Tematyka badawcza

Tematyka podejmowanych przez pracowników Katedry Geofizyki prac podstawowych, badawczo-rozwojowych i stosowanych obejmuje szeroki wachlarz problemów z zakresu geofizyki stosowanej – poszukiwawczej, górniczej, inżynierskiej oraz zastosowania metod geofizycznych w ochronie środowiska.

Realizowane są badania podstawowe, które przyczyniają się do ogólnego rozwoju nauk o Ziemi oraz projekty utylitarne, zamawiane przez jednostki gospodarcze. W Katedrze Geofizyki podejmowane są prace z zakresu poszukiwania nowych bogactw naturalnych oraz szczegółowego rozpoznania i oceny parametrów petrofizycznych już odkrytych złóż. Szczególną uwagę poświęca się wykorzystaniu metod geofizycznych do oceny zmian środowiska przyrodniczego wywołanych działalnością antropogeniczną.

Wymieniona poniżej tematyka realizowana jest na przestrzeni kilkudziesięciu lat:

• struktura skorupy ziemskiej wybranych rejonów Polski w świetle anomalii grawimetrycznych i magnetycznych
• badanie biegu wiekowego pola magnetycznego
• kompleksowe modele geofizyczno-geologiczne wgłębnej budowy wschodniej części polskich Karpat Zewnętrznych i ich podłoża
• budowa modeli dynamicznych wybranych zagłębi górniczych do rozwiązywania problemu zagrożenia tąpaniami, wyrzutami gazów, pożarami i in
• probabilistyczna prognoza zagrożenia sejsmicznego w kopalniach i na powierzchni terenu górniczego
• sejsmometryczne systemy obserwacyjno-interpretacyjne
• badanie cieplnych parametrów skał w rejonie Dolnego Śląska
• lokalizacja złóż węglowodorów metodami stratygrafii sejsmicznej
• zastosowanie analizy atrybutów sejsmicznych do charakterystyki złóż
• sejsmiczny monitoring procesów eksploatacji złóż siarki
• badania anomalii sejsmicznych i geochemicznych w strefach pionowej migracji gazu
• migracja elektromagnetyczna w ośrodkach o złożonej budowie geologicznej
• monitoring geoelektryczny w badaniu stanu środowiska hydrogeologicznego wokół składowisk odpadów przemysłowych i komunalnych
• badania georadarowe dla wykrywanie obszarów skażonych węglowodorami przy pomocy metod elektromagnetycznych.

Charakteryzując obecną aktywność badawczą Katedry Geofizyki warto podkreślić utrzymanie głównych kierunków badawczych związanych z zagadnieniami poszukiwawczymi, inżynierskimi, środowiskowymi i górniczymi:

• Tematyka rozwijana przez zespół sejsmiczny dotyczy badań złożowych w zakresie poszukiwania i rozpoznawania złóż węglowodorów, zarówno konwencjonalnych jak i typu shale gas oraz tight gas. Interpretacja złożowa danych sejsmicznych obejmuje Karpaty oraz rejony zapadliska przedkarpackiego, basenu bałtyckiego i basenu lubelskiego. Jako narzędzia interpretacji stosowne są zaawansowane metody oparte na wskaźnikach DHI oraz inwersji sejsmicznej. W zagadnieniach inżyniersko-środowiskowych badania sejsmiczne związane są z ochroną powierzchni na terenach górniczych, z rozpoznaniem osuwisk, monitoringiem eksploatacji, monitorowaniem obiektów hydrotechnicznych. Poza interpretacją danych przy realizacji tych badań Katedra wykonuje samodzielnie pomiary terenowe posiadając w swej dyspozycji specjalistyczną sejsmiczną aparaturę badawczą.

• Zespół petrofizyki i geofizyki otworowej prowadzi badania w zakresie charakterystyki petrofizycznej przede wszystkim złóż węglowodorów i wody stosując najnowsze techniki przetwarzania pomiarów dla podwyższenia pionowej rozdzielczości profilowań, zaawansowanej obróbki statystycznej, ułatwiającej klasyfikację horyzontów pod względem składu mineralnego oraz własności zbiornikowych. Zastosowanie opracowanego w Katedrze Geofizyki przy współpracy z Geofizyką Kraków SA. systemu komputerowego GeoWin umożliwia wprowadzanie autorskich rozwiązań w zakresie interpretacji cienkowarstwowych formacji gazonośnych na przedgórzu Karpat (program Satun), czy obliczanie dynamicznych parametrów sprężystych skał w otworach archiwalnych, gdzie nie dysponuje się nowoczesnym profilowaniem akustycznym (Estymacja). Oryginalnym osiągnięciem zespołu jest połączenie atrybutów sejsmicznych i wyników otworowych pomiarów akustycznych obrazów falowych w zakresie dopasowania danych geofizycznych mierzonych w różnej skali. Podczas prac w projekcie Blue Gas zespół geofizyki otworowej podjął próby zastosowania nowoczesnych technik badawczych, np. nanotomografii do konstrukcji modeli skał łupkowych z gazem. W zespole rozwijane są zagadnienia zastosowania metod statystycznych i numerycznych do wspomagania interpretacji danych otworwych.

