Przegląd geologiczny - Atlas geofizyczny Karpat.pdf - Karpaty - dawid1051

Przegl¹d Geologiczny, vol. 56, nr 6, 2008

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

M. Lemberger

I. Kosobudzka

C. Ostrowski

Z. Petecki

M. Stefaniuk

P. Targosz

M. Wróblewska

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.

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.

Gdañsk

Szczecin

Bia³ystok

Zamierzenia przedsiêwziêcia i lokalizacja

Poznañ

Warszawa

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.

£ódz

Wroc³aw

Lublin

Kraków Rzeszów

Ryc. 1. Lokalizacja obszaru objêtego atlasem. Opra-

cowanie graficzne ryc. 1–6 P. Targosz

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-

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

ul. Jagielloñska 76, 03-301 Warszawa; i_kosobudzka@pbg.com.pl.;

c_ostrowski@pbg.com.pl; m_stefaniuk@pbg.com.pl; p_targosz@

pbg.com.pl

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

Warszawa; czeslaw.krolikowski@pgi.gov.pl; zdzislaw.petecki@

pgi.gov.pl; mwro@pgi.gov.pl

3 Wydzia³ Geologii, Geofizyki i Ochrony Œrodowiska, Akade-

mia Górniczo-Hutnicza, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków;

lemberger@geol.agh.edu.pl; stefan@geolog.geol.agh.edu.pl

455

Przegl¹d Geologiczny, vol. 56, nr 6, 2008

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.

Rzeszów

50 0°'

[mGal]

-2

Sanok

-4

-6

-8

-10

-12

40 km

-14

Opracowanie map i przekrojów

22 0°'

T ca³kowitego pola magnetycznego Zie-

mi. Mapê tê poddano transformacji metod¹ filtracji czêsto-

tliwoœciowej, w wyniku czego mo¿na by³o opracowaæ

rozk³ady anomalii resztkowych

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.)

T dla przyjêtych prze-

dzia³ów g³êbokoœci (ryc. 2) oraz rozk³ad anomalii regional-

nych pochodz¹cych od g³êbokiego pod³o¿a. Przygotowano

ponadto mapê anomalii

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)i1:500000(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 .

T 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-

Kraków

50 0°'

Skawina

Wadowice

[nT]

-5

-15

Nowy Targ

-25

-35

Chy¿ne

-45

-55

40 km

20 0°'

-65

-75

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.)

Podsumowanie

Opracowanie zestawu map geofizycznych obszaru Kar-

pat i po³udniowej czêœci zapadliska przedkarpackiego by³o

456

Prace interpretacyjne w zakresie magnetometrii (pod

kierunkiem I. Kosobudzkiej) obejmowa³y wykonanie

mapy anomalii

Przegl¹d Geologiczny, vol. 56, nr 6, 2008

Tarnów

50 0°'

Skawina

[mW m ]

-2

4,8

Bielsko-Bia³a

Wadowice

4,4

4,0

Krosno

3,6

3,2

2,8

2,4

2,0

1,6

1,2

0,8

0,4

40 km

40km

Chy¿ne

21 0°'

19 0°'

Ryc. 4. Mapa magnetotelluryczna Karpat — fragment z

rejonu Tarnowa–Krosna. Opornoœæ elektryczna ()na

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

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.)

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.

krzywa obliczona

krzywa pomierzona

-20

-40

-60

-80

-20

krzywa obliczona

krzywa pomierzona

-40

-60

granica

nasuniêcia

Karpat

Jasliska-2

Rymanów-1

Wara-6

Bachórzec-1

Drohobyczka-4

D=2500; S=0

D=2640; S=0

D=2750; S=0

D=2730; S=0

-20

D=2750; S=0;01

D=2820; S=0,005

D=2830; S=0,03

-40

D=3250; S=0

-60

D=3400; S=0

odleg³oœæ [km]

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.)

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

Przegląd geologiczny - Atlas geofizyczny Karpat.pdf

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: