1. WYKORZYSTANIE METOD SPEKTROSKOPII PROMIENIOWANIA JĄDROWEGO W GEOFIZYCE

Dr Dariusz Malczewski

Uniwersytet Śląski, Wydział Nauk o Ziemi, Zakład Geofizyki Stosowanej
Będzińska 60, 41-200 Sosnowiec

Powszechne występowanie naturalnych radionuklidów we wszystkich znanych ośrodkach geologicznych powoduje wykorzystanie metod spektroskopii promieniowania jądrowego, jako jednych z podstawowych i najbardziej nowoczesnych instrumentów badawczych współczesnej geofizyki. Przykładem może tu być dynamicznie rozwijająca się nowa gałąź geofizyki, geofizyka neutrin, łącząca w sobie najnowsze osiągnięcia fizyki cząstek elementarnych i geologii. Niniejszy raport ma na celu przedstawienie aparatury badawczej używanej przez Pracownię Promieniotwórczości Naturalnej Zakładu Geofizyki Stosowanej oraz prezentację najbardziej istotnych wyników uzyskanych z jej wykorzystaniem.

2. ZASTOSOWANIE GEORADARU JAKO PREKURSORA BADAŃ ARCHEOLOGICZNYCH NA PRZYKŁADZIE OBSZARU RUIN PAŁACU LUDWIKA PACA W DOWSPUDZIE

Tymoteusz Tobała

Koło Naukowe Geofizyków „Geofon”
Wydział Geologii, Geofizyki i Ochrony Środowiska

W maju 2008 studenci Koła Naukowego Geofizyków GEOFON przeprowadzili badania georadarowe wokół ruin XIX wiecznego pałacu Paca w Dowspudzie na potrzeby planowanych badań archeologicznych. Celem projektu było określenie czy wewnątrz i wokół ruin można wyznaczyć obszary, pod którymi mogą znajdować się nieodkryte piwnice, korytarze lub inne obiekty o wartości archeologicznej. Pomiary wykonano aparaturą RAMAC/GPR z nieekranowanymi antenami o częstotliwości 200 MHz. W ciągu dwóch dni wykonano 70 profili o łącznej długości 3,6 km. Po interpretacji zgromadzonych danych wyznaczono obszary perspektywiczne pod kątem poszukiwań archeologicznych.

Opiekun naukowy referatu: Dr inż. Jerzy Ziętek

3. WYKORZYSTANIE SYSTEMU GPS W GEOFIZYCE

Dr inż. Krzysztof Jochymczyk

Uniwersytet Śląski, Wydział Nauk o Ziemi, Zakład Geofizyki Stosowanej
Będzińska 60, 41-200 Sosnowiec

Procedury pomiarowe - metoda statyczna i RTK. Wykorzystanie Aktywnej Sieci Geodezyjnej do precyzyjnego pozycjonowania. Demonstracja sprzętu GPS i wykonanie próbnych pomiarów.

4. BUDOWA I STAN DNA PRZYBRZEŻA W REJONIE KM 269-284 UM SŁUPSK

Słomska Agnieszka, Wołejko Ewelina, Zocholl Kamila
Seminarium magisterskie,
Zakład Geologii Morza, IO UG,
81-378, Gdynia, Aleja Piłsudskiego 46,
Tel. kont. 666-038-188,
e-mail: slomska(dot)agnieszka(at)gmail(dot)com

Metody refleksyjnej sejsmiki wysokorozdzielczej (zwyczajowo określane jako metody sejsmoakustyczne) są powszechnie wykorzystywane do badań dna morskiego. W zależności od potrzeb stosowane są aparatury o różnej częstotliwości warunkującej potrzebną rozdzielczość i penetrację. Profile sejsmoakustyczne są analizowane celem wydzielenia jednostek o różnym charakterze obrazu falowego i wyraźnych granicach określanych jako facje sejsmoakustyczne. Facje te są interpretowane geologicznie na podstawie ogólnej wiedzy o metodzie i rejonie badań, a następnie identyfikowane z wykorzystaniem danych z prób czerpakowych lub rdzeniowych, a także danych z zastosowanych innych metod nieinwazyjnych.

