Badania geodynamiczne w Polsce
Metody badań geodynamicznych
Badania geodynamiczne przeprowadza się w celu analizy wielkoskalowych sił działających we wnętrzu Ziemi i ich przejawów na jej powierzchni.
Metody geodezyjne – zasada tych metod polega na ciągłych lub okresowo powtarzalnych pomiarach metodami geodezyjnymi na stacjach jednoznacznie utrwalonych w bryle Ziemi i równie jednoznacznie odtwarzanych na czas pomiarów,
Metody grawimetryczne – czasowe zmiany pola siły ciężkości, analiza ich trendu z upływem czasu,
Metody satelitarne – pierwszoplanową rolę w tych modelach pełnią satelitarne pomiary laserowe odległości SLR, pomiary laserowe odległości od księżyca LCR, pomiary w systemie GPS,
Metody geofizyczne – związane z analizami paleomagnetycznymi, z badaniami grawimetrycznych anomalii izostatycznych,
Metody teledetekcyjne – zajmują się powiązaniem pewnych linii identyfikowanych na zdjęciach wykonywanych w różnych długościach promieniowania z pułapu najczęściej satelitarnego, z aktywnością tektoniczną.
Badania geodynamiczne w Polsce
Prace nad budową Polskiej Sieci Geodynamicznej rozpoczęły się w latach 1991-1992. Polegały na rozmieszczeniu 36 stacji PSG na terenie całej Polski.
11 punktów sieci 0-rządu EUREF-POL służących jako rozszerzenie systemu ETRS na terytorium Polski,
22 punkty wybrane z podstawowej osnowy geodezyjnej o nazwie POLREF, stanowiącej zagęszczenie wspomnianej wyżej sieci EUREF-POL,
3 punkty formalnie nie należące do podstawowej osnowy geodezyjnej kraju
Badania geodynamiczne w Polsce
W latach 1997-1998 przeprowadzone zostały pomiary GPS, na podstawie których ustalono współrzędne stacji PSG.
Poligony geodynamiczne
to specjalnie zaprojektowane i wyposażone pola testowe do badania współczesnych ruchów skorupy ziemskiej,
zakładane są strefach rokujących wzmożoną aktywność tektoniczną (np. Wyspy Japońskie) oraz w rejonach o specyficznej budowie geologicznej (np. Sudety),
do monitorowania przemieszczeń na poligonach geodynamicznych wykorzystuje się głównie geodezyjne metody pomiarowe, które zostały zaczerpnięte z geodezyjnych metod badania przemieszczeń obiektów inżynierskich.
W Polsce wyróżniamy następujące poligony geodynamiczne:
poligon czorsztyński – pierwszy poligon w Polsce
poligony na terenie Sudetów
poligon karpacki (tatrzański)
SUDETY
pomiary geodezyjne na poligonach geodynamicznych i sieciach badawczych tego obszaru są prowadzone od lat siedemdziesiątych XX w.
pierwotnie prace pomiarowe prowadzone były technikami klasycznymi. Od roku 1992 dominującą techniką pomiarów stały się pomiary satelitarne GPS, uzupełniane w zależności od specyfiki sieci okresowymi, powtarzalnymi pomiarami grawimetrycznymi, pomiarami zmian pochylenia słupów obserwacyjnych i innymi.
Pomiary były kontynuowane w latach 2003-2006 w ramach projektu COST 625 „3D-Monitoring of Active Tectonic Structures”
SUDETY
W rejonie Sudetów istnieją następujące poligony geodynamiczne:
MASYW ŚNIEŻNIKA
RÓW PACZKOWA
GÓRY STOŁOWE
KARKONOSZE
DOBROMIERZ
JANOWICE WIELKIE
MASYW ŚNIEŻNIKA
Poligon geodynamiczny "Śnieżnik" założony został w 1992 r.
Celem utworzenia było określenie zmian zachodzących w górnej warstwie litosfery tego Masywu
Satelitarna technika GPS, precyzyjne pomiary grawimetryczne oraz inne geodezyjne i względne metody obserwacyjne,
Rejonem najaktywniejszym jest dolina Kleśnicy. Zmiany pozycji poziomych punktów dochodzą tu do 10-15 mm, a ruchy pionowe osiągają maksymalną amplitudę ok. 11 cm. Towarzyszą im największe zmiany grawitacji.
RÓW PACZKOWA
15 punktów rozmieszczonych w rejonie zbiorników wodnych Nysa i Otmuchów leżących na obszarze aktywnego rowu tektonicznego,
W latach 1993–2001 zrealizowano 6 kampanii pomiarowych polegających na obserwacjach satelitarnych GPS i grawimetrycznych,
W rejonie rowu Paczkowa rejestrowane są (największe w Polsce) zmiany pionowe dochodzące do — 6 mm/rok.
Zmianom pionowym górnej warstwy skorupy ziemskiej w Sudetach towarzyszą również względne zmiany poziome dochodzące do kilku milimetrów (pomiary satelitarne, w latach 90. XX w.)
GÓRY STOŁOWE
Poligon składa się z 10 punktów zlokalizowanych głównie po czeskiej stronie Gór Stołowych,
Polską część stanowią dwa punkty mikrosieci badawczej „Szczeliniec”.
W latach 1993 – 2002 zrealizowano cztery kampanie pomiarowe sieci, polegające na pomiarach satelitarnych i grawimetrycznych
KARKONOSZE
Sieć założona w 2000 roku,
19 punktów obejmujących swym zasięgiem rejon Karkonoszy, Kotliny Jeleniogórskiej
i Gór Kaczawskich,
Pomiar sieci wykonany dwukrotnie w latach 2001 i 2002,
Pomiary sieci podstawowej prowadzone są metodą satelitarną GPS i grawimetryczną,
Pomiary w siatkach lokalnych realizowane są metodą niwelacji precyzyjnej oraz precyzyjnych pomiarów kierunków poziomych i odległości przestrzennych.
