Průzkum fosilních toků v dolní části jeskyně Arnoldka
Lukáš Falteisek
(eSpeleo 6; str.5—7; Praha 2022)
(Poznámka MK: původní zpráva pro web Geospeleos.)
Jeskyně v Českém krasu (ČK) jsou typické výskytem výrazných stropních koryt a dalších tvarů, které často vytvářejí komplexní vzorce připomínající stopy eroze působením vodního toku, ovšem otočené o 180°. Tyto jevy naznačují existenci vodního toku, který byl nějakým způsobem přinucen k erozi stropu místo počvy. Vzhledem k tomu, že jeskyně v ČK zpravidla vznikaly jako freatické, nabízí se jako jedno z možných vysvětlení hustotní rozvrstvení vodní masy vyplňující dutinu. Pro ověření této hypotézy jsme se rozhodli v jeskyni Arnoldka vykopat sondu v plazivce cca 1 m V od horního konce Netopýřího dómu (v tzv. Spojce D-P). Zde se nachází větvení chodeb tvaru Y doprovázené dvěma ostrými břity na stropě, které oddělují stropní koryta jednotlivých chodeb. Všechna tři koryta od svého větvení stoupají. Tato pozoruhodná morfologie vedla k hypotéze, že v počvě pod větvením bude vývěr, který dotoval všechny tři plazivky teplejší agresivní vodou. Výkop byl proveden s cílem projít skrz sedimenty a ověřit existenci vývěru, případně nahlédnout do neznámých prostor, které jej dotovaly vodou. Výkop dosáhl během dvou akcí v r. 2021 hloubky asi 1,7 m, přičemž zastihl šikmé skalní dno zasahující částečně pod zkoumané břity. Sondáž zatloukaným roxorem naznačuje, že dno pokračuje pod celou křižovatkou plazivek a klesá směrem k V. Dno prostory směrem po úklonu nebylo zastiženo. Sedimentární výplň je tvořena rezavými a žlutými jíly podobně jako ve zbytku jeskyně.
Během těchto akcí byly též zmapovány stropní tvary v dolní části Hlavního tahu jeskyně pod Táborovým dómkem. Zřetelná stropní koryta tu doprovázejí prakticky všechny chodby, na širších místech se tvoří složitější tvary, jako kopule a různě větvená a anastamózující korýtka. Podařilo se najít celkem 5 stropních rozvodí tvořených břitem nebo sníženým místem stropu („průsmykem“), od kterého koryta na obě strany stoupají. Rozvodí se nacházejí vesměs ve větších dómech nebo v jejich blízkosti a rozdělují koryta na 5 diskrétních systémů. Žádné rozvodí není uvnitř systému (tj. nelze dojít od jedné jeho strany k druhé, aniž by bylo nutné překonat po cestě další rozvodí). První zahrnuje prostory na dně jeskyně (U Krápníku a Jezero), druhý zasahuje od plazivky ke Sněhulákovi po horní konec Netopýřího dómu, třetí vede od V konce Jezera po rozvodí nad vertikálním stupněm zhruba v horní třetině Jezerního dómu. Čtvrtý se nachází mezi tímto rozvodím a Kleštěnicí. Poslední systém začíná nad Kleštěnicí a přijímá nejvyšší z koryt z plazivek nad Netopýřím dómem. Jeho dovrchní konec nebyl zastižen. U tří systémů nelze vyloučit odtok lehké vody dovrchními skulinami do neznámých prostor, jeden (Netopýří dóm a okolí) se však při pozorování pouhým okem jeví jako bezodtoký. Stropní koryta v rámci každého systému jednoznačně stoupají směrem k určitému místu, ale výškové rozpětí v rámci systému je poměrně malé. Větší vertikální rozdíly jsou na hranicích mezi systémy.
Nejpřirozenější vysvětlení je, že tyto systémy neodpovídají toku, který by kontinuálně transportoval vodu na větší vzdálenost, ale spíš konvekčním celám, které vznikly ve větších prostorách vyplněných vodou. Pokusný výkop potvrdil, že prostory dnešních plazivek byly před zanesením sedimenty dosti vysoké, což je pro tento typ proudění nutné. Stropní rozvodí, včetně ostrých břitů, by tedy odpovídala kontaktu dvou sousedních konvekčních cel a nikoliv vývěrům lehčí agresivní vody z počvy. Ty by vysvětlovalo, proč jsme ve výkopu pod břity na horním konci Netopýřího dómu našli souvislou počvu beze stopy po vývěru. Konvekce je pravděpodobnější i vzhledem k tomu, že soustředěný vývěr agresivní vody by ve stropě vytvořil spíš slepý komín nebo výduť a nikoliv břit. K dlouhodobému provozu konvekčních cel je nutný zdroj energie. Nejjednodušší je teplotní gradient, tj. přimíchávání teplejší vody u počvy a chladnutí vody u stropu. Podobně by mohly fungovat i změny hustoty vody díky rozpouštění vápence a následné klesání nasyceného roztoku. Dnes dominující vysvětlení vzniku stropních koryt ovšem předpokládá, že jde o dráhy bublin plynu. Pokud by byla jeskyně napájena vodou přitékající z větších hloubek, což je v ČK dosti pravděpodobné, můžeme si snadno představit, že tu docházelo k uvolňování plynu, jímž byla voda nasycená pod větším tlakem, než jaký panoval ve zkoumaných prostorách. Je celkem jedno, o jaký plyn šlo, důležité je, že bubliny se sbíhaly u stropů chodeb a valily se pod stropem na nejvyšší dosažitelné místo. Přitom promíchávaly vodu na rozhraní skály a dutiny, což urychlovalo korozi vápence v místě dráhy bublin. Tato hypotéza by vysvětlovala i zdánlivě slepé konce stropních koryt v nejvyšším místě konvekční cely, kde plyn narozdíl od kapaliny mohl unikat do vyšších prostor i minimálními puklinami, které svým průchodem nerozšiřoval.