W 2006 Instytut Morski (Gajewski i in.) przeprowadził dla Urzędu Morskiego w Słupsku profilowanie sejsmoakustyczne strefy przybrzeża, wykonując profile sejsmoakustyczne prostopadle do brzegu do głębokości około 15m. Odstępy między profilami wynosiły 500m. Na każdym profilu, w wybranych miejscach, pobrano po 3 próby rdzeniowe o długości rdzenia do 3m. Uzyskano do opracowania materiał z odcinka 269-284 wg kilometrażu UM w Słupsku. Wykonano opisy makroskopowe prób rdzeniowych, analizy uziarnienia wybranych partii osadu z prób rdzeniowych, zinterpretowano analogowo profile sejsmoakustyczne. Wydzielono facje, odpowiadające osadom: gliny zwałowe, piaski i żwiry wodnolodowcowe, iły zastoiskowe i jeziorne, osady lądowe potoków roztokowych i zagłębień bezodpływowych, morskie piaski i żwiry transgresyjne oraz współczesne piaski i żwiry morskie. Profile sejsmoakustyczne zeskanowano i zdygitalizowano granice wydzieleń. Zebrany materiał stanowi podstawę do określenia stanu dna i brzegu.

W opracowywaniu jest  mapa batymetryczna, mapę osadów powierzchniowych, mapę miąższości tzw. warstwy dynamicznej. Przygotowywane jest łączne opracowanie odcinka przybrzeża od 249 do 284 km z wykorzystaniem materiałów z uprzednich prac magisterskich (Bilińska i in. 2008).

Referencje:
Bilińska A., Drankowska A., Groza A., Koźbiał M., 2008, Budowa i stan dna przybrzeża w rejonie km 249-269 UM w Słupsku. VIII Konf. „Geologia i geomorfologia pobrzeża i południowego Bałtyku”, Słupsk-Ustka, 12-14 VI 2008, Akademia Pomorska w Słupsku, KBM PAN, PTG, Urząd Morski w Słupsku, Poster Gajewski L., Gajewski Ł., Nowak J., Plichta M., Zalewski W., 2006, „Monitoring strefy brzegowej Bałtyku w granicach administracyjnych Urzędu Morskiego w Słupsku”, WW IM w Gdańsku nr 6257

 5. ZASTOSOWANIE ECHOSONDY WIELOWIĄZKOWEJ DO SZCZEGÓŁOWYCH BADAŃ DNA

Katarzyna Orlikowska2, Stanisław Rudowski1
1Instytut Morski w Gdańsku
2Seminarium magisterskie, Zakład Geologii Morza IO UG

Podstawę wszelkich badań dna od lat stanowiły i nadal stanowią pomiary batymetryczne. Jednakże, dopiero od kilkunastu lat mamy możliwość prowadzenia pomiarów dających rejestrację całej powierzchni badanego pasa dna –bez „pustych” obszarów pozostawianych uprzednio pomiędzy punktami czy liniami pomiarowymi. Zapewnia to zastosowanie echosondy wielowiązkowej. Echosonda wielowiązkowa wysyła, poprzecznie do ruchu statku,  wachlarz wąskich, niezależnych wiązek akustycznych  „omiatających” dno. W wyniku całościowego pokrycia badanej powierzchni i dużej dokładności rejestracji uzyskujemy obfity zbiór danych umożliwiający uzyskanie wiernego i szczegółowego obrazu dna, dogodnie,  kartograficznie przedstawianego w postaci map i modeli 3D o różnej (w miarę potrzeby) skali i cięciu izobat. W typowych echosondach wielowiązkowych stosowany jest zakres częstotliwości do 500 kHz, z szerokością wachlarza wiązek do 1800, obejmującego pas dna o szerokości kilka razy większej niż głębokość położenia generatora (holowanego czy umieszczonego na ROV lub AUV). Dokładność pomiarów wynosi 1-15cm (zależnie od wysokości generatora nad dnem).

Echosonda wielowiązkowa stanowi obecnie podstawowe narzędzie badań dna i stosowana jest powszechnie dla różnych celów i zadań. Wszelkie rejestracje wykonane dotąd echosondą wielowiązkową przyniosły zaskakujące rezultaty, ukazując niespodziewanie zróżnicowany obraz dna, z bogactwem rzeźby, obecnością struktur sedymentacyjnych czy obiektów naturalnych lub antropogenicznych. Przedstawione przykłady, pochodzące głównie z południowego Bałtyku i z Morza Północnego (między innymi obejmujące struktury tektoniczne, fale piaszczyste, podwodne osuwiska i wraki). dobrze oddają nadzwyczajne możliwości metody i jej nieodzowną przydatność dla badań standartowych i specjalistycznych opracowań geologicznych, geomorfologicznych, sedymentologicznych i środowiskowych, a także dla monitoringu  i kontroli.

Echosonda wielowiązkowa dostarcza nowe dane i jednocześnie stanowi wyzwanie – zmuszając do szukania odpowiedzi na szereg nowych (i starych) pytań oraz do  próbowania nowych rozwiązań.

