezera. Tektonickými poklesy predisponovaná jsou mělká menší jezera Laguna de Tisma a Laguna La Playueta de Tisma. Mělká Laguna La Playueta, Laguna Amapa a několik menších bezejmených jezer ležících při pobřeží Nikaragujského jezera jsou hrazena pobřežními dunami. Laguna Bidnea, Laguna Verde, Laguna El Cacao,Laguna De Jiron, Laguna Santa Isabel, Laguna Juan Tallo a několik dalších jsou jezera vznikla v uzavřených depresích polygenetických sesuvů na úpatí sopky Mombacho. Nikaragujská deprese pokračuje od Managujského jezera k SZ plochým dnem, které je především vyplněno mocnými pemzovými ignimbrity kaldery Malpaisillo až do zálivu Fonseca. Nedaleko Malpaisilla je nevýrazné oceánské rozvodí v nadmořské výšce necelých 100 m n.m.. Vulkanický řetězec Vulkanický nikaragujský řetězec se vytváří na tektonicky aktivním jz. okraji nikaragujské deprese. Starší patro vulkánů tvoří mocné, plošně uložené komplexy ignimbritů nebo andezitových láv jako produkty neogenních kalderových vyvrženin, respektive výlevů mocných lávových proudů na zlomech jz. okraje nikaragujské deprese. Předpokládá se, že v místech dnešního managujského pull-apartu byla nikaragujská deprese v mio-pliocénu rozdělena velkou plochou štítovou sopkou s kalderou Las Sierras (van Wyk de Vries, 1993). Tato kaldera vyprodukovala mocné ignimbrity, které dnes vyplňují rozsáhlé oblasti nikaragujské deprese. Tento štít ignimbritů je v SV části nikaragujské deprese téměř zachován v původním stavu. Není tektonicky rozlámán a mladší sopečné formy jsou vyvinuty jen ojediněle nedaleko Las Banderas (Cerro Montana Grande 161m n.m.). Povrch ignimbritů je zde částečně postižen chemickým zvětráním; a to hlavně v dosahu spodní vody jezer. V příbřežní zóně jsou ignimbrity již více erodovány. Mocnost Las Sierras se uvádí až 650 m (Kuang 1971), do této mocnosti jsou však Kuangem zahrnuty i horniny těch souborů, které byly nově vyčleněny jako skupiny La Estrella a Las Nubes, takže mocnost tzv. bazálních ignimbritů bude ve skutečnosti menší. Jv. a sz. od managujského pull-apartu pestré polycyklické uloženiny nasedají na mocné polohy andezitových láv, jejichž mocnost je odhadována až na 200 m. Svrchní patro pak tvoří pestré polycyklické uloženiny pyroklastických proudů a vln; popelů, pemz, strusek, laharových akumulací a dalších genetických typů, které jsou nebo byly více či méně vystaveny působení exogenních procesů, takže se vyskytují koluviální uloženiny a zvětraliny včetně fosilních půd. Méně se vyskytují lávové proudy. Tyto plio pleistocénní uloženiny pak tvoří různé typy vulkanických forem. Především tvoří sopečné kužele, valy, proudy ap. Pleistocenní vulkány řetězce překrývají obvykle jen částečně relativně rezistentnější tzv. bazální ignimbrity skupiny Las Sierras nebo mocné andezitové lávy. Vulkanický řetězec lze rozčlenit do několika vulkanických skupin: Isla de Ometepe, Isla de Zapatera, skupina vulkánu Mombacho, vulkanický komplex Masaya, vulkanický lineament Nejapa Miraflores, vulkán Apoyeque, skupina vulkánu Momotombo, vulkanický komplex El Hoyo - Las Pilas, skupina vulkánu Telica, skupina vulkánu San Cristobal a vulkán Cosiguina. Reliéf jihozápadního okraje nikaragujské deprese Tvoří je okraj nikaragujské deprese, který má charakter strukturního kolapsu. Okraj strukturního kolapsu bývá často překryt úpatím vulkánů, přecházející do vulkanických 133

