PGI - Państwowy Instytut Geologiczny :: Trudne badania - metody geologii morza Strona 1 z 6
Trudne badania - metody geologii morza
Morze zwykle kojarzy się ze słońcem, pla\
ą i kąpielą, w niezbyt ciepłym, co prawda, i nie zawsze czystym, ale
spokojnym Bałtyku. Bałtyk jest jednak morzem burzliwym, nie tylko jesienią i zimą ale te\
wiosną i latem.
Kiedyś, nawet przy dobrej pogodzie, trudno było utrzymać statek dokładnie nad punktem pomiarowym czy profilem
badawczym. Dzisiaj systemy nawigacji satelitarnej i systemy dynamicznego utrzymywania pozycji bardzo ułatwiają
pracę. Komputerowo sterowane silniki, sprzę\
one z systemem nawigacyjnym pozwalają na dokładne określenie i
utrzymanie pozycji statku, nawet przy nie najlepszej pogodzie. Mimo to, dla geologa morskiego, pogoda jest wcią\

podstawowym problemem. Wiele prac badawczych prowadzonych ze statku wymaga dobrej pogody, a takich dni na
Bałtyku nie ma zbyt du\
o.
W morskiej geologii rzadko stosuje się klasyczne metody u\
ywane na lądzie, przede wszystkim z powodu
ogromnych trudności, na które natrafiamy przy bezpośrednich obserwacjach i pomiarach. Pole obserwacji
płetwonurka, czy specjalnego pojazdu podwodnego, ograniczone jest zwykle do kilkudziesięciu metrów.
Sondowanie dna
Pobieranie próbek osadów z powierzchni dna morskiego, a tym bardziej penetracja dna morskiego, przy pomocy
ró\
nego rodzaju próbników jest o wiele trudniejsze ni\
na lądzie. Próbniki i sondy są na ogół cię\
kie i wymagają
u\
ycia odpowiednich urządzeń dz
wigowych i spokojnego morza. Zale\
nie od celu badań stosuje się ró\
nego rodzaju
przyrządy, począwszy od najprostszych czerpaków zgarniających osad z powierzchni dna.
Czerpak typu Van Ve-ena do sond rdzeniowych - grawitacyjnych i wibracyjnych
Sonda rdzeniowa typu Kullenberga
2010-01-30
PGI - Państwowy Instytut Geologiczny :: Trudne badania - metody geologii morza Strona 2 z 6
Sonda rdzeniowa wibracyjna i specjalnych próbników do poboru rdzeni o nienaruszonej strukturze
Sonda typu box corer
2010-01-30
PGI - Państwowy Instytut Geologiczny :: Trudne badania - metody geologii morza Strona 3 z 6
Sondy typu Niemisto do poboru rdzeni osadów mulistych
Sonda typu OSCOR do poboru osadów piaszczystych.
Morska akustyka
Morze utrudnia stosowanie bezpośrednich metod badawczych, pozwala za to na du\
o szersze ni\
na lądzie
stosowanie ró\
nego rodzaju metod pośrednich, zwłaszcza metod akustycznych.
Metody akustyczne pozwalają poznać rzez
bę dna morskiego oraz zajrzeć w głąb skorupy ziemskiej. W początkach
XX wieku, głębokość morza mierzono sondą cię\
arkową. Skonstruowanie w czasie I wojny światowej echosondy, a
następnie zastosowanie jej do celów naukowych, umo\
liwiło kolosalny postęp w poznaniu rzez
by dna mórz i
oceanów. Obecnie do badania rzez
by dna, poza klasycznym profilowaniem echosonda\
owym, stosuje się
echosondy wielowiązkowe i sonary boczne. Tradycyjna echosonda pokazuje profil dna morskiego, wzdłu\
trasy
statku. Obraz dna morskiego, uzyskany za pomocą echosondy wielowiązkowej porównać mo\
na do zdjęcia
lotniczego lub satelitarnego, wykonanego pionowo nad powierzchnią terenu. Echosondy wielowiązkowe śledzą dno
w pasach, odpowiadających trasie statku i szerokości w przybli\
eniu równej, dwukrotnej głębokości akwenu. Wyniki
tych pomiarów, pozwalają budować precyzyjne modele przestrzenne dna i rozpoznawać, nawet stosukowo
niewielkie obiekty, jak pojedyncze głazy.
Znacznie bardziej plastyczny obraz pokazuje sonar boczny. Mo\
na go porównać do fotografi lotniczej lądu,
wykonanej pod kątem, w sytuacji gdy słońce jest nisko nad horyzontem i z tyłu za obiektywem aparatu
Schemat działania sonara bocznego.
