Prednáška pripravená: prof. RNDr. Bielikom Miroslavom, DrSc ...
Prednáška pripravená: prof. RNDr. Bielikom Miroslavom, DrSc ...
Prednáška pripravená: prof. RNDr. Bielikom Miroslavom, DrSc ...
Create successful ePaper yourself
Turn your PDF publications into a flip-book with our unique Google optimized e-Paper software.
Základy aplikovanej<br />
geofyziky<br />
Úvod<br />
<strong>Prednáška</strong> <strong>pripravená</strong>: <strong>prof</strong>. <strong>RNDr</strong>. <strong>Bielikom</strong> <strong>Miroslavom</strong>, <strong>DrSc</strong>.<br />
Prednášajúci: doc. <strong>RNDr</strong>. Roman Pašteka, PhD.
Čo je to vlastne geofyzika?<br />
prírodovedný odbor, skúmajúci fyzikálne<br />
polia Zeme za účelom zisťovania jej stavby,<br />
tvaru, interakcie s okolitým vesmírom ...<br />
delíme ju na:<br />
tzv. teoretickú („veľkú“)<br />
a aplikovanú („malú“)<br />
teoretická – skúma skôr teleso Zeme ako celok<br />
aplikovaná – sleduje najmä geologickú stavbu litosféry
METÓDY ZDROJ<br />
• Seizmika umelý<br />
• Seizmológia prirodzený<br />
• Gravimetria prirodzený<br />
• Magnetometria prirodzený<br />
• Geoelektrika<br />
&Elektromagnetika umelý aj prirodzený<br />
• Rádiometria prirodzený<br />
• Geotermika prirodzený<br />
• Karotáž umelý aj prirodzený
PRÍKLADOVÉ ŠTÚDIE APLIKÁCIE<br />
GEOFYZIKÁLNYCH METÓD
SEIZMIKA<br />
štúdium seizmických vĺn prechádzajúcich vnútrom<br />
Zeme
Zdroj<br />
seizmických vĺn<br />
Ľudská sila
Technická sila<br />
Autovibrátory<br />
vysielač seizmických vĺn<br />
Registračné auto
Prijímače seizmických<br />
vĺn - geofóny
1. odrazené P and/or S vlny<br />
2. lomenné P and/or S vlny<br />
Typy seizmickej energie:<br />
Podľa tohto sa seizmika delí na tzv. reflexnú (odrazené vlny)<br />
a refrakčnú (lomené vlny)<br />
Typy seizmických vĺn:<br />
1. P vlny – kompresné vlny – pozdĺžne vlny „v p“<br />
2. S vlny – strižné vlny – priečne vlny „v s“
Odrazené<br />
vlny<br />
Lomenné<br />
vlny
itická vlna<br />
Lomená vlna prichádza ku geofónom pred priamou vlnou<br />
Priama vlna<br />
Lomená vlna sa vracia<br />
pod kritickým uhlom
áhový<br />
čas<br />
Rez seizmickým záznamom<br />
Záznam seizmických<br />
dráh prijímačmi
Seizmická interpretácia šikmého rozhrania<br />
Zvodnelé<br />
sedimenty a štrky<br />
Droby
Morské seizmické merania
Morské seizmické merania<br />
Zvukový<br />
zdroj<br />
Hydrofóny<br />
detekujú seizmick<br />
ozveny od horninov<br />
vrstiev
Seizmické metódy:<br />
1. Seizmické reflexné <strong>prof</strong>ilovanie: rez odrazov<br />
seizmických vĺn<br />
2. Seizmické refrakčné <strong>prof</strong>ilovanie: rez rýchlosti<br />
seizmických<br />
vĺn
Seizmické reflexné <strong>prof</strong>ilovanie<br />
sedimentárne vrstvy<br />
reflected<br />
zvrásnené podložie
Seizmické<br />
reflexné<br />
<strong>prof</strong>ilovanie
tektonika
Seizmické<br />
reflexné<br />
<strong>prof</strong>ilovanie
Seizmické<br />
<strong>prof</strong>ily<br />
CELEBRATION<br />
2000<br />
Šroda et al. (2006)
Seizmický refrakčný <strong>prof</strong>il CEL-01<br />