SUDETY
Wyniki badań:
Badania wykazały, że Sudety w niewielkim stopniu się zapadają.
badania wykazują współczesną mobilność struktur geologiczno-tektonicznych tego obszaru,
TATRY
Celem utworzenia było założenie nowoczesnej precyzyjnej sieci geodezyjnej, integrującej pomiary niwelacji precyzyjnej, geometrycznej i trygonometrycznej, pomiary liniowe, precyzyjne pomiary satelitarne GPS, a także względne pomiary grawimetryczne,
Sieć GPS założona w roku 1998,
11 stacji (4 w Polsce, 7 na Słowacji),
Sieć obejmowała 40x60km,
Kampania pomiarowa była prowadzona corocznie od 1998 do 2003.
TATRY
Wyniki badań:
zachodzi prawdopodobne dźwiganie się południowej strefy synklinorium podhalańskiego względem jego strefy północnej oraz stwierdzone dźwiganie się Tatr względem Podhala,
Wartości ruchów wznoszących się na Podhalu są niewielkie (+0,2 mm/rok ±0,2 mm/rok),
U brzegu Tatr Wysokich ruchy są umiarkowane i wynoszą +0,4 mm/rok ± 0,6 mm/rok.
W obrębie masywu tatrzańskiego, słowackich Tatr Zachodnich(+1,6 mm/rok z błędem ± 0,7 mm/rok)
Ruchy wyznaczane metodą GPS są jeszcze trudne do zinterpretowania (ok.7mm/rok)
TATRY
Wnioski:
precyzyjna niwelacja trygonometryczna w górach jest metodą bardziej ekonomiczną i równie dokładną jak precyzyjna niwelacja geometryczna,
precyzyjna liniowa sieć przestrzenna nawet przy stromych celowych o kątach nachylenia dochodzących do 30° nie zapewnia dokładności wyznaczania składowej pionowej rzędu 1 cm.
KARPATY
Grawimetryczne badania geodynamiczne rozpoczęto w 2004 roku
Prace badawcze oparte są o dwa poligony geodynamiczne:
▪ w zachodniej części Polskiego segmentu Karpat Fliszowych (wybrany fragment ujawnia zróżnicowane tendencje młodych ruchów tektonicznych)
▪ na terenie wysadu solnego „Dębina”, w środkowej części Rowu Kleszczowa.
Poligony geodynamiczne, na których zmiany zachodzą w sposób w pełni naturalny, jak np. poligon karpacki, charakteryzują się bardzo powolnym tempem zmian generujących czasową anomalię siły ciężkości.
WSCHODNIA CZĘŚĆ ŚLĄSKA
Sieć obejmuje 1000km²
Obejmuje 6 kopalni: Brzeszcze, Ziemowit, Piast, Janina, Jaworzno, Trzebionka
40 punktów pomierzonych GPS w latach 2003-2004
PIENIŃSKI PAS SKAŁKOWY
Prace prowadzono okresowo od 1978 roku,
Pomiary od 1978 do 1985 roku wykazały tendencję do skracania się składowej równoleżnikowej,
W 1993 roku sieć została dostosowana do pomiarów GPS, które zostały przeprowadzone trzykrotnie: w 1993, 1994, 1995,
W roku 2001 sieć została ponownie przeklasyfikowana i pomiary GPS zostały przeprowadzone na 10 stacjach referencyjnych i 8 stacjach kontrolnych,
W latach 2001-2005 pomiary były prowadzone corocznie w 6-godzinnych sesjach (4 stacje referencyjne wykonały 3 sesje 24h),
Rezultatem było ustalenie różnicy współrzędnych na poziomie 15mm.
Pytania na kolokwium:
Metody badań geodynamicznych.
Badania geodynamiczne przeprowadza się w celu analizy wielkoskalowych sił działających we wnętrzu Ziemi i ich przejawów na jej powierzchni.
Metody geodezyjne – zasada tych metod polega na ciągłych lub okresowo powtarzalnych pomiarach metodami geodezyjnymi na stacjach jednoznacznie utrwalonych w bryle Ziemi i równie jednoznacznie odtwarzanych na czas pomiarów,
Metody grawimetryczne – czasowe zmiany pola siły ciężkości, analiza ich trendu z upływem czasu,
Metody satelitarne – pierwszoplanową rolę w tych modelach pełnią satelitarne pomiary laserowe odległości SLR, pomiary laserowe odległości od księżyca LCR, pomiary w systemie GPS,
Metody geofizyczne – związane z analizami paleomagnetycznymi, z badaniami grawimetrycznych anomalii izostatycznych,
Metody teledetekcyjne – zajmują się powiązaniem pewnych linii identyfikowanych na zdjęciach wykonywanych w różnych długościach promieniowania z pułapu najczęściej satelitarnego, z aktywnością tektoniczną.
Co to są poligony geodynamiczne?
Poligony geodynamiczne
to specjalnie zaprojektowane i wyposażone pola testowe do badania współczesnych ruchów skorupy ziemskiej,
zakładane są strefach rokujących wzmożoną aktywność tektoniczną (np. Wyspy Japońskie) oraz w rejonach o specyficznej budowie geologicznej (np. Sudety),
do monitorowania przemieszczeń na poligonach geodynamicznych wykorzystuje się głównie geodezyjne metody pomiarowe, które zostały zaczerpnięte z geodezyjnych metod badania przemieszczeń obiektów inżynierskich.