Sonary dają obraz powierzchni w pasach, o szerokości kilkudziesięciu do kilkuset metrów, pozwalający rozró\
nić
rodzaj osadów dennych, formy z nich utworzone, a tak\
e obiekty takie, jak głazy czy wraki le\
ące na powierzchni
2010-01-30
PGI - Państwowy Instytut Geologiczny :: Trudne badania - metody geologii morza Strona 4 z 6
dna.
Obraz sonarowy dna Południowej A
awicy Środkowej. Widoczne, nieregularne pola piaszczyste, słabo odbijające
sygnał akustyczny (powierzchnie jasne) na powierzchni osadów \
wirowych, dobrze odbijających sygnał akustyczny
(powierzchnie ciemne).
Dno Zatoki Gdańskiej na rejestracji sonarowej. Widoczne ró\
nego rozmiaru zmarszczki na powierzchni osadów
piaszczystych. Zbocza zmarszczek nachylone w kierunku z
ródła sygnału akustycznego mocniej odbijają fale
dz
więkowe (barwy ciemne) ni\
zbocza znajdujące się w cieniu (barwy jasne).
Głębokie rozpoznanie
Do rozpoznania budowy geologicznej, głębszych warstw dna morskiego, stosuje się profilowanie sejsmiczne i
sejsmoakustyczne. Stosowanie ró\
nej częstotliwości i mocy fal akustycznych, umo\
liwia prześwietlenie skał
budujących dno morskie, dotarcie do ró\
nych głębokości i z ró\
ną dokładnością. Im większa moc i ni\
sza
częstotliwość fal akustycznych, tym głębiej mo\
emy zajrzeć w głąb skorupy ziemskiej. Wy\
sze częstotliwości,
pozwalają na rozpoznanie drobniejszych struktur i cieńszych warstw, ale ograniczona jest wówczas głębokość
penetracji. W zale\
ności od stosowanej aparatury, mo\
liwe jest poznanie budowy geologicznej dna do głębokości
kilku kilometrów i identyfikacji warstw, o mią\
szości od kilkudziesięciu metrów do kilkunastu centymetrów. Oprócz
morskich metod sejsmicznych, stosowanych do rozpoznania głębokich struktur skorupy ziemskiej lub poszukiwań
naftowych, stosuje się wysokorozdzielczą sejsmikę refleksyjną i metody sejsmoakustyczne.
Schemat badań dna morskiego metodami sejsmoakustycznymi. Wysokorozdzielcza sejsmika refleksyjna pozwala
śledzić przekrój warstw osadowych do około 1-2 km pod dnem, jednak jej rozdziel-czość jest zbyt mała do
szczegółowego przedstawienia budowy osadów czwartorzędu
2010-01-30
PGI - Państwowy Instytut Geologiczny :: Trudne badania - metody geologii morza Strona 5 z 6
"Airgun" działko powietrzne- z
ródło fal akustycznych niskiej częstotliwości,
Budowa geologiczna dna południowego Bałtyku zarejestrowana za pomocą wysokorozdzielczej sejsmiki
refleksyjnej.
Bardziej precyzyjne są metody sejsmoakustyczne, ale ich zasięg jest mniejszy i wynosi kilkadziesiąt do stu
kilkudziesięciu metrów. Metody te, wykorzystują ró\
ne zestawy aparatury profilującej, o odmiennej konstrukcji i
przeznaczeniu. Zestawy wysokoczęstotliwościowe.
"Pinger" - z
ródło fal akustycznych
2010-01-30
PGI - Państwowy Instytut Geologiczny :: Trudne badania - metody geologii morza Strona 6 z 6
"Chirp" - z
ródło fal akustycznych o modulowanej częstotliwości, dysponują przewa\
nie z
ródłami sygnału o
niewielkiej mocy, co ogranicza głębokość profilowania do około 20 m poni\
ej dna, przy rozdzielczości do 30cm.
Fragment dna Zatoki Gdańskiej - profil seismoakustyczny zarejestrowany za pomocą aparatury typu "Pinger".
Fragment dna Zatoki Gdańskiej - profil seismoakustyczny zarejestrowany za pomocą aparatury typu "Chirp".
Na podstawie interpretacji profili sejsmoakustycznych, skorelowanych z profilami wierceń, wykonuje się przekroje
geologiczne, a wykorzystując przekroje w regularnej siatce, mo\
na przygotować mapy i modele wybranych warstw.
Szymon Uścinowicz
Oddział Geologii Morza Państwowego Instytutu Geologicznego
Zamknij okienko
2010-01-30