Atlas geofizyczny Karpat

Marek Lemberger

3

, Irena Kosobudzka

1

, Czes³aw Królikowski

2

, Cezary Ostrowski

1

,

Zdzis³aw Petecki

2

, Micha³ Stefaniuk

1,3

, Pawe³ Targosz

1

, Marta Wróblewska

2

W ostatnim kwartale ubieg³ego roku zakoñczono realiza-

cjê przedsiêwziêcia z dziedziny potrzeb geologii pt. Atlas
geofizyczny Karpat (Lemberger i in., 2007). Prace przeprowa-
dzono na zamówienie ministra œrodowiska, a sfinansowa-
no ze œrodków Narodowego Funduszu Ochrony Œrodowiska
i Gospodarki Wodnej. Wykonawc¹ atlasu, wy³onionym w
toku postêpowania przetargowego, by³o Przedsiêbiorstwo
Badañ Geofizycznych w Warszawie Sp. z o.o. (do koñca
2007 r., czyli przed komercjalizacj¹ Przedsiêbiorstwo Badañ
Geofizycznych). Zobowi¹zania wynikaj¹ce z umowy zrealizo-
wano we wspó³pracy z Pañstwowym Instytutem Geologicznym.

Zamierzenia przedsiêwziêcia i lokalizacja

Celem pracy by³o zestawienie dostêpnych materia³ów

geofizycznych z terenu Karpat i ich przedgórza, unifikacja
danych pomiarowych oraz opracowanie, wed³ug obo-
wi¹zuj¹cych formu³ i standardów europejskich, map geofi-
zycznych podstawowych i uzupe³niaj¹cych z zakresu:
magnetometrii, grawimetrii, magnetotelluryki i termiki.
Ponadto nale¿a³o sporz¹dziæ i przedstawiæ regionalne prze-
kroje geofizyczno-geologiczne.

Atlas nie obejmuje wyników badañ sejsmicznych, któ-

re z uwagi na dominuj¹c¹ rolê w prospekcji geofizycznej
powinny stanowiæ osobny temat.

Rejon opracowania od zachodu i wschodu by³ ograni-

czony po³udnikami 18°30’ i 23°00’ d³ugoœci wschodniej.
Od po³udnia przylega³ do granicy pañstwa, a od pó³nocy
osi¹ga³

równole¿nik

50°10’

szerokoœci

pó³nocnej.

Powierzchnia obszaru wynosi³a 27,7 tys. km

2

. Wed³ug

podzia³u administracyjnego kraju obszar ten znajduje siê w
obrêbie trzech województw: œl¹skiego, ma³opolskiego i
podkarpackiego (ryc. 1). Pod wzglêdem geologicznym
obejmuje Karpaty w czêœci po³o¿onej na terenie Polski
oraz po³udniowy fragment zapadliska przedkarpackiego.

Unifikacja danych

Prace przewidziane umow¹, w tym: obliczeniowe,

reinterpretacyjne, dokumentacyjne i redakcyjne, wykona-
no na podstawie danych z wczeœniejszych badañ magne-
tycznych, grawimetrycznych, magnetotellurycznych i
termicznych. Korzystano równie¿ z wyników innych metod
geofizycznych oraz archiwalnych materia³ów geologicznych,
wiertniczych i z zakresu parametrów fizycznych ska³.

Przetwarzanie archiwalnych danych pomiarowych, czê-

sto sprzed kilkudziesiêciu lat, mia³o na celu ujednolicenie
poziomów odniesienia odpowiednich pól fizycznych i para-
metrów oraz doprowadzenie ich do postaci umo¿liwiaj¹cej
wykonanie obliczeñ w ramach poszczególnych metod
badawczych wg obowi¹zuj¹cych standardów i w myœl sto-
sowanych procedur (Fajklewicz, 1972; Telford i in., 1990).

W ramach reprocessingu materia³ów magnetometrycz-

nych wykonano obliczenia dla 60 900 punktów pomiaro-
wych. W trakcie prac grawimetrycznych przeliczono dane
podstawowe dla 129 900 stanowisk. Opracowuj¹c rozk³ad
powierzchniowy gêstoœci utworów nad poziomem morza,
wykorzystano informacje pochodz¹ce ze 109 otworów wiert-
niczych. Do przetwarzania danych magnetotellurycznych
w³¹czono wyniki uzyskane w ostatnim dziesiêcioleciu, obej-
muj¹ce 904 sondowania, a tak¿e profilowania wzd³u¿ linii o
³¹cznej d³ugoœci 90 km, oraz wyniki 281 sondowañ wykona-