3 fluviálních polycyklických plošin. Tektonický reliéf na starších terciérních vulkanogenních uloženinách lze pozorovat obvykle až u pacifického pobřeží. Vulkanické fluviální polycyklické plošiny Pruh vulkanických fluviálních plošin je přibližně široký km. Mocnost těchto uloženin je největší při úpatí vulkánů a směrem k pobřeží Pacifického oceánu se zmenšuje až mizí. Na pobřeží vystupují již horniny formace Tamarindo. Vulkanické fluviální plošiny tvoří polycyklické uloženiny. Jsou to hlavně nezpevněné horniny s častým nehomogenním střídáním. Obsahují především polohy málo zpevněných napadaných nebo přeplavených popelů, distálních poloh strusky, pemzy, pyroklastických vln a přívalů, vložená koryta s písčitou nebo štěrkovou výplní, polohy fosilních sesuvů, blokových proudů a laharů, přívalových proudů typu deslave, fluviální polohy výplavových kuželů a mnoho dalších přechodných forem uloženin. Byly pozorovány i vložky jemných jezerních sedimentů z přeplavených popelů. Na několika místech se vyskytují i rezistentní pohřbené lávové proudy. Vulkanické fluviální plošiny se vytvářejí i v nikaragujské depresi, na sv. úpatí vulkanického řetězce. Rozdíl je v tom, že tyto uloženiny v nikaragujské depresi obsahují podstatně méně sopečných popelů a ostatních lehce unášených sopečných napadávek, protože převažující vítr od SV nese tyto napadávky z vulkánů řetězce spíše k JZ a Z, tudíž na jz. okraj nikaragujské deprese. Na povrchu těchto uloženin se uplatňuje charakter drenáže podobný jako je na systému plochých výplavových kuželů. Na úpatí vulkanického řetězce toky agradují a tvoří se rozsáhlé a poměrně mocné ploché výplavové kužele. Někdy toky jsou naopak do svého podloží nebo do naplavenin výplavového kužele zaříznuté několik metrů hlubokými kaňonovitými erozními zářezy. Poměr eroze a agradace se musí neustále měnit, jak dokládá příklad od Las Mercedes na úpatí Casity. V korytě bezejmenného toku se po erozi v korytě obnažily staré indiánské rytiny, předtím zakryté 1,5 m mocnými naplaveninami. Předpokládá se, že stáří uloženin odpovídá plio - pleistocénnímu stáří vulkanické skupiny, kde je její zdrojová oblast. Mocnost polycyklických uloženin není známa. Odhaduje se na desítky a místy až přes sto metrů. Okraje strukturního kolapsu Místy lze pozorovat strukturní okraj nikaragujské deprese. Tento okraj se pravděpodobně neustále utváří v závislosti na tektonickém vývoji a rozšiřování jz. okraje nikaragujské deprese. Reliéf má zde charakter strukturního kolapsu (edifice colapso). V současnosti je nadmořská výška okraje okolo 300 m n.m. Pro srovnání uvádíme nadmořskou výšku úpatí vulkanického řetězce v nikaragujské depresi, které se pohybuje mezi 50 až 100 m n.m. Výškový rozdíl mezi jz.okrajem nikaragujské deprese a dnem deprese je tudíž 200 až 250 m. Na území mezi vulkánem Santa Clara a lineamentem Nejapa - Miraflores lze zrekonstruovat a na některých místech pozorovat okraj nikaragujské deprese. Obvykle tento okraj není zřetelný, protože je překryt vulkanickými akumulacemi. Na některých místech se však projevuje poklesem reliéfu podél zlomů a kalderových struktur. Například u El Roche jsou zřetelně zaklesnuté tektonické kry. U La Paz Centro okraj nikaragujské deprese koresponduje s okrajem kaldery. Do systému okrajových zlomů strukturního kolapsu lze zahrnout i zlom Recreo, který lze sledovat sv. La Paz Centro, a který predisponuje kalderu Puerto Momotombo. Význačnou strukturou je zlomový svah Mateare. Poklesy pravděpodobně pokračují až do současnosti, protože je jimi postižena i oblast relativně mladých mocných vulkanických napadávek ze skupiny Cerro Negro a Las Pilas. Místy je kolaps doprovázen menšími vulkanickými centry. Též je zde zaznamenána seismická linie. Tektonický reliéf Polycyklické vulkanické fluviální uloženiny s největší pravděpodobností zakrývají různě rozčleněné tektonické segmenty, které tvoří jz. okraj nikaragujské deprese. 134

