Zemská kůra

Česká geologická služba (ČGS) studuje petrologické, strukturně-tektonické, geochemické a geofyzikální procesy spjaté s vývojem zemského pláště a kůry. Získané poznatky slouží k prohlubování znalostí o geologické struktuře a geologickém složení jednotlivých oblastí našeho území, zkvalitňují následné geologické mapování, jsou využívány při řešení odborných projektů a podávají kvalitní informace potřebné pro systémová rozhodování orgánů státní moci.

Výzkumy ČGS jsou z velké části podporovány aktivními projekty Grantové agentury ČR (GAČR) i dalšími grantovými agenturami. Důležitými součástmi této oblasti výzkumu jsou geologické mapování a vzájemně provázaný geovědní regionální výzkum. Podávají nové informace o geologické stavbě a geologickém vývoji daných oblastí a hodnotí přírodní prostředí z hlediska nebezpečí extrémních geodynamických jevů.

Základní výzkum stavby litosféry je fundamentem pro veškeré aspekty navazujících aplikovaných výzkumů, jako jsou 3D modelování stavby zemské kůry nebo studium materiálových toků, transferu fluid a tepla v kůře. Díky značné šíři specializací a vysoké kvalitě odborných pracovníků ČGS dochází k úspěšnému propojování výsledků základního a aplikovaného výzkumu. Jedním ze základních úkolů ČGS je udržení know-how o geologické stavbě ČR na nejvyšší současné úrovni, aby bylo možné podávat o ní v rámci regionálního a aplikovaného výzkumu co nejkvalitnější informace potřebné pro geoinformační systém státu, příslušné databáze, geotechnické firmy a další průmyslové a stavební organizace. V současné době se výzkumná činnost zaměřená na stavbu a vývoj zemské kůry člení na tři základní části:

Geologické mapování a regionální geologický výzkum

Geologické mapování a vzájemně provázaný geovědní regionální výzkum podávají nové informace o geologické stavbě a geologickém vývoji daných oblastí, hodnotí přírodní prostředí z hlediska nebezpečí extrémních geodynamických jevů. Tvorba geovědních map a regionální výzkum patří mezi hlavní priority výzkumu ČGS a generují širokou datovou základnu, na kterou navazuje podrobný výzkum exogenních a endogenních procesů v litosféře i rozvíjející se metodiky 3D modelování zemské kůry. V rámci geologického mapování je získávána celá řada dalších informací, jejichž znalost je potřebná pro ochranu životního prostředí a umožňuje vytvořit lepší přehled geologických rizik. Přímý ekonomický přínos mají také nově získaná data o zdrojích nerostných surovin, včetně jejich zhodnocení.

V posledních desetiletích vznikly celé řady geologických a odvozených map, které se soustředily především na chráněné krajinné oblasti a jiná místa veřejného zájmu v České republice. Součástí nově dokončovaných geologických map 1 : 25 000 jsou údaje důležité pro ochranu horninového prostředí, včetně nerostných zdrojů a podzemních vod. Obsahují také bodové informace o chemickém složení půd a hlavních horninových typů. V okolí velkých sídelních aglomerací jsou v půdách kromě anorganických polutantů sledovány také polycyklické aromatické uhlovodíky, polychlorované bifenyly a organochlorované pesticidy.

Základní regionální geologický výzkum v Českém masivu a Západních Karpatech je úzce svázán s geologickým mapováním a probíhá ve spolupráci s ostatními geologickými institucemi v ČR i v zahraničí. Pro orgány územního plánování zajišťují pracovníci ČGS účelové geologické mapy, komplexní posudky k investiční výstavbě a k veškerým geovědním problematikám. Od roku 2003 jsou dokončené geologické mapy postupně zpřístupňovány veřejnosti na mapovém serveru. ČGS se také dlouhodobě podílí na zahraničních projektech, zejména v rámci zahraniční rozvojové spolupráce. V mezinárodním měřítku jsou získané údaje základem pro uplatňování dat v INSPIRE (standardizovaná data pro evropskou infrastrukturu geovědních prostorových informací).

