Znamy strukturę litosfery południa Polski – z wyjątkową dokładnością
Podczas Kongresu Europejskiej Unii Nauk o Ziemi we Wiedniu naukowcy z Instytutu Geofizyki PAN zaprezentowali wyniki badań wykonanych w ramach projektu POLCRUST. Sejsmiczne prace eksperymentalne, przeprowadzone w czwartym kwartale 2010 roku przy użyciu nowoczesnych technik sejsmiki refleksyjnej, pozwoliły odtworzyć strukturę litosfery południowo-wschodniej Polski z dotychczas nieosiągalną dokładnością.
W ramach projektu POLCRUST, pod koniec 2010 roku, na obszarze południowo-wschodniej Polski przeprowadzono badania litosfery zaliczane do najnowszej generacji prac sejsmicznych. Po ponadrocznej analizie otrzymanych danych eksperymentalnych, naukowcy z Instytutu Geofizyki PAN rozpoczynają prezentowanie wyników projektu.
„Eksperyment POLCRUST wyróżnia niespotykana skala dokładności badań geofizycznych, wynikająca z wielokrotnego prześwietlenia badanych obszarów falami sejsmicznymi. Tak precyzyjnych badań tego typu w Europie jeszcze nie było”, mówi prof. dr hab. Aleksander Guterch z Zakładu Sejsmicznych Badań Litosfery Instytutu Geofizyki PAN (IGF PAN) w Warszawie.
Projekt POLCRUST zrealizowało konsorcjum naukowo-przemysłowe, w skład którego wchodziły: Instytut Geofizyki PAN (jako lider), Polskie Górnictwo Naftowe i Gazownictwo S.A. (PGNiG) oraz Przedsiębiorstwo GEOFIZYKA Toruń Sp. z o.o.. Koszty prac (15 mln zł) w całości pokryto ze środków pozabudżetowych przekazanych przez PGNiG oraz Narodowy Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej na wniosek Ministra Środowiska.
Celem badań było poznanie struktury górnych warstw litosfery. Litosfera to zewnętrzna powłoka Ziemi, na kontynentach sięgająca do głębokości 100-150 km. Dla geofizyków szczególnie ważnym obiektem badań jest jej górna część – skorupa ziemska, na kontynentach mająca grubość od około 20 do około 60 km. Skład i budowa skorupy ziemskiej wiele mówią o procesach fizycznych, które kształtowały i nadal kształtują obecne oblicze Ziemi i zasoby naturalne.
Współczesne odwierty geologiczne sięgają zwykle zaledwie kilku kilometrów w głąb Ziemi. Dlatego też główne metody badań głębokich struktur litosfery i całego wnętrza Ziemi są oparte na analizie przebiegu fal sejsmicznych, generowanych podczas trzęsień ziemi lub za pomocą ładunków wybuchowych. Fale te rozchodzą się w warstwach przypowierzchniowych litosfery z prędkością ok. 1-2 km/s, natomiast w dolnej części litosfery ich prędkość wzrasta do ok. 8,5 km/s. Na podstawie zmian prędkości fal sejsmicznych wnioskuje się o gęstości, ściśliwości i sztywności ośrodka, przez który przechodziły. Dane te są podstawą do ustalania budowy wnętrza Ziemi i rozkładu występujących w nim niejednorodności.
Obszar południowo-wschodniej Polski jest szczególnie interesujący dla nauk o Ziemi. To tutaj stykają się trzy wielkie systemy geologiczne budujące kontynent europejski: licząca ponad miliard lat wschodnio-europejska płyta prekambryjska, platforma paleozoiczna Centralnej i Zachodniej Europy wieku około 300 milionów lat oraz młody system alpejski, reprezentowany w Polsce przez Karpaty. W Europie nie ma bardziej złożonej struktury litosfery, określanej często jako węzeł geotektoniczny kontynentu europejskiego. Poznanie jej budowy ma kluczowe znaczenie dla rozwiązania podstawowych problemów geodynamiki tego obszaru.
Sejsmiczne prace eksperymentalne w ramach projektu POLCRUST przeprowadzono w październiku i listopadzie 2010 roku. Badania zrealizowano z użyciem najnowocześniejszej aparatury przemysłowej dla sejsmiki refleksyjnej. Tego typu sprzęt jest stosowany przede wszystkim do poszukiwań złóż ropy naftowej i gazu ziemnego.
Analiza zgromadzonych danych pozwoliła szczegółowo odtworzyć detale budowy zewnętrznej powłoki skorupy ziemskiej na obszarze Lubelszczyzny, południowego Podlasia i polskich Karpat Wschodnich. Geofizykom z IGF PAN udało się także skonstruować nowe modele rozwoju geodynamicznego tej części Europy Centralnej. Wyniki analiz zostaną wkrótce zaprezentowane w serii artykułów w międzynarodowych czasopismach specjalistycznych.
„Tak dokładne badania głębokich warstw litosfery, zwłaszcza struktur leżących na głębokościach do kilkunastu kilometrów, mają nie tylko znaczenie poznawcze, ale również aplikacyjne”, mówi prof. Guterch i podkreśla jednocześnie, że na obszarze objętym pracami sejsmicznymi jest zlokalizowanych szereg koncesji na poszukiwanie węglowodorów. Badania zrealizowane w ramach projektu POLCRUST zalicza się już do nowej generacji sejsmicznych badań litosfery.
POLCRUST to pierwszy projekt badań głębokich struktur litosfery na obszarze południowo-wschodniej Polski od czasu eksperymentu CELEBRATION 2000. Międzynarodowy projekt CELEBRATION 2000 (Central European Litosferic Experiment Based on Refraction), zainicjowany i kierowany przez Instytut Geofizyki PAN, został zrealizowany na obszarze Europy Centralnej i Wschodniej o powierzchni około 500 000 km2, z udziałem 28 instytucji z 12 krajów europejskich oraz Stanów Zjednoczonych i Kanady. W czasie jego realizacji około tysiąca geofizyków, techników i inżynierów wzięło udział w sejsmicznych pracach badawczych wzdłuż linii profilowych o łącznej długości 8900 km. W tym celu wykonano 147 dużych eksplozji, a wygenerowane w ich wyniku fale sejsmiczne były rejestrowane przez 1240 stacji sejsmicznych z dokładnością do tysięcznych części sekundy. Eksperyment CELEBRATION 2000 został uznany za największe przedsięwzięcie badawcze tego typu w historii geofizyki światowej i zaliczony do klasy eksperymentów, które wprowadzają naukę w XXI wiek. Jego realizacja wymagała ogromnej dyscypliny i dokładności. Bez współczesnych środków łączności i dokładnej lokalizacji instrumentów, tego typu eksperyment nie byłby możliwy do wykonania.
Instytut Geofizyki PAN (IGF PAN) w Warszawie prowadzi badania podstawowe w zakresie fizyki wnętrza Ziemi, fizyki atmosfery, sejsmologii, geomagnetyzmu oraz hydrologii, organizuje także wyprawy polarne. Jedną z głównych specjalności Instytutu jest analiza trzęsień ziemi i wstrząsów indukowanych działalnością górniczą. Zdarzenia sejsmiczne na terenie Polski są monitorowane przez 24 nowoczesne stacje pomiarowe. Globalne zjawiska geofizyczne Instytut rejestruje za pomocą 10 obserwatoriów na terenie Polski i jednego na Spitsbergenie.
Zaloguj się Logowanie