455

Przegl¹d Geologiczny, vol. 56, nr 6, 2008

1

Przedsiêbiorstwo Badañ Geofizycznych w Warszawie Sp. z o.o.,

ul. Jagielloñska 76, 03-301 Warszawa; [e-mail].;
[e-mail]; [e-mail]; p_targosz@
pbg.com.pl

2

Pañstwowy Instytut Geologiczny, ul. Rakowiecka 4, 00-975

Warszawa; [e-mail]; zdzislaw.petecki@
pgi.gov.pl; [e-mail]

3

Wydzia³ Geologii, Geofizyki i Ochrony Œrodowiska, Akade-

mia Górniczo-Hutnicza, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków;
[e-mail]; [e-mail]

M. Lemberger

I. Kosobudzka

C. Ostrowski

Z. Petecki

M. Stefaniuk

M. Wróblewska

P. Targosz

A

B

C

D

Gdañsk

Szczecin

Bia³ystok

Poznañ

Warszawa

£ódz

Lublin

Wroc³aw

Kraków Rzeszów

Ryc. 1. Lokalizacja obszaru objêtego atlasem. Opra-
cowanie graficzne ryc. 1–6 P. Targosz

nych wczeœniej przyrz¹dami starszej generacji. Do prac obli-
czeniowych poprzedzaj¹cych opracowanie map termicznych
zosta³y u¿yte dane pomiarowe z 30 otworów wiertniczych.

Dane z prac reprocessingowych, stanowi¹ce materia³

wyjœciowy do konstrukcji map geofizycznych, zosta³y
zapisane w postaci siatek wyinterpolowanych wartoœci.
Boki siatek dostosowano do skali map. Siatki otrzymano
poprzez interpolacjê zunifikowanych wielkoœci geofizycz-
nych w³aœciwych dla danej metody. Dla siatek interpola-
cyjnych przyjêto podstawowy system odwzorowania w
postaci wspó³rzêdnych prostok¹tnych uk³adu 1942. Inter-
polacjê przeprowadzono u¿ywaj¹c specjalistycznego opro-
gramowania, które ponadto wykorzystano w celu przy-
gotowania wszystkich tablic do druku, po zestawieniu ele-
mentów buduj¹cych poszczególne mapy i uwzglêdnieniu
optymalnych parametrów graficznych. Za przygotowanie
graficzne odpowiedzialny by³ P. Targosz.

Opracowanie map i przekrojów

Prace interpretacyjne w zakresie magnetometrii (pod

kierunkiem I. Kosobudzkiej) obejmowa³y wykonanie
mapy anomalii

DT ca³kowitego pola magnetycznego Zie-

mi. Mapê tê poddano transformacji metod¹ filtracji czêsto-
tliwoœciowej, w wyniku czego mo¿na by³o opracowaæ
rozk³ady anomalii resztkowych

DT dla przyjêtych prze-

dzia³ów g³êbokoœci (ryc. 2) oraz rozk³ad anomalii regional-
nych pochodz¹cych od g³êbokiego pod³o¿a. Przygotowano
ponadto mapê anomalii

DT zredukowanych do bieguna.

W ramach interpretacji danych grawimetrycznych (pod

kierunkiem C. Ostrowskiego) sporz¹dzono mapy anomalii
w redukcji Bouguera dla sta³ej i zmiennej gêstoœci warstwy
redukowanej. Anomalie te, w wariancie gêstoœci sta³ej,
przetransformowano na drodze filtracji czêstotliwoœcio-
wej. W efekcie transformacji uzyskano i przedstawiono na
mapach anomalie rezydualne si³y ciê¿koœci odwzoro-
wuj¹ce grawitacyjne oddzia³ywanie mas skalnych zale-
gaj¹cych w zadanych interwa³ach g³êbokoœci (ryc. 3). Równie¿
w wyniku filtracji czêstotliwoœciowej obliczono wartoœci i
sporz¹dzono mapy anomalii regionalnych, wywo³anych
zmianami gêstoœci kompleksów buduj¹cych g³êbokie pod³o¿e.

Prace grawimetryczne obejmowa³y te¿ opracowanie

mapy gêstoœci objêtoœciowej utworów warstwy redukowa-

nej (pod kierunkiem C. Królikowskiego), co zosta³o poprze-
dzone analiz¹ œrednich gêstoœci uzyskanych z danych geofi-
zyki wiertniczej, a tak¿e analizê œrednich gêstoœci z pomia-
rów laboratoryjnych próbek z rdzeni wiertniczych.

