Badania grawimetryczne

kierownik: Janusz Madej, madej@geol.agh.edu.pl, 12-617-46-23

aparatura: Autograv CG-5 firmy Scintrex

Grawimetr to podstawowe urządzenie do wykonywania badań grawimetrycznych. Jego wysoka czułość pozwala również na realizację badań mikrograwimetrycznych, które mają wiele zastosowań w gospodarce.

1. Przywracanie użyteczności terenom poddanym antropopresji

Płytka eksploatacji węgla kamiennego i surowców rudnych powoduje naruszenie przypowierzchniowych partii utworów skalnych. Powstaje sieci wyrobisk, które w minionych czasach rzadko były podsadzane i stanowią zagrożenie dla stabilności powierzchni terenu. Głębsze wydobycie powoduje obniżenie powierzchni terenu, czego skutkiem jest reaktywacja istniejących starych zrobów oraz stref uskokowych. Wskutek działań górniczych zachodzą również zmiany warunków hydrologicznych i często występuje zjawisko sufozji, którego skutkiem jest pojawienie się wtórnych pustek i rozluźnień w górotworze. Stanowią one potencjalne zagrożenie dla powierzchni terenu w postaci deformacji ciągłych, ale również groźniejszych deformacji nieciągłych. Metoda mikrograwimetryczna pozwala na wczesne wykrycie zmian gęstości w płytkich partiach ośrodka skalnego, przed jakimkolwiek wystąpieniem objawów tych zmian na powierzchni terenu.

2. Monitoring grawimetryczny

Metodę mikrograwimetryczną wykorzystywana jest również do monitoringu stanu górotworu w obszarach, w których może nastąpić zjawisko sufozji, a co za tym idzie deformacji ciągłych i nieciągłych powierzchni terenu. Wykonywane cyklicznie badania na zastabilizowanych trwale punktach pomiarowych pozwalają na śledzenie zmian gęstościowych zachodzących w górotworze.

3. Zagospodarowanie przestrzenne

Wiele gmin tworzy w chwili obecnej plany zagospodarowania przestrzennego. Metoda mikrograwimetryczna może być stosowana do lepszego rozpoznania płytkiej budowy geologicznej, a także określenia warunków geotechnicznych w rejonie planowanych inwestycji. Szczególnie jest to pomocne w obszarach, na których prowadzono działalność górniczą.

4. Projektowanie dróg i autostrad

Metoda mikrograwimetryczna pozwala na rozpoznanie przypowierzchniowego rozkładu gęstości utworów skalnych, co przekłada się na lepsze rozpoznanie płytkiej budowy geologicznej i wykrycie stref ewentualnych rozluźnień, groźnych przy użytkowaniu dróg. Wiedza w tym zakresie umożliwia zaprojektowanie wzmocnień podłoża oraz wiaduktów i mostów.

5. Badania stanu szybów górniczych

Badania mikrograwimetryczne pozwalają na lokalizację pustek i rozluźnień wokół szybu, ale również pozwalają na wykonanie badań wewnątrz szybu i rozpoznanie stanu górotworu poza jego obudową.

6. Określanie stanu wałów i zapór

Metoda mikrograwimetryczna pozwala na wykonanie badań na wałach i zaporach ziemnych okalających cieki i zbiorniki wodne i wykrycie w nich ewentualnych stref rozluźnień. Umożliwia to przeprowadzenie prac zabezpieczających i niedopuszczenie do przerwania wałów i zapór przez wodę.

7. Wyznaczanie gęstości nasypowej

Czułość grawimetru CG-5 pozwala na określenie średniej gęstości nasypowej materiałów składowanych w hałdach np. węgla kamiennego w elektrociepłowniach, soli mineralnych w zakładach chemicznych itp.

8. Wykrywanie pustek w ośrodku skalnym

Wykrywanie pustek naturalnych i antropogenicznych w ośrodku skalnym metodą mikrograwimetryczną jest powszechnie znane i stosowane na świecie. Katedra Geofizyki ma wieloletnie doświadczenie w tym zakresie.

9. Wykrywanie rozluźnień nad pustkami antropogenicznymi

Istnieje również możliwość kontroli stanu górotworu nad pustkami antropogenicznymi. Znając parametry geometryczne pustki i gęstość skał ją otaczających jest możliwość wykrycia rozluźnień w skałach ponad nią.

 

Metoda grawimetryczna jest metodą pomocniczą przy poszukiwaniu złóż ropy i gazu. Pozwala na lepsze rozpoznanie budowy geologicznej badanego obszaru, szczególnie pod kątem występowania porowatych skał zbiornikowych, pułapek stratygraficznych itp. Metoda ta stosowana jest z powodzeniem do okonturowania złóż, które różnią się gęstością od skał otaczających np. złoża węgla brunatnego czy kamiennego, żelaza itp.

1. Rozpoznanie tektoniki

Metoda pozwala na ogólne rozpoznanie tektoniki badanego obszaru, ze szczególnym uwzględnieniem stref dyslokacji.

2. Rozpoznanie budowy geologicznej

Metody grawimetryczna i mikrograwimetryczna nadają się również do rozpoznawania płytszej i głębszej budowy geologicznej. Nie mają co prawda tej dokładności co metody sejsmiczne czy elektryczne, ale są bardzo dobrym ich uzupełnieniem.

3. Badania grawimetryczne procesów geodynamicznych

Jak powszechnie wiadomo w ośrodku geologicznym na skalę globalną ciągle zachodzą procesy geodynamiczne. Do ich badań stosuje się przede wszystkim metody geodezyjne pozwalające śledzić poziome i pionowe przemieszczenie się jednostek geologicznych. Pośrednio procesy te obserwuje się w badaniach morfologicznych, morfostrukturalnych itp. Niemniej jednak do badań procesów geodynamicznych wykorzystuje się również metody geofizyczne, a przede wszystkim metodę grawimetryczną – m.in. od kilkudziesięciu lat prowadzi się pomiary na profilu przecinającym Fennoskandię. Metoda ta, na podstawie zmian pola siły ciężkości, pozwala śledzić ruchy górotwórcze, w których co prawda przemieszczenia są niewielkie, ale za to przemieszczane masy są olbrzymie.