Geologická činnost povrchové vody soubor veškeré vody na Zemi = hydrosféra voda vzdušná (atmosférická), voda oceánů a moří, voda v jezerech, vodních tocích, v ledovcích a voda podzemní geologická činnost vody rozdílná dle způsobu výskytu hydrogeologie studuje všechny zákonitosti oběhu a stavu vody v přírodě, plynoucí z klimatických poměrů i z povahy hornin Oběh vody v přírodě voda na zemském povrchu v neustálém oběhu nepřetržitá geologická činnost vody na zemském povrchu umožněna koloběhem vody porušování hornin, přenášení uvolněného horninového materiálu, usazování na jiném místě změna tvarů zemského povrchu vliv klimatu poměr mezi vodními srážkami a vypařováním vody dešťové srážky: vydatnost (množství za 24hod), mohutnost (množství např. za 1min), počet deštivých dnů v roce voda vázána ve sněhu, ledovcích do oběhu až jejich táním (rychlost tání, míra vsaku do země / stečení po povrchu) rostliny pozvolný odtok po povrchu (vyšší průsak do země) + zachycení a odpaření vody na listech propustnost hornin pro vodu pórovitost, rozpukání Geologická činnost deště humidní klima srážkové vody = důležitý činitel modelující tvary souší srážková voda stékající po zemském povrchu dešťový ron rozmývá a splachuje zvětraliny ze svahu, porušuje málo pevné horniny a chemicky snadno porušitelné horniny podmínky příznivé pro dešťový ron vznik sítě rýh, stružek a zářezů ve svahu za zvláštních podmínek v měkkých horninách: zemní pyramidy (kuželovité, jehlanovité, hranolovité útvary na vrcholu mohou být chráněny kamenem) humidní klima vyrovnávání nerovností, zaoblování svahů (částice splavované ronem jsou postupně ukládány na svahu) x aridní klima ostře modelované svahy (přívalové deště rychle splachují zvětraliny ze svahů) oblasti, kde jsou horniny dobře propustné pro vodu omezena činnost dešťového ronu voda se rychle vsakuje puklinami, které rozšiřuje a prohlubuje vznik skalních měst (Prachovské skály) Geologická činnost vodních toků dešťové vody stékají po svazích sbíhají se v potoky (hlubší a trvalejší zářezy, než ronové rýhy) spojení potoků řeky říční údolí potoky, řeky voda z dešťových srážek + tajícího sněhu a ledovců + podzemní vody vyvěrající z pramenů povodí území, ve kterém sbírá vodní tok své vody pomoří oblast všech povodí, z nichž vodní toky odvádějí vody do jednoho moře rozvodí předělová čára oddělující jednotlivá povodí
geografické rozvodí vymezeno hřbetnicí vody stékající do vodního toku přímo z povrchu (obr. 1) hydrologické (geologické) rozvodí povodí jako sběrná oblast i podzemních vod čára spojující nejvýše ležící místa styku pro vodu propustných a nepropustných vrstev ukloněných k vodnímu toku (obr. 1) kontinentální rozvodí oddělení jednotlivých pomoří (Českomoravská vrchovina: evropské rozvodí oddělující povodí Labe a Dunaje) říční soustava řeka se svými přítoky soubor říčních soustav vytváří vodní síť (hustota sítě závisí na klimatických poměrech, geologické povaze oblasti) ústí ukončení vodních toků buď ve větším vodním toku, v moři nebo v jezeru zvláštní okolnosti vodní toky nekončí ústím: krasové oblasti (ponory, propadání), pouštní oblasti aridního klimatu: vsáknutí a vypaření Obr. 1 Rozdíl mezi geografickým a hydrogeologickým povodím (podle A. Desia); tečkovaně propustné horniny; hustě čárkovaně nepropustné horniny (převzato ze Záruba et al., 1972) Pohyb vody ve vodních tocích laminární pohyb rovnoběžná vlákna, malé rychlosti, přímá koryta přemisťuje jen malé částečky hornin jen ve směru pohybu vody turbulentní pohyb větší rychlost, větší spád, rychle se měnící směr a průřez koryta rychlost vody ve vodních tocích závisí na sklonu koryta toku (spádu) výškový rozdíl dvou od sebe odlehlých míst na vodním toku rychlost zmenšována třením vody o dno a břehy koryta, i o