• W zespole badań geoelektrycznych zarysowują się wyraźnie dwa kierunki związane z akwizycją, przetwarzaniem i interpretacją danych elektromagnetycznych oraz elektrooporowych. Przedmiotem prac badawczych jest doskonalenie metod audiomagnetotellurycznej (AMT), magnetotellurtycznej (MT) oraz audiomagnetotellurycznej z kontrolowanym źródłem (CSAMT). Prace prowadzone są pod kątem zastosowania metod magnetotellurycznych w poszukiwaniu złóż (w tym węglowodorów i złóż geotermalnych), w hydrogeologii oraz w rozpoznaniu geologicznym. Rozwijane są także metodyki w zakresie akwizycji, przetwarzania oraz inwersji 1D, 2D i 3D i interpretacji geologicznej danych w metodzie procesów przejściowych (TDEM) stosowanej w poszukiwaniu złóż, a także pomiar i inwersja 1D oraz 2D danych konduktometrycznych (GCM). W zespole badań geoelektrycznych od ponad 20 lat intensywnie rozwijane są badania w zakresie near-surface geophysics. Obejmują one problematykę ekologiczną (geoelektryczny monitoring hydrogeologiczny), geomorfologiczną, archeologiczną i inżynierską. Katedra Geofizyki dysponuje nowoczesną aparaturą do badań w zakresie tomografii elektrooporowej oraz własną aparaturą do geoelektrycznych badań penetracyjnych (GBP). W Katedrze utworzono także skomputeryzowane laboratorium do prowadzenia modelowania analogowego w metodzie tomografii elektrooporowej i geoelektrycznych badań penetracyjnych. Umożliwia ono badanie sytuacji nietypowych lub zbyt skomplikowanych do analiz wykorzystujących modelowanie numeryczne. Od wielu lat w Katedrze prowadzone są również badania nad termiką wieloletniej zmarzliny w Tatrach Wysokich (rejon Hali Gąsienicowej) w kontekście globalnych zmian klimatycznych. Seria ciągłych pomiarów temperatury liczy już 10 lat.

• W Katedrze Geofizyki od lat prowadzone są badania w zakresie rozwoju metod mikrograwimetrycznej i grawimetrycznej. W ostatnich latach w badaniach geodynamicznych polskiego segmentu zewnętrznych Karpat Zachodnich metoda grawimetryczna była podstawowym narzędziem. Przeprowadzono również badania grawimetryczne Uskoku Sudeckiego Brzeżnego oraz rozpoznano ośrodek geologiczny bloku Gorzowa pod kątem geotermalnym. Badania grawimetryczne pozwoliły na poprawę efektywności badań sejsmicznych w poszukiwaniu złóż gazu ziemnego w utworach formacji czasowego spągowca. Przeprowadzona analiza rozkładu pola siły ciężkości i pola magnetycznego ułatwiła wyodrębnienie elementów tektoniki bloku sudeckiego i przedsudeckiego. W zakresie badania wpływu działalności człowieka na ośrodek skalny wykorzystano pomiary grawimetryczne i mikrograwimetryczne do badania struktury górotworu w otoczeniu Sztolni Dziedzicznej w Zabrzu. Doskonalona jest również metodyka poszukiwań pustek poeksploatacyjnych, stanowiących zagrożenie dla powierzchni terenu, poszukiwania podziemnych obiektów antropogenicznych, a także ocena ich stabilności. Prowadzone są także badania ośrodka gruntowego pod kątem posadowienia budowli. W ramach prac podstawowych zespół wykorzystujący metody pól potencjalnych ocenił możliwości wykorzystania numerycznych danych w badaniach mikrograwimetrycznych.

• W Katedrze prowadzone są badania magnetyczne – coroczne pomiary biegu wiekowego pola magnetycznego na profilu Zgorzelec – Wiżajny, opracowywane i publikowane w okresie 5. letnim oraz badania magnetyczne środowiska, zarówno terenowe, jak i laboratoryjne, na pobranych próbkach gleby i skał przypowierzchniowych.

• W Katedrze Geofizyki działa prężnie zespół badań georadarowych. Dużym osiągnięciem zespołu jest odkrycie w trakcie kursowych praktyk studenckich drugiego poziomu Jaskini Twardowskiego w obrębie Zrębu Zakrzówka, a także pionierskie w Polsce badania struktury torfowisk oraz badania struktury dna sucharów polodowcowych w obrębie Wigierskiego Parku Narodowego. Zespół znacznie przyczynił się do upowszechnienia w Polsce metody GPR w badaniach archeologicznych poprzez opublikowane informacje o odkryciach licznych krypt w kościołach w Krakowie, Kołobrzegu, Miechowie, Alwerni, Bejscach i innych. Dzięki współpracy między zespołami archeologów i badaczy z Katedry Geofizyki zoptymalizowano prace archeologiczne poprzez lokalizację podziemnych obiektów, mogących mieć znaczenie historyczne (w Łęczycy, na Górze Św. Małgorzaty, w Bochni, Pałacu w Łańcucie i innych). Zespół wykonuje także badania dla celów kryminalistyki.