V zimním semestru 2025 bude studentům věd o Zemi a příbuzných předmětů výuka doplněna celosemestrálním kurzem
Geodynamika sedimentárních pánví
Tento kurz je nabízen jako součást Fulbrightova stipendia Roba Mouchy uděleného za kombinovaný výzkumný/výukový projekt během září – prosince 2025. Primárním hostitelem v ČR je Geofyzikální ústav AV ČR, kde probíhá výzkumná část stipendia; Ústav geologie a paleontologie Přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy pořádá jeho kurz zaměřený na principy geodynamického vývoje sedimentárních pánví a jejich modelování.
O přednášejícím
Dr. Robert Moucha, 2025 Fulbright Fellow v ČR, hostující lektor na ÚGP PřF UK
Robert Moucha je v současné době docentem a ředitelem pregraduálního studia na katedře věd o Zemi na Syracuse University v New Yorku. Rob se narodil v bývalém Československu a většinu svého života prožil v Severní Americe; doktorát získal v roce 2003 na University of Toronto.
Jeho výzkumné zájmy byly zaměřeny na dynamiku procesů zemského pláště a kůry a jejich účinků na povrch naší planety. Současné oblasti Robova výzkumu zahrnují: evoluci krajiny v reakci na tektoniku, změny klimatu a hladiny moře; vývoj modelů hustoty pro plášť integrací seismické tomografie a modelování konvekce pláště; generování a extrakce taveniny během kontinentálního riftingu; uhlíkový cyklus Země v hadaiku–archaiku; a povrchová deformace v reakci na flat-slab subdukci.
O přednášce
Kurz je doporučován především studentům magisterského a doktorandského studia geologie a dalších fyzikálních věd včetně fyzikální geografie nebo aplikovaných geovědních programů, ale obecně jsou vítáni všichni studenti se zájmem o geodynamické procesy a jejich modelování. Studenti programu ERASMUS jsou vítáni. Výuka kurzu proběhne pouze v angličtině. Hlavní informace v SIS: 3 elektronické kredity, 3 hodiny/týden; kód MG420P18. (Na stránce SIS viz Anotace a další informace v anglické verzi.)
Doporučené předpokládané znalosti:
Znalosti všeobecné geologie, základy fyziky a matematiky
Shrnutí kurzu:
Geodynamika sedimentárních pánví poskytuje důkladné poznání fyzikálních a mechanických principů nezbytných pro geodynamické modelování sedimentárních pánví. Kurz začíná důkladným seznámením s klíčovými pojmy, včetně vlastností porézních médií, lineární elasticity, mechaniky kontinua, stlačitelnosti hornin, reologie hornin, studium tepelného toku a poklesu pánve. Tento základ je dále rozšířen analýzou povrchových procesů pomocí kvantitativních metod k vyhodnocení toho, jak tektonické a klimatické interakce utvářejí pozemskou krajinu.
Kurz bude sloužit jako komplexní úvod do geodynamického a krajinného evolučního modelování, podpořený relevantními případovými studiemi. Zpočátku bude uveden přehled sedimentárních pánví a procesů jejich vzniku. Kurz vyvine rovnici tepelné energetické bilance pro litosféru a demonstruje její aplikaci na různé geologické scénáře. Budou prozkoumány vertikální pohyby, jako je zdvih, exhumace a koncepty izostáze a pevnosti v ohybu. Bude zkoumána mechanika deformace kůry a litosféry, včetně elastického, křehkého a viskózního reologického chování. Kurz se bude také zabývat reakcí hornin na aplikovaná napětí a jejich důsledky pro dynamické procesy tvorby pánve během litosférické extenze.
Kurz je zakončen cíleným úvodem do modelování evoluce krajiny, který zahrnuje jak difůzní procesy, tak přístupy k zákonu o síle toku pro fluviální erozi, svahových procesů a ukládání sedimentů. Studenti budou analyzovat mechanismy zpětné vazby mezi tektonickou aktivitou a povrchovými procesy pomocí numerického modelování.
Studenti získají praktické zkušenosti s numerickým modelováním prostřednictvím praktických cvičení pomocí MATLABu a Pythonu, což jim umožní vypočítat a vizualizovat vývoj teploty, dynamiku poruch, pokles povodí a povrchovou erozi a depozici napříč různými tektonickými scénáři.
Očekávané výsledky kurzu
Po úspěšném ukončení tohoto kurzu budou studenti schopni:
- Kvantifikovat a vizualizovat pole napětí a deformace v elastických a plastických materiálech.
- Porovnat a aplikovat elastické, viskózní a viskoelastické reologické modely na deformaci pláště a litosféry.
- Definovat, rozlišit a vypočítat zdvih, pokles, pohřbení, exhumaci a denudaci v jednoduchých tektonických podmínkách.
- Aplikovat místní a regionální izostázi k předpovědi povrchových změn vyplývajících z eroze a zatížení sedimentů.
- Použít McKenzieho riftový model k určení faktorů roztažení a předpovědi tektonického, tepelného a izostatického poklesu.
- Popsat geomorfní složky modelování evoluce krajiny, včetně Hackova zákona, spádu a průhybu koryta.
- Rozlišovat mezi modely fluviální eroze omezenými na oddělení a omezenými na transport.
- Kriticky vyhodnotit omezení numerických modelů při výkladu geologických procesů.
Hodnocení bude založeno na úkolech, které budou zahrnovat směs tradičních problémů a cvičení MATLAB/Python (budou poskytnuty kódy). Závěrečný projekt se bude skládat z krátkého příspěvku o umyvadle dle vašeho výběru (seznam bude poskytnut).
Doporučené učebnice
Veškerý relevantní materiál bude poskytnut nebo bude dostupný prostřednictvím knihovny.
- Analýza povodí: Principy a aplikace (2. nebo 3.), Phillip A. Allen a John R. Allen, 2005 nebo 2013, Wiley-Blackwell
- Physical Principles of Sedimentary Basin Analysis, Magnus Wangen, 2010, Cambridge University Press.
- Úvod do numerického geodynamického modelování (1. vydání) od Tarase Geryi, 2010 nebo 2019, Cambridge University Press.