Šroda et al. (2006)
SEIZMOLÓGIA<br />
štúdium zemetrasení
Classical<br />
(Chemical composition)<br />
MODEL OF EARTH<br />
Modern<br />
(Physical state)<br />
PRIF UK
Parks and Plates<br />
©2005 Robert J. Lillie
Zemetrasenie je vibrácia v Zemi<br />
spôsobená náhlym uvoľnením<br />
elastických vĺn, ktoré vznikli<br />
pretrhnutím a prudkým pohybom<br />
hornín<br />
Ohnisko<br />
Parks and Plates<br />
©2005 Robert J. Lillie
Šírenie<br />
seizmických vĺn<br />
(zemetrasenia)<br />
Ohnisko<br />
Parks and Plates<br />
©2005 Robert J. Lillie
Ohnisko<br />
Parks and Plates<br />
©2005 Robert J. Lillie
Epicentrum<br />
Vertical projection<br />
Fokálna hĺbka<br />
Hypocenter<br />
Hypocentrum<br />
Ohnisko<br />
Parks and Plates<br />
©2005 Robert J. Lillie
Seizmické aktívne zóny Západných Karpát s indikovaním epicentier<br />
zemtrasení za obdobie rokov 1034–1990 (Labák and Brouček, 1996 z<br />
GFU SAV) a pozícia seizmotektonických zón
GEOELEKTRIKA<br />
&<br />
ELEKTROMAGNETIKA<br />
štúdium geoelektrických a elektromagnetických<br />
polí Zeme, ktoré sú charakterizované merným<br />
odporom a vodivosťou
Geoelektrické merania počas výstavby kanalizácie
Výsledky interpretácie multielektródového a tiažového merania na komunikácii v osi kanalizácie<br />
(m)<br />
(m)<br />
0<br />
-1<br />
-2<br />
-3<br />
-4<br />
0<br />
-1<br />
-2<br />
-3<br />
-4<br />
0<br />
-1<br />
-2<br />
-3<br />
-4<br />
-30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55<br />
2 7 12 17 22 27 32 37 42 47 52 57 62 67 72 77 82 87<br />
2 7 12 17 22 27 32 37 42 47 52 57 62 67 72 77 82 87<br />
Oblasť pozdejšieho prepadnutia pri podzemnom<br />
hĺbení nového kanalizačného kolektora<br />
240<br />
220<br />
200<br />
180<br />
160<br />
140<br />
120<br />
100<br />
80<br />
60<br />
40<br />
20<br />
Gajdoš V., Grant T., Rozimant K., 2001<br />
0
Meranie porušenia statiky budov<br />
0<br />
-5<br />
-10<br />
PF1<br />
0<br />
-5<br />
-10<br />
PF2<br />
Kostolany pod Tribečom - true resistivity structure near church<br />
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60<br />
old part<br />
church<br />
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55<br />
resistivity (ohmm)<br />
13 20 40 63 100 160 250 400 795<br />
1.1 1.3 1.6 1.8 2<br />
log resistivity<br />
2.2 2.4 2.6 2.9<br />
new part (damaged)
Riešenie problému zosuvu pôdy pre<br />
záchranu kultúrnych pamiatok<br />
paleogén<br />
travertín<br />
620<br />
615<br />
610<br />
605<br />
600<br />
Plocha zosuvu<br />
povrchová<br />
suť (zlepence)<br />
ílovce<br />
travertín<br />
travertín<br />
zlepence<br />
5 10 15 20 25 30 35<br />
rezistivita (ohm.m)<br />
13 25 50 100 250 500 1000 2000 4000<br />
1.1 1.4 1.7 2 2.4 2.7 3 3.3 3.6<br />
log (ohm.m)
Mapovanie úniku znečistenia cez technickú skládku<br />
odpadov – Odporová mapa (Dipólové elektromagnetické<br />
<strong>prof</strong>ilovanie)<br />
SUL-9<br />
SUL-6<br />
SUL-10<br />
Únik<br />
SUL-7<br />
SUL-11<br />
SUL-8<br />
SUL-4<br />
SUL-3<br />
SUL-5<br />
SUL-2<br />
VD-5<br />