4 Tektonické kry budují pravděpodobně podloží celé vulkanické fluviální plošiny a vlastní vulkanické oblasti. Na povrch vystupují ve studované oblasti jen při pacifickém pobřeží. Reliéf je zde obvykle zvlněný. Mírně se zvedající elevace jsou tvořeny relativně málo zvětralými středy tektonických ker. Obzvláště dacity zde vyvětrávají v podobě velkých kulovitých nebo oválných bloků. Původní bloky byly ohraničeny puklinami, podél kterých se rozšiřovalo zvětrávání. Intenzivní zvětrávání a následná denudace postupovaly též podél zlomů. Jižně města León se zachovaly tyto tektonické segmenty jako vystupující mesy a jejich nejvýše položené plošiny vystupují až nad 300 m n. m. Převýšení mes nad vulkanickými fluviálními plošinami dosahuje až 250 m. Mesy jsou tvořeny střídajícími se polohami ignimbritů, dacitů a andezitů formace Tamarindo. Na vrcholových plošinách mes, ani na jejich svazích se nevyskytují žádné mladší vulkanické a fluviální uloženiny, které tvoří okolní polycyklické plošiny. Pravděpodobně jsou okamžitě po uložení denudovány. Mesy vznikly selektivním postupem ústupového svahu, za kterým se rozšiřoval pediment. Lze předpokládat, že tyto formy jsou výsledkem denudačních procesů semiaridního klimatu, který zde pravděpodobně převládal koncem miocénu a v pliocénu. V současné době mají charakter paleoreliéfu. Závěr Cílem analýzy vývoje reliéfu bylo shromáždit další poznatky o tektonogenním, vulkanogenním a exogenním vývoji území a zpracovat mapu dynamického vývoje reliéfu, aby bylo možno i tímto způsobem stanovit oblasti největšího zemětřesného, sopečného a exogenního rizika. Současně byl studován etapový vývoj reliéfu ve vztahu k vulkanickým fázím, tektonickému a exogennímu vývoji. Literatura HRADECKÝ, P. et al. (1997): Estudio geológico para reconocimiento de riesgo natural y vulnerabilidad en el area de Managua. - Archiv INETER, pp. 81, Managua. HRADECKÝ, P. et al. (1998): Estudio geológico para reconocimiento de riesgo natural y vulnerabilidad en el area de Masaya - Granada. - Archiv INETER, pp. 70, Managua. HRADECKÝ, P. et al. (1999): Estudio geológico para reconocimiento de riesgo natural y vulnerabilidad en el area de Chinandega - León. - Archiv INETER, pp. 96, Managua. HRADECKÝ, P. et al. (2000): Estudio geológico para reconocimiento de riesgo natural y vulnerabilidad en el area de Malpaisillo La Paz Centro y Puerto Momotombo. - Archiv INETER, Managua. HRADECKÝ, P. et al. (2001): Estudio geológico para reconocimiento de riesgo natural y vulnerabilidad en el area de los volcánes Apoyeque, Cosiguina y Momotombo - Archiv INETER, Managua. INCER, J. (1995): Geografía dinámica de Nicaragua. Editorial Hispamer, S.A., pp. 169, Managua. KUANG, S. J. (1971): Estudio Geologico del Pacifico de Nicaragua. - Archiv Catastro e Inventario de Recursos Naturales. Informe Geologico, No. 3, pp Managua. MCBIRNEY, A.R., WILLIAMS H. (1964): The origin of the Nicaraguan Depression. - Bull. Volc., vol. 27, pp. 63. MCBIRNEY, A.R., WILLIAMS, H. (1965): Volcanic History of Nicaragua. - Univ. of California Publ. In Geol. Sci., vol. 55, pp ŠEBESTA, J. (1997): Dynamic Development of the Relief in the Managua Area, Nicaragua. Acta Univ. Carolinae. Geographica, No. 2, pp , Prague. WYK DE VRIES VAN, B. /1993/: Tectonics and Magma Evolution of Nicaraguan Volcanic System. - MS, Thesis for degree of Doc. of Phil., Open University, pp