6. PREZENTACJA APARATURY DO POMIARÓW ELEKTROOPOROWYCH METODĄ OBRAZOWANIA OPORNOŚCIOWEGO.

dr Bogdan Żogała 
Uniwersytet Śląski, Katedra Geologii Stosowanej, Zakład Fizyki Ziemi,
ul. Będzińska 60, 40-200 Sosnowiec
bogdan(dot)zogala(at)us(dot)edu(dot)pl

Zakład Fizyki Ziemi realizuje pomiary elektrooporowe wykorzystując system obrazowania LUND firmy ABEM. System ten przeprowadza je stosując różne protokoły i układy pomiarowe, dające tym samym różne zasięgi głębokościowe oraz stopnie zagęszczenia punktów pomiarowych. Odbywa się to przez zmianę konfiguracji elektrod prądowych i pomiarowych. W danej konfiguracji elektrod – odległość pomiędzy elektrodami AMNB jest stała – pomiar realizowany jest wzdłuż całego rozstawu. Po czym następuje automatyczna zmiana konfiguracji i pomiar jest powtarzany znowu od początku rozstawu elektrod itd., aż do wyczerpania wszystkich zaprogramowanych konfiguracji. Można zatem mówić, że „sondowania realizowane są poprzez profilowania”.

Zaletą systemu LUND jest to, że umożliwia zastosowanie przekładki kabli na danym profilu pomiarowym można wykonać ciągłe pomiary praktycznie na dowolnej długości profilu (kilka km i więcej).

Prace terenowe polegają na zastabilizowaniu w gruncie elektrod w równych odstępach wzdłuż badanego profilu i podłączenia ich do aparatury. Następnie programuje się cały pomiar za pomocą oprogramowania miernika. Przed rozpoczęciem właściwego pomiaru przeprowadzany jest test elektrod w celu sprawdzenia kontaktu na styku elektrod – grunt. Z chwilą gdy test przejdzie pozytywnie, miernik od razu przechodzi do realizacji pomiarów. Dla danego rozstawu elektrod na wyświetlaczu miernika wyświetlane są następujące parametry: średni opór pozorny z wszystkich pomiarów w danym punkcie [ohmm] i jego odchylenie standardowe [%], prąd [mA], współrzędna X środka rozstawu [m], nr elektrod A,B,M i N na których był realizowany pomiar oraz nr punktu pomiarowego. Parametry te miernik zapisuje w swojej pamięci w postaci pliku.

Wyniki pomiarów interpretuje się w programie Res2Dinv, gdzie poddawane są modelowaniu, którego wynikiem jest przekrój elektrooporowy wzdłuż badanego profilu. Na przekroju barwami zaznaczone są poszczególne warstwy i odpowiadające im opory rzeczywiste, zamieszczone zostają również takie elementy jak: skala barwna z wartościami oporu, błąd RMS, odległość między elektrodami i in. Uzyskany przekrój geologiczny może posłużyć do dalszej analizy jakościowej, na przykład wynik obrazowania koreluje się z innymi danymi geofizycznym bądź geologicznymi.

Multielektrodowa metoda obrazowania oporu

7. ZASTOSOWANIE METODY INWERSJI POTENCJAŁÓW WZBUDZONYCH DO WYKRYWANIA ZANIECZYSZCZEŃ W GRUNTACH.

Maciej Mendecki
Uniwersytet Śląski, Katedra Geologii Stosowanej, Zakład Fizyki Ziemi,
ul. Będzińska 60, 40-200 Sosnowiec
m(dot)mendecki(at)gmail(dot)com

Metoda potencjałów wzbudzonych, nazywana również polaryzacją indukowaną IP, polega na pomiarze niskoczęstotliwościowych własności pojemności elektrycznej skał i gruntów. Własności te wynikają z procesów dyfuzyjnych zachodzących na granicy faz: ziarno mineralne – fluid porowy pod wpływem zewnętrznego pola elektrycznego. Dlatego efekt zjawiska polaryzacji indukowanej zmienia się w zależności od litologii i składu chemicznego substancji w przestrzeniach porowych. Zależność efektu IP od chemizmu fluidów jest podwaliną w zastosowaniu tej metody do wykrywania zanieczyszczeń.

Pomiary przeprowadzana zostały multielektrodową aparaturą LUND Imaging System firmy ABEM, która pozwala na realizowanie pomiaru efektu IP w domenie czasu. Wynikiem pomiaru jest parametr zwany ładowalnością wyrażony w milisekundach.

Interpretacja wyników polega na dokonaniu inwersji ładowalność pozornej w programie Res2Dinv. Program generuje rzeczywisty model ośrodka używając matematycznej metody optymalizacji nazywanej metodą najmniejszych kwadratów. Dopasowanie modelu rzeczywistego do danych pozornych odbywa się przez przeliczanie kolejnych iteracji za pomocą technik Gaussa – Newtona umożliwiających wyostrzenie lub wygładzenie otrzymywanych anomalii IP na profilu.