VD-4<br />
VD-1<br />
apparent resistivity values<br />
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90<br />
VD-2<br />
VD-3<br />
zdanlivý merný odpor (ohm.m)<br />
SUL-1<br />
Studna
Metóda VES – Mapa izolínií zdánlivého odporu<br />
(ohm.m) nad skládkou odpadu<br />
Veľkosť<br />
znečistenia<br />
0 25 50<br />
Mierka<br />
75 100m<br />
landfill<br />
skládka<br />
AB/4 (m) - 3,0<br />
skládka<br />
AB/4 (m) - 6,7<br />
skládka<br />
AB/4 (m) - 11,2<br />
skládka<br />
AB/4 (m) - 24,5<br />
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000<br />
zdanlivý merný odpor (ohm.m)<br />
Rozšírenie znečistenia v<br />
smere nadol<br />
Obr. č.: 68
Výška (m.n.m)<br />
Vymapovanie skládky odpadov pomocou<br />
230<br />
220<br />
210<br />
200<br />
VES67<br />
8 ohm.m<br />
30 ohm.m<br />
odporového rezu metódou VES<br />
VES68<br />
20 - 40 ohm.m<br />
14 ohm.m<br />
VES69<br />
10 ohm.m<br />
13 - 20 ohm.m<br />
VES70<br />
4 - 9 ohm.m<br />
Skládka<br />
VES71<br />
VES72 VES73 VES74<br />
6 - 8 ohm.m<br />
28 - 44 ohm.m<br />
1000 1050 1100 1150 1200 1250 1300<br />
L(m)<br />
materiál rôzneho druhu<br />
(ornica, navážka,skládka)<br />
materiál skládky<br />
íl plastický<br />
piesok ílovitý<br />
íl piesčitý<br />
Obr. č.: 29
ďalšou veľmi dôležitou metódou je tzv. radar<br />
(georadar, GPR)<br />
vytváranie<br />
radargramu<br />
Čas [ns]<br />
Vzdialenosť [m]<br />
Aplikácie najmä v<br />
blízko-povrchovej<br />
geofyzike<br />
(IG, HG, EG,<br />
archeológia, atď.)<br />
Hĺbka [m]<br />
?
ďalšou veľmi dôležitou metódou je tzv. radar<br />
(georadar, GPR)<br />
prejav tunelu<br />
na Oravskom<br />
hrade v<br />
zázname<br />
georadaru<br />
(radargrame)
GRAVIMETRIA<br />
štúdium tiažového poľa Zeme
Tiažová mapa SLOVENSKA – Mapa úplných<br />
Bouguerových anomálií
Tiažové pole Strednej Európy
Hustotný<br />
model
Hustotný model TURČIANSKEJ KOTLINY<br />
Profil TK-AS3<br />
Hustoty v g/cm 3
Mikrogravimtria – detekovanie možnosti prepadnutia<br />
pôdy nad vydolovanými priestormi –<br />
štúdia pre lokalitu Koš<br />
Koš<br />
Pf 4000<br />
Pf 3000<br />
Pf 1000<br />
Pf 1090<br />
Mined out places<br />
- mokrade (na povrchu) - vyťažené priestory
neúplné Boug. anomálie [mGal]<br />
1038.1<br />
1038.05<br />
nadm. výška [m]<br />
1038<br />
1037.95<br />
1037.9<br />
1037.85<br />
270<br />
268<br />
266<br />
264<br />
262<br />
lokalita Koš<br />
Pf 3000<br />
Pf 4000<br />
významný anomálny<br />
prejav v gravitačnom poli<br />
3300 3400 3500 3600 3700 3800<br />
prepad s čiast.<br />
povrchovým<br />
efektom<br />
3300 3300 3400 3400 3500 3500 3600 3700 3700 3800 3800<br />
x [m]<br />
266<br />
264<br />
262<br />
260<br />
Prepad v dedine Koš,<br />
len 0.5 km od <strong>prof</strong>ilu ,<br />
asi 5 mesiacov po<br />
kolapse
výsledky geofyzikálneho prieskumu Dómu Sv. Mikuláša v Trnave<br />
Mikrogravimetria a radar objavili<br />
7 doteraz neznámych<br />
stredovekých krýpt<br />
spojenie výsledkov mikrogravimetrie a metódy GPR
Byzantská bazilika (Iznik 2008)<br />
krypta?