vzduch (vnější tření) a třením mezi částicemi vody pohybujícími se různou rychlostí (vnitřní tření) největší rychlost: nehluboko pod hladinou v místech nad největší hloubkou toku proudnice spojnice míst s největší rychlostí vody (klikatý tok proudnice se přibližuje k vnějšímu, nárazovému, břehu) průtočné množství množství vody protékající korytem v časové jednotce (sekundě) není stálé, mění se během roku, ovlivněno i rostlinným porostem výška hladiny v řece spjata s průtočným množstvím její průměrná hodnota = normální stav toku vodní stavy řeky závislé na množství a charakteru atmosférických srážek a klimatických poměrech celého povodí
Přenosná činnost vodních toků do koryt vodních toků množství zvětralinového materiálu dostatečně velká rychlost transport (přenos) z místa na místo transport: vlečením (trakcí), skokem (saltací), unášením v suspenzi rychlost řeky větší, než rychlost, při níž dochází k usazování částice se ve vodě vznášejí přenos v suspenzi takto je transportováno velmi mnoho horninového materiálu, převážně prachový písek a jílové částice větší úlomky, dostatečná rychlost proudu válení (trakce) po dně množství se směrem po toku řeky zmenšuje (cestou se rozbíjejí a zmenšují) částice velikostně mezi těmi, které jsou unášeny v suspenzi a těmi, které se pohybují v trakci pohyb saltací podle měnící se rychlosti vířivých proudů vody se střídavě vznášejí a klesají ve vodním proudu transportovaný materiál po dně se odírá, odlamuje, zmenšuje, zaobluje rychlost vodního toku dostatečná pro transport všech splavenin = transportační rychlost; menší než transportační (část materiálu se usazuje na dně) = sedimentační rychlost; větší než transportační (tok prohlubuje koryto, vymílá) = erozní rychlost geologická činnost vodních toků eroze + transport + sedimentace (obr. 2) Obr.2 Hjulströmův diagram ukazující vztah mezi transportační, erozní a sedimentační rychlostí vodního toku a velikostí zrn (převzato ze Záruba et al., 1972) Erozní činnost vodních toků vodní tok prohlubuje koryto vymíláním, erozí spojeno s rozrušováním hornin narážejí na ně úlomky hornin unášené řekou, odlamují je a rozbíjejí = koraze obří hrnce prohlubně válcovitého, mísovitého tvaru v korytech bystřin, pod vodopády, v peřejích pod balvany uvízlými v prohlubních dna, kterými vířivý pohyb proudu otáčí na jednom místě balvany erodují do hloubky i do stran obří hrnec se rozšiřuje eroze podmíněná vířivým pohybem = evorze intenzita říční eroze závislá na charakteru hornin na tvrdých horninách vznik stupňů, přes něž voda padá tvoří peřeje, vodopády, katarakty eroze vodního toku ve dvou směrech: do hloubky, do šířky
velký spád toku horninový materiál neustále odnášen horniny na dně obnažovány a vystaveny korazi působí jako hloubková, vertikální eroze (hlavní příčina prohlubování vodního toku) přírodní překážky vychylování proudnice do stran větší erozní činnost u některého břehu = boční, laterální eroze (nejúčinnější v říčních zákrutech podporována odstředivou silou) břeh je podemílán zřícení přesun toku řeky do prohlubujícího se zákrutu nárazový břeh příkrý, obnažené horniny skalního podkladu x nánosový břeh usazování materiálu transportovaného řekou, mírně se svažující erozní činnost řeky vznik říčního údolí intenzivní hloubková eroze říční prameny se postupně posunují proti toku směrem k rozvodí = zpětná eroze toky s větším spádem pronikají do povodí toků s menším přesunují rozvodní čáru, zvětšují své povodí = boj o rozvodí (pirátství vodního toku), obr. 3 Obr. 3 Blokdiagramy znázorňující pirátství vodního toku (podle J. Kunského) (převzato ze Záruba et al., 1972) zpětná eroze vývoj vodopádů: voda padající přes přepadový práh vodopádu silně eroduje u paty vodopádu zpětnou erozí se podemílá stěna vodopádu