Počet návštěv: 50857        Začátek počítání: 03-11-2006        Poslední modifikace: 24-07-2014
© 2000 - 2014   Jiří Starý        Česky  Anglicky

Oddělení geofyziky

Vědečtí pracovníci
  • Prof. RNDr. Zdeněk Kaláb, CSc.
    vedoucí oddělení
  • Ing. Hana Doležalová, Ph.D.
    zástupce vedoucího oddělení
  • RNDr. Karel Holub, DrSc.
  • Ing. Jaromír Knejzlík, CSc.
  • Ing. Radovan Kukutsch, Ph.D.
  • Ing. Markéta Lednická, Ph.D.
  • Ing. Zdeněk Rambouský
Techničtí pracovníci
  • Anna Dombková
  • Jaroslav Makovský
  • Jana Rušajová
  • Vendula Stašová
Doktorandi
  • Ing. Martin Stolárik

Hlavní témata výzkumu

Studium vybraných fyzikálních polí a jejich projevů v horninovém masívu a observatorní činnost.

  • Studium seizmického režimu severní části moravskoslezského regionu

    První studie sledovaného regionu byly zahájeny v roce 1997. K základním aktivitám patří monitorování regionální seizmické aktivity, zřizování solitérních stanic, identifikace záznamů a detailní interpretace seizmických jevů. Data jsou využita i pro studium rychlostního pole seizmických vln na zkoumaném území a vlastností povrchových vln vyvolaných odstřely v lomech. Provoz stanice národní sítě OKC probíhá v kooperaci s Geofyzikálním ústavem AVČR, v.v.i. Praha a VŠB – Technickou univerzitou Ostrava. Výměna seizmologických záznamů lokálních tektonických zemětřesení probíhá ve spolupráci s Ústavem fyziky Země PřF Masarykovy univerzity Brno.

  • Interpretace a modelování projevů indukované seizmicity v karvinské oblasti

    Hlavním cílem je prozkoumat experimentálně a výpočty dynamické chování technologických konstrukcí a staveb vystavených nestacionárnímu dynamickému zatížení technickou seizmicitou, především seizmicity indukované důlní činností v oblasti kolem Karviné. Prováděna jsou měření na permanentních stanovištích, ale také je zrealizováno několik krátkodobých experimentálních měření ve specifických objektech. Součástí tématu jsou povrchová geodetická měření pro sledování chování horninového masívu v počáteční fázi poddolování a vývoj postupů pro společnou interpretaci geodetických a geofyzikálních dat.

  • Vývoj metod měření a interpretačních postupů

    Aktivita vychází ze společného tématu s prof. Lyubushinem z ÚFZ Ruské akademie věd v Moskvě (například užití waveletové transformace pro seizmologické studie). Využití historického důlního díla jako přírodní laboratoře pro výzkum nových metodik geomechanických měření představuje část tohoto tématu.

K další činnosti oddělení patří vývoj speciálních zařízení pro geofyzikální měření, měření a interpretace technické seismicity, provádění geodetických a geofyzikálních měření v malých hloubkách a interpretace výsledků.

Významné vědecké výsledky

  • Seizmicita severní části moravskoslezského regionu

    Přirozená seizmicita je od roku 1993 nízká. Téměř 100 lokálních mikrozemětřesení bylo detekováno na stanicích provozovaných ÚGN, část z nich byla úspěšně lokalizována. V oblasti jsou dále zaznamenávány seizmické projevy důlně indukovaných jevů z hornoslezské pánve (karvinské i polské části), Legnicko-Glogowského měďného regionu a Lubinské oblasti. Například během roku 2007 bylo zaznamenáno 14 důlních otřesů z karvinské oblasti, jejich lokální magnitudo bylo v rozmezí 2,0 až 2,8, dva z nich byly pocítěny i na povrchu (makroseizmická intenzita I0 = 2,0).

  • Vizualizace a animace regionálního rychlostního 3D modelu (severní Morava a Slezsko)

    Zpočátku byl ze seizmických refrakčních 1D sestaven mělký rychlostní model. Pro stanovení závislosti rychlosti na hloubce podél mělkého refrakčního profilu byla využita klasická Wiechert-Hergholtzova metoda. Tato robustní metoda byla použita jak pro výpočet vertikálně nehomogenního modelu v mělkých vrstvách, tak též pro sestrojení vyhlazených hodochron. Tento model je charakteristický nízkými přípovrchovými rychlostm (vP < 4,5 km/s), níže vykazují výrazný nárůst do hloubek kolem 1,5 km, kde dosahují rychlostí kolem vP ~ 5,8 km/s.