MAGNETOMETRIA<br />
zaoberá sa magnetickým poľom Zeme
MAPA TOTÁLNEHO MAGNETICKÉHO POĽA<br />
SLOVENSKA
Mapovanie skládky odpadov anorganického<br />
pôvodu<br />
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100<br />
AS z dT<br />
Železobetónový<br />
materiál<br />
0 20 40 60 80<br />
M 1:2000
Archeológia<br />
lokalita: Cífer, Trnava, Neolit – 35. stor. pred Kristom
použitie metód aplikovanej geofyziky v archeologickom<br />
prieskume<br />
využitie magnetometrie<br />
lokalita: Biely Kostol (pri Trnave), halštatské mohyly<br />
zmerané anomálne<br />
magnetické pole<br />
letecká<br />
fotografia
Vyhľadávanie<br />
Nevybuchnutej<br />
munície
RÁDIOMETRIA<br />
zaoberá sa štúdiom rádioaktivity Zeme
Prognóza<br />
radonového<br />
rizika<br />
Oblasť Hornej Nitry
well<br />
Becquerel<br />
Radonové riziko<br />
Bq - Becqueler
Mapovanie zlomov<br />
Geomorphologic<br />
contact
Mapovanie koncentrácie metánu nad organickou<br />
skládkou odpadu<br />
HP-1<br />
HP-2<br />
HP-3<br />
HP-5<br />
HP-6<br />
HP-8<br />
HP-9<br />
HP-4<br />
HP-7<br />
OM-1<br />
OM-2<br />
HP-10<br />
HP-11<br />
HP-12<br />
1<br />
2<br />
3<br />
4<br />
5<br />
6<br />
7<br />
8<br />
9<br />
10<br />
11<br />
12<br />
13<br />
14<br />
15<br />
16<br />
17<br />
18<br />
19<br />
20<br />
21<br />
22<br />
23<br />
24<br />
25<br />
26<br />
27<br />
28<br />
29<br />
30<br />
31<br />
32<br />
33<br />
34<br />
35<br />
36<br />
37<br />
38<br />
39<br />
40<br />
41<br />
42<br />
43<br />
44<br />
45<br />
46<br />
47<br />
48<br />
49<br />
50<br />
51<br />
52<br />
53<br />
54<br />
55<br />
56<br />
57<br />
58<br />
59<br />
60<br />
61<br />
62<br />
63<br />
64<br />
65<br />
66<br />
67<br />
68<br />
69<br />
70<br />
71<br />
72<br />
73<br />
74<br />
75<br />
76<br />
77<br />
78<br />
79<br />
80<br />
81<br />
82<br />
83<br />
84<br />
85<br />
86<br />
87<br />
88<br />
89<br />
90<br />
91<br />
92<br />
93<br />
94<br />
95<br />
96<br />
97<br />
98<br />
99<br />
100<br />
101<br />
102<br />
103<br />
104<br />
105<br />
106<br />
107<br />
108<br />
109<br />
110<br />
111<br />
112<br />
113<br />
114<br />
115<br />
116<br />
117<br />
118<br />
119<br />
120<br />
121<br />
122<br />
123<br />
124<br />
125<br />
126<br />
127<br />
128<br />
129<br />
130<br />
131<br />
132<br />
133<br />
134<br />
135<br />
136<br />
137<br />
138<br />
139<br />
140<br />
141<br />
142<br />
143<br />
144<br />
145<br />
146<br />
147<br />
148<br />
149<br />
150<br />
151<br />
152<br />
153<br />
154<br />
155<br />
156<br />
157<br />
158<br />
159<br />
160<br />
161<br />
162<br />
163<br />
164<br />
165<br />
166<br />
167<br />
168<br />
169<br />
170<br />
171<br />
172<br />
173<br />
174<br />
175<br />
176<br />
177<br />
178<br />
179<br />
180<br />
181<br />
182<br />
183<br />
184<br />
185<br />
186<br />
187<br />
188<br />
190<br />
191<br />
192<br />
193<br />
194<br />
195<br />
196<br />
197<br />
198<br />
199<br />
200<br />
201<br />
202<br />
203<br />
204<br />
205<br />
206<br />
207<br />
208<br />
209<br />
210<br />
211<br />
212<br />
213<br />
214<br />
215<br />
216<br />
217<br />
218<br />
219<br />
220<br />
221<br />
222<br />
223<br />
224<br />
225<br />
226<br />
227<br />
228<br />
229<br />
230<br />
231<br />
232<br />
233<br />
234<br />
235<br />
236<br />
237<br />
238<br />