5 Summary The analysis of dynamic relief origin of Nicaraguen volcanic chain Part of the project "Geological study of vulnerability of the rock environment, the volcanic chain of Nicaragua" (Hradecký et al ) was an analysis of dynamic development of the relief. Objective of the analysis was to prepare a basis for compiling a map of geologic hazards of this area. Result of the analysis was the compilation of a map of the dynamic relief development at 1: scale. Results of geological investigation, data from older literature, interpretation of aerial photographs and this author s field observations have been used for the compilation. The studied area of the volcanic chain of Nicaragua is situated in the Pacific zone of Nicaragua. The highest volcano of the chain in Nicaragua is volcano San Cristobal (1745 m a.s.l.) forms a typical cone-shaped stratovolcano. Development of the relief of the volcanic chain is mostly influenced by volcanic activity as a consequence of tectonic unrest on the subduction zone of the Mid-American trench, where the oceanic Cocos plate descends beneath the Caribbean plate. The Pacific zone of Nicaragua is marked by high Mio-Pliocene, Pleistocene and recent tectonic activity in the formation and spreading of the Nicaragua depression. Tectonic development on the SW margin of the depression is accompanied by an intensive volcanic activity which leads to the formation of the Nicaraguan volcanic chain. Mainly stratovolcanos as well as smaller slag cones and tuff cones, maars, collapses etc. form in the Nicaragua volcanic chain. Development of the relief is mostly influenced by volcanic activity. Above all, positive surficial volcanic forms and volcano-tectonic structures (mainly calderas) are generated. The Nicaragua depression develops mainly as very shallow sea bay Fonseca which continues inland as broader depressions Estero Real, Olomega and Tecomapa. The depression of Lake of Managua, the ignimbrite plateau of Tipitapa and depression of Nicaragua lake continue. Its altitude is minimal, m a. s. l.. It is evident that northern foot of the volcanic group is situated by m lower than its southern foot. The young relief shaped by endogenic activity is exposed to intensive exogenic processes linked with warm humid climate, which results in the high dynamism of relief development. The newly generated volcanic forms are then shaped by exogenic processes, particularly by erosion and other processes such as mass wasting, processes of mass movements, transitional accumulation in the form of aggradation in alluvial fans and by weathering. Age of the relief of the volcanic chain of Nicaragua is thought to be Plio-Pleistocene. Basement of the volcanic groups is formed most probably by tectonic blocks of the Coyol and Tamarido formations, which are of Mio-Pliocene age. The Pliocene ignimbrites developed in great thicknesses in the environs of Managua and Granada have not been observed in this area. Generelly the volcanos of the chain have a polygenetic and polycyclic character. An important phenomenon is the development of extensive polycyclic and polygenetic volcanofluviatile deposits. These deposits are devoloped in the southern part of the Nicaragua volcanic chain only locally or not at all. Formation of the volcanic groups probably took place in a phase-wise manner. Criteria for assignment into the individual phases are the mutualrelations of single volcanic centers and their products, degree of weathering and denudation of the surface, or of the whole volcanic structure in relation to their geomorphological position and to the areas of accumulation. 136