Interpretacja wyników sondowañ magnetotellurycznych

i niewielkiej iloœci profilowañ obejmowa³a inwersjê 1D, a
tak¿e dla profili spe³niaj¹cych kryteria dwuwymiarowoœci
modelowanie proste 2D i odwrotne (inwersjê) 2D. Wyniki
interpretacji 1D i 2D (pod kierunkiem M. Stefaniuka) po-
s³u¿y³y do konstrukcji magnetotellurycznych map struktu-
ralnych. Rezultaty modelowania odwrotnego 1D metod¹ Occa-
ma by³y podstaw¹ sporz¹dzenia map opornoœci elektrycznej
w ciêciach poziomych na przyjêtych g³êbokoœciach (ryc. 4).

Prace w ramach metody termicznej (pod kierunkiem

M. Wróblewskiej) w pierwszym etapie sprowadza³y siê do
wyznaczenia nowych wartoœci strumienia cieplnego. Na
bazie tych danych wykonano mapy, które przedstawiaj¹
gêstoœci powierzchniowego strumienia cieplnego obliczo-
ne przy za³o¿onej temperaturze powierzchni Ziemi: +10°C
(ryc. 5) i –15°C. Kolejna mapa prezentuje gêstoœæ powierzch-
niowego strumienia cieplnego po zastosowaniu poprawki
paleoklimatycznej.

Koñcowy etap prac interpretacyjnych obejmowa³ dwu-

wymiarowe modelowanie geofizyczne wzd³u¿ dwóch regio-
nalnych linii profilowych (pod kierunkiem Z. Peteckiego).
Efektem tego s¹ geofizyczno-geologiczne przekroje skorupy
ziemskiej przecinaj¹ce Karpaty na terytorium Polski (ryc. 6).

W atlasie przedstawiono w formie tablic: mapy geofi-

zyczne w skali 1 : 200 000 (podstawowe) i 1 : 500 000 (uzu-
pe³niaj¹ce) oraz przekroje w skali poziomej 1 : 200 000 i
1 : 500 000; ³¹cznie 32 tablice, w tym mapy: magnetyczne,
grawimetryczne, magnetotelluryczne, termiczne oraz prze-
kroje geofizyczne A–B i C–D.

Mapy charakterystyczne dla danego bloku tematyczne-

go bêd¹ wraz z opisem prezentowane na ³amach Przegl¹du
Geologicznego.

Podsumowanie

Opracowanie zestawu map geofizycznych obszaru Kar-

pat i po³udniowej czêœci zapadliska przedkarpackiego by³o

456

Przegl¹d Geologiczny, vol. 56, nr 6, 2008

Chy¿ne

Nowy Targ

Wadowice

Skawina

Kraków

0

20

40

km

20 00

° '

[nT]

-75

-65

-55

-45

-35

-25

-15

-5

5

15

25

35

45

55

50 00

° '

-25

0

0

0

25

-25

0

25

-25

Ryc. 2. Mapa magnetyczna Karpat — fragment z rejonu
Krakowa–Nowego Targu–Wadowic. Anomalie resztkowe
DT dla g³êbokoœci œledzenia od 0 km do 6 km p.p.m.
(oprac. I. Kosobudzka z zesp.)

22 00

° '

50 00

° '

0

20

40

km

0

Jez. Myczkowskie

Jez. Soliñskie

Sanok

Rzeszów

C

D

[mGal]

-14

-12

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

-5

-10

-10

-5

0

5

10

Ryc. 3. Mapa grawimetryczna Karpat — fragment z
rejonu Rzeszowa–Sanoka. Anomalie rezydualne dla g³ê-
bokoœci œledzenia od 6 km do 15 km p.p.m. (oprac.
C. Ostrowski z zesp.)

przedsiêwziêciem potrzebnym i nigdy
wczeœniej nie realizowanym. Podkreœliæ
nale¿y, i¿ prace zwi¹zane ze sporz¹dze-
niem map i przekrojów nie nale¿a³y do
³atwych ze wzglêdu na szeroki zakres
przedsiêwziêcia, które obejmowa³o
wiele metod badawczych, bazuj¹cych
na ró¿nych parametrach fizycznych
ska³.

Efektem wykonanych prac s¹ obra-

zy geofizyczne o identycznym zasiêgu
powierzchniowym i w ujednoliconych
skalach. Przedstawiaj¹ one rozk³ady
anomalii pól potencjalnych, anomalii
termicznych, opornoœci elektrycznej
oraz wyniki prac magnetotellurycz-
nych w ujêciu strukturalnym. Mapy te
zapewne znajd¹ zastosowanie w wielu
specjalistycznych dziedzinach nauk
geologicznych.