Popsané hypotézy zatím nevysvětlují všechny rysy konvekčních systémů. Jde však pouze o první přiblížení, které má potenciál na další zlepšování. Tradiční vysvětlení, předpokládající nucený tok vody u stropu vlivem sedimentů nebo dokonce ledu, bychom museli na danou topologii koryt roubovat mnohem násilněji. Toto vysvětlení implikuje soustředěný pohyb vody skrz celou jeskyni nahoru nebo dolů. Vedle praktické nemožnosti existence vývěrů u počvy, průsmyků, rozvodí a paralelních větví by v tomto režimu představoval problém svah zvodnělého jílu o převýšení větším než 100 m, který vyplňuje celou dutinu, ale nikde neuzavře stropní koryto široké často jen 20—25 cm. Při stoupavém proudění vody by byl záhadou jak zdroj sedimentů, tak zdroj obrovského tlaku vody, který by byl nutný, aby udržel celou trasu průchozí. Při klesavém proudění by patrně došlo k rychlému ucpání kanálku transportovaným sedimentem a vytvoření obtokových tras. Dovolím si odmítnout též interpretaci stropních koryt jako zbytku „embryonálních kanálků“. Mnoho stop ukazuje, že stropní tvary představují nejnovější a nikoliv nejstarší část profilu zkoumaných chodeb.
V Netopýřím dómu byl nalezen dobře vyvinutý zarovnaný strop o ploše desetin m2. Nachází se ve slepém výklenku dómu. Pod zadní stěnou výklenku jsou u hladiny sedimentu stopy vývěru lehké tekutiny (vody nebo plynu), která na stěně mezi vývěrem a stropem vytvořila facety. Samotný zarovnaný strop je níž než strop hlavní části dómu a je od něj oddělen dlouhou vodorovnou hranou se stopami přelivu lehké tekutiny do centrálního koryta. Na ostatních stěnách a stropech nejsou stopy po jakémkoliv horizontu ve stejné výšce. Takováto konstelace je pro zarovnané stropy v ČK typická, nápadně se podobá např. stropům v j. Arnika, Martina, Hobitín nebo Na Konci. Zarovnané stropy jednoznačně souvisí se stropními koryty a hovoří ve prospěch plynové hypotézy jejich vzniku. Bubliny se hromadily v boční výduti a přelévaly se do vyšší části dómu. Přitom vytvářely zarovnanou „cestičku“. Jakmile se zarovnaná ploška propojila s okrajem výdutě, plyn pod ní vytvořil tenkou vrstvu, chránil již zarovnanou část stropu, a na okraji orientovaném směrem do vyšší části dómu odtékal přelivem přes hranu. Vrstva plynu pod stropem se při příchodu či odchodu bublinek vlnila, čímž na svém obvodu míchala vodu, urychlovala korozi a přispívala k rozšiřování zarovnané plochy. To vysvětluje jak přesnou vodorovnost zarovnaných stropů, tak i jejich asociaci se stropními koryty, často hromadný výskyt v mnoha mírně odlišných výškových úrovních a velice častou lokalizaci v bočních výklencích větších prostor ve freatických jeskyních.
Můžeme uzavřít, že stropní tvary v jeskyni Arnoldka vznikaly ve freatickém prostředí, kde generální směr proudění byl dovrchní, z vody se uvolňoval plyn, a rychlost toku (resp. výměny vody v dutinách) byla dostatečně malá, aby mohla hrát významnou roli konvekce, resp. míchání vody pohybem bublin. Tyto předpoklady bude nutné rozpracovat do větší hloubky, aby dosáhly podoby konkrétních hypotéz s testovatelnými důsledky. Domnívám se, že si toto téma zaslouží pozornost, neboť, vzhledem k podobnosti stropních tvarů ve většině významných jeskyní ČK, může jít o významný příspěvek k pochopení speleogeneze v této krasové oblasti.