239<br />
240<br />
241<br />
242<br />
243<br />
244<br />
245<br />
246<br />
247<br />
248<br />
249<br />
250<br />
251<br />
252<br />
253<br />
254<br />
255<br />
256<br />
257<br />
258<br />
259<br />
260<br />
261<br />
262<br />
263<br />
264<br />
265<br />
266<br />
267<br />
268<br />
269<br />
270<br />
271<br />
272<br />
273<br />
274<br />
275<br />
276<br />
277<br />
278<br />
279<br />
280<br />
281<br />
282<br />
283<br />
284<br />
285<br />
286<br />
287<br />
19.6<br />
289<br />
290<br />
291<br />
292<br />
293<br />
294<br />
295<br />
296<br />
297<br />
298<br />
299<br />
300<br />
301<br />
302<br />
303<br />
304<br />
305<br />
306<br />
308<br />
309<br />
310<br />
311<br />
312<br />
313<br />
314<br />
315<br />
316<br />
317<br />
318<br />
319<br />
320<br />
321<br />
322<br />
323<br />
324<br />
325<br />
326<br />
327<br />
328<br />
329<br />
330<br />
331<br />
332<br />
333<br />
334<br />
335<br />
336<br />
337<br />
338<br />
339<br />
340<br />
341<br />
342<br />
343<br />
344<br />
345<br />
346<br />
347<br />
348<br />
349<br />
350<br />
351<br />
352<br />
353<br />
354<br />
355<br />
356<br />
357<br />
358<br />
359<br />
360<br />
361<br />
362<br />
363<br />
364<br />
365<br />
366<br />
367<br />
368<br />
369<br />
370<br />
371<br />
372<br />
373<br />
374<br />
375<br />
376<br />
377<br />
378 379<br />
380<br />
381<br />
382<br />
383<br />
384<br />
385<br />
386<br />
387<br />
388<br />
389<br />
390<br />
391<br />
392<br />
393<br />
394<br />
395<br />
396<br />
397<br />
398<br />
400 401<br />
402 403<br />
404 405<br />
406 407 408409<br />
410 411<br />
412 413<br />
414<br />
415 416<br />
417<br />
418<br />
419<br />
420<br />
421<br />
422<br />
423<br />
424<br />
425<br />
426<br />
427<br />
428<br />
429 430<br />
431<br />
432<br />
433<br />
434<br />
435<br />
436<br />
437<br />
438<br />
439<br />
440<br />
Mierka 1:3500<br />
0 35 70 105 140 m<br />
rieka Nitra<br />
cesta smer Bošany<br />
Mapa koncentrácie CH4<br />
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70
GEOTERMIKA<br />
štúdium teploty a teplotného toku Zeme
Povrchová<br />
teplotná<br />
distribúcia v<br />
kúpeľoch<br />
Chalmová<br />
Lokalizácia<br />
geotermálneho<br />
13000000<br />
12000000<br />
11000000<br />
10000000<br />
9000000<br />
8000000<br />
7000000<br />
6000000<br />
5000000<br />
Mapa 50<br />
vrtu 7000000 8000000 9000000 10000000 11000000<br />
S<br />
15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
Termometria nad<br />
skládkou organického<br />
odpadu<br />
-1269500<br />
-1269550<br />
-1269600<br />
-1269500<br />
-1269550<br />
-1269600<br />
Termometria<br />
-349150 -349100 -349050 -349000 -348950 -348900<br />
Plynometria (CO )<br />
2<br />
19.5 19.7 19.9 20.1 20.3 20.5 20.7 20.9 21.1 21.3 21.5 21.7<br />
teoplota (°C)<br />
-349150 -349100 -349050 -349000 -348950 -348900<br />
0 0.4 0.8 1.2 1.6 2 2.4 2.8 3.2 3.6 4 4.4 4.8<br />
obsah plynu (%)
KAROTÁŽ<br />
štúdium fyzikálnych vlastností vo vrtoch
Vo vrtoch môžeme merať:<br />
• odpor<br />
• vodivosť<br />
• tiažové zrýchlenie<br />
• susceptibilitu<br />
• porozitu<br />
• nasýtenosť<br />
• rýchlosť seizmických vĺn<br />
• radioaktivitu<br />
• teplotu
Ložisko zemného plynu
Geofyzika je<br />
KRÁĽOVNOU<br />
geovedných disciplín
Ďakujem za Vašu pozornosť!
Change language