ztrácí stabilitu, řítí se vodopád ustupuje proti směru toku erozní činnost řeky podmíněna jejím celkovým spádem (výškový rozdíl pramene a ústí, tj. svrchní a spodní erozní bází, základnou, a jejich horizontální vzdáleností) erozní činnost tím větší, čím je při určité vzdálenost větší výškový rozdíl erozních bází křivka podélného profilu korytem řeky spojující svrchní a spodní erozní bázi = spádová křivka řeky, obr. 4 většina řek nevyrovnaná spádová křivka (různá tvrdost hornin, tektonické zvedání / klesání části území) stupně na křivce, které řeka postupně hloubkovou a zpětnou erozí odstraňuje a křivku vyrovnává profil rovnováhy v každém místě profilu tok dosáhne a udrží unášecí rychlost úplné vyrovnání spádové křivky
Obr. 4 Nevyrovnaná spádová křivka se mění ve vyrovnanou spádovou křivku působením hloubkové a zpětné eroze (podle R. Kettnera); 1, 2, 3 nevyrovnaná spádová křivka, 4 vyrovnaná spádová křivka (převzato ze Záruba et al., 1972) Usazování ve vodních tocích může být vyvoláno zvětšením množství materiálu, který se dostane do koryta nebo snížením rychlosti vodního toku pod jeho transportační rychlost (menší množství vody v řece, vyzdvižení spodní nebo pokles svrchní erozní báze) je podmíněno gravitací způsobuje současně i třídění splavenin podle tíhy již při transportu a při usazování nejdříve zůstávají ležet balvany, pak štěrk, valouny, písek, jílovitý kal povodňové vody ukládají jemný písek a kal i mimo říční koryto údolní nivy vstup vodních toků s větším spádem do hlavního údolí vytváření vějířovitě rozprostřeného dejekčního kužele ze splavenin (náhlé zmenšení spádu pokles transportační rychlosti toku ukládání splavenin) říční delta velké řeky ústící do moře i jezer ukládají své nánosy v podobě rozlehlých a plochých kuželů říční sedimenty utřídění a střídání vrstev hrubšího a jemnějšího materiálu (např. štěrku a písku) a šikmé, často i křížové zvrstvení Vývoj vodních toků spádová křivka geologická činnost vodního toku není stejná v celé jeho délce horní část: příkrý sklon, střední část: mírnější, dolní část: velmi mírný horní, střední a dolní tok horní tok počíná v pramenní oblasti (zpravidla v horách), velký spád velká hloubková eroze zesilovaná přemisťováním hrubých horninových úlomků a balvanů (dostávají se do koryta z příkrých svahů údolí, které má profil ve tvaru písmene V) koryto skalnaté dno (vznik obřích hrnců), časté peřeje (nízké vodopády následující schodovitě za sebou), vodopády silná hloubková eroze, zpětná eroze střední tok větší vodnatost, mírnější spád, zákruty, hloubková eroze, zvláště boční eroze zaklesnuté meandry postupující boční eroze proříznutí ostruhovitého
výběžku napřímení koryta řeky opuštění koryta v meandru = opuštěný meandr (zbytek ostruhovitého výběžku = okrouhlík), obr. 5 Obr. 5 Blokdiagramy znázorňující vznik opuštěného meandru na Kocábě u Masečína (podle R. Kettnera) (převzato ze Záruba et al., 1972) snížení unášecí rychlosti toku hromadění splavenin v řečišti akumulační činnost řeky povodňové vody zde vytvářejí údolní nivu dolní tok velmi mírný spád, velké množství vody; údolí široké, ploché řeka nanáší jemnozrnný materiál, její koryto je zahloubeno ve vlastních nánosech, teče klikatě četnými zákruty, dělí se i v několik ramen zákruty na dolním toku = volné meandry při povodni je řeka opouští, přeloží svoje koryto mrtvá ramena ústí ústí do moře závislost na tom, zda se mořské pobřeží při ústí řeky sekulárně zvedá nebo klesá, na množství a povaze splavenin, na velikosti přílivu a odlivu, na síle mořského příboje a pobřežních mořských proudů slabý příliv a odliv, příboj, pobřežní proudy říční delty jako ploché kužely větvení řeky do mnoha ramen výplňové delty vznikly v mořském zálivu, který během doby vyplnily (Nil, Dunaj) některé