Opracowane

mapy

geofizyczne

stanowi¹ ponadto istotny materia³
popularno-edukacyjny, rozszerzaj¹cy
wiedzê o budowie orogenu karpackie-
go i jego pod³o¿a. S¹ one Ÿród³em
informacji geologicznych przeznaczo-
nych dla ka¿dego odbiorcy bez wzglê-
du na zasób wiadomoœci posiadanych
przez niego w tym zakresie.

Trzeba tak¿e pamiêtaæ, i¿ stale pro-

wadzone s¹ prace badawcze w ramach
projektów pó³szczegó³owych i szcze-
gó³owych, realizowanych dla celów
naftowych,

termalnych

i

innych.

Dostarczaj¹ one nowych informacji uzupe³niaj¹cych ist-
niej¹c¹ bazê danych geofizycznych. W tej sytuacji problem
opracowania map geofizycznych nie mo¿e byæ uznany za
zamkniêty. W miarê nap³ywu nowych danych wskazane
bêdzie unowoczeœnianie map zamieszczonych w atlasie.
Uzasadnione jest równie¿ sporz¹dzenie map geofizycz-
nych dla innych metod badawczych, g³ównie z zakresu sej-
smiki.

Literatura

FAJKLEWICZ Z. (red). 1972 — Zarys geofizyki stosowanej. Wyd.
Geol., Warszawa.
LEMBERGER M., OSTROWSKI C., STEFANIUK M., PETECKI Z.,
KRÓLIKOWSKI C., KOSOBUDZKA I. & WRÓBLEWSKA M. 2007
— Dokumentacja przedsiêwziêcia z dziedziny potrzeb geologii pt.
Atlas geofizyczny Karpat. CAG PIG, Warszawa.
TELFORD W.M., GELDART L.P. & SHERIFF R.E. 1990 — Applied
Geophysics. Cambridge University Press, Cambridge.

457

Przegl¹d Geologiczny, vol. 56, nr 6, 2008

0

20

40

km

Jez, Klimkowskie

Krosno

Tarnów

0

0,4

0,8

1,2

1,6

2,0

2,4

2,8

3,2

3,6

4,0

4,4

4,8

21 00

° '

50 00

° '

1,5

1,5

2

1,5

1

1

1

2

1,5

2

1,5

log(

)

r

Ryc. 4. Mapa magnetotelluryczna Karpat — fragment z
rejonu Tarnowa–Krosna. Opornoœæ elektryczna (

r) na

poziomie 5 km p.p.m. (oprac. M. Stefaniuk z zesp.)

Chy¿ne

Wadowice

Skawina

Bielsko-Bia³a

[mW m ]

-2

•

30

38

46

54

62

70

78

86

94

0

20

40km

19 00

° '

50 00

° '

70

60

Ryc. 5. Mapa termiczna Karpat — fragment z rejonu
Bielska-Bia³ej–Chy¿nego. Gêstoœæ powierzchniowego
strumienia cieplnego obliczona dla temperatury powierzchni
Ziemi +10°C (oprac. M. Wróblewska z zesp.)

-60

-40

-20

0

anomalie

grawimetr

yczne

[mGal]

-80

-60

-40

-20

0

20

40

0

10

20

30

40

50

60

70

odleg³oœæ [km]

-60

-40

-20

0

g³êbokoœæ

[km

n.p.m.]

SW

NE

Jasliska-2

Rymanów-1

Wara-6

Bachórzec-1

Drohobyczka-4

granica

nasuniêcia

Karpat

anomalie

magnetyczne

[nT]

D=2500; S=0

D=2830; S=0,03

D=3400; S=0

D=2640; S=0

D=2730; S=0

D=2750; S=0

D=2820; S=0,005

D=3250; S=0

D=2750; S=0;01

0

0

10

10

20

20

30

30

40

40

50

50

60

60

70

70

C

D

krzywa obliczona

krzywa pomierzona

krzywa obliczona

krzywa pomierzona

Ryc. 6. Przekrój geofizyczny przez polskie Karpaty Wschodnie. Wyniki modelowania
grawimetrycznego i magnetycznego — profil C–D (D — gêstoœæ w kg/m

3

, S — podatnoœæ

magnetyczna w jednostkach SI) (oprac. Z. Petecki z zesp.)