Endogenní procesy v minulosti a v současnosti

Problematika vzniku a vývoje zemské kůry a její interakce se zemským pláštěm jsou fundamentální povahy v geologických vědách a jako takovým jim ČGS věnuje odpovídající pozornost. Studium různých aspektů této výzkumné tematiky vyžaduje nasazení a interakci široké palety odborníků, jimiž ČGS disponuje: strukturních geologů, geofyziků, petrologů, mineralogů a geochemiků, jakož i expertů na dálkový průzkum Země (DPZ) a specialistů na numerické a analogové modelování. ČGS má rovněž solidní zázemí ve svých laboratořích, které nabízejí kromě jiného i moderní geochemické a izotopové metody. K nebývalému rozvoji výzkumu litosféry v ČR přispívá také Centrum pro litosférický výzkum v ČGS, založené v roce 2012 v rámci programu Ministerstva školství, mládeže a tělovýchovy „Návrat“, jež intenzivně spolupracuje se špičkovými centry výzkumu geologických věd v zahraničí. Díky němu se ČGS podařilo získat projekt EXPRO GAČR.

Výzkumy v zahraničí

Složení a tektonika geologického podloží určují charakter dalšího geologického a topografického vývoje každé oblasti, a nepřímo tak ovlivňují i veškerou biosféru. Výsledky jsou prezentovány na mezinárodních konferencích a publikovány v recenzovaných periodikách a monografiích. Regionálně je výzkum zaměřen na oblasti variscid Evropy a severní Afriky, středoasijského orogenního pásu v Mongolsku, severní Číně, Tibetu, Himálaji a panafrických orogénů jižní Afriky, Brazílie a Uruguaye. Tyto výzkumy zahrnují i procesy korového růstu, recyklace kůry, tečení magmat, formování kůry (deformace, reologie, struktury) a studium korové kontaminace pláště za použití široké škály metod od metamorfní a magmatické petrologie přes geofyziku, prvkovou a izotopovou geochemii, geochronologii, strukturní geologii až po numerické a analogové modelování. Výzkumy jsou z velké části podporovány aktivními projekty GAČR, ale i společnými projekty se zahraničními partnery. Multidisciplinární a moderní výzkum je podporován rozsáhlou sítí národních a mezinárodních subjektů. Je charakterizován jak výraznou terénní komponentou a rozsáhlými laboratorními pracemi, tak i zkušenostmi v oblasti numerického modelování. V některých doménách výzkum dosahuje nadprůměrné úrovně i v mezinárodním měřítku.

Ukládání radioaktivního odpadu

Podzemní důlní díla buduje člověk již od raného středověku. Zvláště v posledním století stále častěji umisťuje pod povrch Země stavby, úložiště, hluboké těžní/geotermální vrty apod. Zkušenosti získávané během všech těchto činností ukazují, že horninové prostředí je silně heterogenní a jeho využívání, v mnoha případech velmi žádoucí, s sebou zároveň nese široké spektrum rizik. Pro efektivní a současně bezpečné využívání horninového prostředí je nezbytná detailní znalost stavby zemské kůry. Jde zejména o definici geometrie základních litologických celků, míry homogenity jednotlivých horninových bloků a průběhu zlomových struktur a dalších tektonických prvků. Bez těchto údajů nelze navrhnout optimální využití horninového prostředí, ideální geometrii podzemních staveb, dimenzovat inženýrské bariéry ani objektivně zhodnotit jejich bezpečnost. Co nejpřesnější reprezentace geologické situace, zejména tektonické stavby, je základním předpokladem pro navazující modely, simulace (geomechanické, hydrogeologické apod.) a plánování podzemních děl.

Hlubinné úložiště radioaktivních odpadů v ČR

ČR dlouhodobě připravuje výstavbu hlubinného úložiště radioaktivních odpadů, které by mělo být lokalizováno v krystalinických horninách, tvořících přirozenou bariéru společně s dalšími materiály. Pro výběr lokality a realizaci samotného úložiště je nezbytný rozsáhlý výzkum nejen horninového prostředí, ale také používaných přístupů a materiálů, realizovaný v podzemních laboratořích, např. na Podzemním výzkumném pracovišti Bukov. ČGS podobné projekty dlouhodobě realizuje a aktivně přispívá k popisu a klasifikaci geologického prostředí pro budoucí úložiště. Kromě toho ČGS poskytuje data a 3D modely pro přípravu umístění dalších jaderných zařízení, např. nových jaderných bloků v jaderné elektrárně Dukovany. Pro tyto účely umožňují metody modelování a vizualizace 3D stavby zemské kůry pokročilé využití multidisciplinárních geologických dat, která budou aplikována pro extrapolaci geologické stavby známé z povrchu do kilometrových hloubek nově vytvářených geologických 3D modelů. Dále jsou využívána distanční data metodami DPZ, např. satelitní data a data získávaná bezpilotními letadly.