delty postoupily dále do moře výběhové delty (Mississippi) sekulárně klesající mořské pobřeží otevřená ústí řek (estuarie) příliv a odliv je udržují stále otevřené pásmo smíšené vody (brakické) při ústí řek do moře říční plaveniny zde rychleji sedimentují usazují se v podobě hrázovitých útvarů pobřežní mořské proudy + příbojové vlny valy rovnoběžné s pobřežím kosy aridní klima řeky i bez ústí velký výpar pokles transportační rychlosti nánosy se hromadí v podobě rozlehlých náplavových kuželů vodní tok v nich zvolna mizí Říční terasy morfologicky výrazné plošiny vyvinuté buď souměrně na obou svazích říčních údolí, nebo střídavě na jednom nebo druhém svahu v různých výškových úrovních (střídání období eroze a akumulace) pokles říční eroze zanesení říčního údolí naplaveninami
oživení říční eroze řeka eroduje ve svých starších nánosech i ve skalním podkladu příčiny střídání eroze a akumulace: pohyby v zemské kůře (změny ve velikosti spádu), změny klimatických podmínek (množství vody v řece) změny klimatu v pleistocénu: glaciály x interglaciály erozní, výmolové terasy vzniklé výmolnou i abrazní činností řeky ve skalním podkladu akumulační, nánosové terasy stupně tvořeny říčními nánosy říční údolí velmi zahloubená v pleistocénu, dnes vyplněná mocnými říčními nánosy, které dosud řeka neodstranila = přehloubená údolí v nich vývoj vložených teras (podložím není skalní stupeň, ale starší říční nánosy) údolí většiny našich řek několik terasových úrovní, převážně pleistocenního stáří, obr. 6 (ale i miocenního, pliocenního, holocenního) Obr. 6 Profil pleistocenními terasami ve vltavském údolí u Veltrus; L lysolajská terasa, I pankrácká, II vinohradská, III Karlova náměstí, IV maninská (převzato ze Záruba et al., 1972) z inženýrskogeologického hlediska: cenný stavební materiál (písek, štěrk), významné horizonty podzemních vod (zdroje vodovodů), štěrkové terasy dobrá základová půda Tvary a typy říčních údolí tvary závislé na geologické činnosti řeky (ovlivněna povahou hornin, klimatickými a tektonickými poměry území) velký spád řeky a dostatek vody eroze koryta ve směru největšího spádu (bez ohledu na ostatní parametry) zmírňování spádu řeky uplatňování vlastností hornin i tektonických poměrů ve vývoji řečitě řeka následuje horniny snadněji podléhající erozi = výběrová, selektivní eroze pokud se ve vývoji údolí uplatňuje především eroze erozní údolí vodní tok teče na větší vzdálenost ve směru poruchového pásma tektonické údolí antecedentní říční údolí údolí vytvořené vodním tokem uchovávající si svůj směr i při změnách způsobených pomalým, dlouhodobým (sekulárním) zvedáním skalního podkladu na úseku svého toku u nás: průlom Labe Českým středohořím, údolí Tiché a Divoké Orlice epigenetické údolí řeka původně tekla v měkkých horninách prohloubila se do podloží tvrdých hornin směr jejího údolí předurčen původním údolím v měkkých horninách musí pokračovat při dalším zahlubování v původním směru, přestože se v jejím korytě vyskytly horniny vzdorující erozi
v některých horninách (např. vápence, vápnité pískovce) rychlé zařezávání řeky erozí úzké údolí s příkrými až převislými stěnami často na horských vodních tocích větší řeky rychlé zařezávání vodního toku hluboká říční údolí s příkrými údolními svahy, tzv. kaňony Geologická činnost moře moře (díky své rozloze a objemu) nevýznamnější exogenní činitel na Zemi rušivá činnost mohutné rozrušování hornin na pobřeží, rozmělňování přemisťovaného úlomkovitého horninového materiálu tvořivá činnost ukládání mocných vrstev usazenin, které tvoří důležitou složku zemské kůry teplé i studené mořské proudy ovlivňují klimatické poměry rozsáhlých oblastí sedimenty na dně moří podstatná složka mnohých horstev, která byla vyvrásněna a vztyčena z někdejších mořských pánví moře spojená s oceány úžinami a průlivy oceány i moře vnikají do pevniny zátokami a zálivy mnohdy ve značné míře rozčleňují mořská pobřeží zvětšení styku moře s pevninou rozšíření jeho erozní činnosti Reliéf mořského dna povrch mořského dna nerovný, v jeho reliéfu jsou časté tvary s mnohonásobně většími výškovými rozdíly, než jaké známe na souších mořské dno směrem od pobřeží tvořeno kontinentální plání (šelfem) ploché, do moře mírně sklonité nepřesahuje na svém hlubším okraji hloubku 200m, k hornímu okraji kontinentálního svahu (obr. 7) Obr. 7 Schematické znázornění mořských oblastí (podle R. Kettnera) (převzato ze Záruba et al., 1972) šířka pláně závisí na charakteru pobřeží tektonicky stabilní pobřeží: pláň široká i desítky km; tektonicky mobilní pobřeží: malá šířka šelfů kontinentální pláň končí směrem do oceánu příkřejším kontinentálním stupněm přechází v kontinentální svah jednoduchý nebo stupňovitý, klesá do hloubky až přes 2000m pod kontinentálním svahem dno oceánské pánve: někde ploché, jinde se ze dna tyčí vysoké podmořské hřbety
hlubokomořské příkopy (hojnější v Tichém oceánu) velmi úzké, příkré svahy, ploché dno, velká délka (až 3 800km) hloubky až 10 700m podmořské kaňony úzká a hluboká údolí se strmými svahy; začínají na šelfu v různé vzdálenosti od pobřeží, jsou zaříznuty do kontinentálního svahu, kde meandrují, přijímají přítoky a ústí do hlubokomořských oceánských pánví; některé jsou pokračováním koryt velkých řek (Kongo, Hudson), jiné představují podmořské pokračování suchozemských údolí Vlastnosti mořské vody salinita obsah rozpuštěných solí, průměrně 34 35, není stejná ve všech mořích (vyšší salinita vnitrozemská moře spojená úžinami s oceány, např. Rudé moře (přes 38 ); nižší salinita pokud do nich ústí velké řeky a je malý výpar vody brakické vody mísení slané mořské vody se sladkou říční vodou pokles salinity až na nepatrnou míru ústí velkých řek do moře, laguny, polozavřené zálivy teplota mořské vody kolísá s teplotou ovzduší; teplé a studené mořské proudy; vliv slunečního záření cca do hloubky 70 150m, v hloubce ovlivnění proudy studené vody z polárních oblastí směrem k rovníku Pohyby mořské vody vlnění, dmutí, proudění vody téměř stálý pohyb, způsobuje rušivou i tvořivou činnost moře vlnění vody nárazy větru na mořskou hladinu částice vody uváděny do krouživého pohybu výška vln běžně max. 2m, za bouří i 8 16m délka vln na volném moři max. 60m vlnění největší při hladině, do hloubky klesá třením mezi částicemi vody na pobřeží přechází v mořský příboj pohyb vody naspodu zpomalen třením o dno, hřbety vln přepadávají a tříští se příbojové vlny až do výšky 40m způsobeno též zemětřesením, vulkanickými explozemi, podmořskými sesuvy dmutí moře pravidelný příliv a odliv, vždy 2x během dne vyvoláno slapovými silami Měsíce a Slunce výška přílivu ovlivněna tvarem pobřeží, větší v prostorově těsných zálivech, zátokách a průlivech uzavřená moře málo znatelný přiliv i odliv zasahují i do otevřených ústí řek (Amazonka projevy až na cca 1000km, Labe 148km od ústí) mořské proudy způsobují oběh vody změny ve fyzikálních i chemických vlastnostech vod pobřežní mořské proudy při pohybu vln narážejících šikmo na břeh charakteristické tvary na některých pobřežích (pobřežní písečné valy, kosy, aj.) obr. 8
Obr. 8 Delta řeky Visly a kosy vzniklé činností pobřežních mořských proudů (převzato ze Záruba et al., 1972) mořské proudy v otevřeném oceánu závislé na teplotních poměrech vod a na působení větrů povrchové mořské proudy Golfský proud (teplý proud, vznik v rovníkové oblasti Atlantiku hlubinné mořské proudy vyvolané gravitací, pomalé proudění těžší studené vody z polárních oblastí směrem k rovníku přemisťování vod různé teploty Rušivá činnost moře nejzřetelnější projevy na pobřeží vznik různých tvarů, závisí na povaze hornin a jejich uložení, na morfologii pobřeží a tektonických pohybech mořský příboj neúčinnější projevy trhání skalních bloků, rozrušování pobřežních skal skalnatá pobřeží tvorba přímořských srubů (cliffů) až několik desítek metrů vysoké příkré stěny ovlivnění sekulárními pohyby: pevnina klesá moře do ní vniká v podobě zálivů a zátok vytváří ostrovy a poloostrovy ze starého pobřeží rychlejší rozrušování pobřeží pobřeží se zvedá moře ustupuje, rušivá činnost se přenáší na nově vynořené části pevniny původní abrazní plošina se stává mořskou terasou Tvořivá činnost moře oceány a moře oblasti rozsáhlé sedimentace mořské (marinní) usazeniny různé podle hloubek, ve kterých dochází k sedimentaci a podle původu materiálu (z pevnin, mořského dna, podmořských sopečných erupcí) vznik chemických sedimentů vyrážením látek rozpuštěných v mořské vodě značná část ze zbytků odumřelých mořských organismů nahromaděných na mořském dně
Jezera a jejich geologická činnost přírodní vodní nádrže nejrůznějšího původu bez přímého spojení s mořem zásobovány vodou v povrchových vodních toků, z pramenů vyvěrajících v jezerních pánvích, z atmosférických srážek jezera protékaná řekami = říční jezera, jezera bez povrchového odtoku = bezodtoková jezera hojná oblasti starého zalednění karová jezera největší rozloha: Kaspické moře (372 000 km 2 ), nejhlubší: Bajkalské jezero (1741m, největší světová kryptodeprese / skrytá proláklina) Vznik jezer Hloubená jezera vznik: tektonické pohyby, sopečná činnost, erozní činnost ledu a vody tektonická jezera velké příkopové propadliny Mrtvé moře, Bajkalské jezero, Tanganika sníženiny zemského povrchu, z nichž ustoupilo moře stoupáním a vyklenutím zemské kůry Wetternské jezero, Venernské jezero v depresích vzniklých zvrásněním (v synklinálách) a uzavřeným kerným posunem některá alpská jezera ve Švýcarsku vulkanická jezera zaplavením kráterů vyhaslých sopek Lago di Bolsena, Crater Lake glaciální jezera erozní činnost horských i kontinentálních ledovců ledovcové kary vyplněné vodou Tatry, Alpy zaplnění rýh a prohlubní vodou Finsko, severní Polsko, Kanada krasová jezírka vyplňují závrty a jezera vzniklá zaplavením poljí (Mostarsko blato, Popovo polje, Ochridské jezero, Skadarské jezero) Hrazená jezera v prohlubních za překážkami lávové proudy, sesuvy, ledovcové splazy, morény, nánosy řek a moře jezera za sesutými, zřícenými horninami, které přehradily údolí většinou nevydrží dlouho vodní tok brzy protrhá hráz jezera za morénami ledovců (např. velká kanadská jezera, Lago di Garda) oddělení mořských zálivů hrázemi vytvořenými činností moře Činnost jezer jezero z geologického hlediska relativně krátkodobý jev humidní klima poměrně rychle zanesena říčními nánosy malá jezera časem zarostou rostlinnými porosty močály a rašeliniště (slatiny) suché klima zanesení sedimenty, nadměrný výpar vody příliv a odliv neznatelný
materiál ukládaný v klidných jezerních vodách jezerní, limnické sedimenty při ústí potoků a řek do jezer ploché kužely štěrku a písků se šikmým i křížových zvrstvením chemické jezerní sedimenty soli vznikající v bezodtokových jezerech v aridních oblastech ukládání na dně jezera v pánvích zaniklých jezer solné pouště (severní Afrika, Arábie, Velké solné jezero v Utahu) Význam jezer schopnost zadržet povodňové vody toků vtékajících do jezera zabránit vzniku povodní retenční schopnost vyrovnává vodní stavy řeky vytékající z jezera její průtok je pravidelnější zachytávání velkého množství jemného materiálu suspendovaného ve vodách protékajících jezerem čištění ovlivnění klimatických poměrů okolí vyrovnávání tepelných rozdílů, zvyšování vlhkosti vzduchu udržování hladiny podzemních vod na určité výši