    Z dat z let 2000 - 2009 byl s využitím seizmické tomografie sestaven 3D model, který je platný pro oblast Severní Moravy a Slezska. Výzkum vycházel z reinterpretací dat z mezinárodních experimentů a lokálních terénních měření, záznamů z dočasných i trvalých stanic představujících odstřely v lomech, důlně indukované seizmické jevy a lokální mikrozemětřesení. K lepší kontrole vypočteného prostorového modelu byla použita vizualizace a animace pomocí speciálním softwarem.

  • Analýza dlouhoperiodických mikroseizmů

    Výzkum se zabývá vzájemnými vazbami dlouhoperiodických mikroseizmů (T = 4-8 s) a aktuální meterologickou situací v širší oblasti Evropy. Pozorování amplitudových hodnot mikroseizmů vychází z dlouhodobého monitoringu a změn amplitud v závislosti na ročním období a rozložení atmosférických tlakových níží a výší nad oceány a kontinenty. První výsledky byly získány při dvou silných větrných bouřích Kyrill a Emma, které vznikly v polovině ledna 2007 (na přelomu února a března 2008 byly výsledky publikovány).

  • Geodetická měření na poddolovaném území

    Sledování vývoje poklesových kotlin se zaměřením především na nerovnoměrnosti v průběhu pohybů a deformací způsobené především stavbou horninového masívu. Dále sledování okrajů poklesových kotlin se zaměřením na rozpoznání možných dalších příčin především mírných vertikálních pohybů.

  • Waveletový rozklad vlnových obrazů seizmických jevů

    Dílčími cíli bylo využití waveletové transformace pro filtrace signálů, stanovení optimální waveletové báze (podle minima optimální entropie) a optimální hladiny pro paketový rozklad. Prostorové rozložení absolutních hodnot waveletových koeficientů je používáno pro názornou presentaci signálu v časově-frekvenční oblasti. Dalším dílčím tématem je analýza dlouhých seizmologických záznamů a multifraktální analýza dat z dlouhodobých geomechanických měření.

  • Studium stability středověkého Dolu Jeroným

    V historickém důlním díle Jeroným je postupně budován distribuovaný měřicí systém, který umožní měření seizmického zatížení, úrovní hladin důlních vod, rozevírání puklin v horninovém masivu, konvergencí, změn geometrie důlního díla (deformace komor) a změn tenzoru napjatosti horninového masivu. V současnosti je zapojeno téměř 20 čidel. Jako řídicí jednotka se využívá jednodeskový počítač seizmické registrační aparatury. Její komunikace s vyhodnocovacím centrem v ÚGN AV ČR přes GSM síť se využívá také pro přenos naměřených dat. Měřící systém poskytuje data pro posuzování stability důlních prostor, v nichž se plánuje realizace muzea.

  • Studium seizmických projevů trhacích prací a dalších vibrací v blízké zóně vyvolaných při ražbě mělkých podzemních děl

    Hlavní cíl projektu je studium seizmických účinků trhacích prací, a případně účinků další technické seizmicity, které vznikají v malých vzdálenostech od zdroje vibrací při ražbě mělkých podzemních děl. Vibrační projevy v zastavěné oblasti v/nad raženým kolektorem nebo příměstském silničním tunelem jsou typickým příkladem, který ukazuje nutnost výzkumu, neboť může dojít až ke vzniku poškození objektů.

Aktivity v roce 2010

Řešení dílčího úkolu Výzkumného záměru Studium vybraných fyzikálních polí a jejich projevů v horninovém masívu a observatorní činnost.

Řešení dvou projektů GAČR:

  • 105/09/1415: Studium seizmických projevů trhacích prací a dalších vibrací v blízké zóně vyvolaných při ražbě mělkých podzemních děl
  • 105/09/0089: Prognóza časoprostorových změn stability důlních prostor technické kulturní památky Důl Jeroným v Čisté

Řešení společného tématu v rámci kooperace Ruské a České Akademie věd s názvem Analýza geofyzikálních dat s použitím moderních matematických metod.

Uspořádání konference Nové poznatky a měření v seizmologii, inženýrské geologii a geotechnice OVA'10 - 19. ročník regionální konference seizmologů, inženýrských geofyziků a geotechniků s mezinárodní účastí (duben 2010).

Spolupráce s VŠB – Technickou univerzitou Ostrava v rámci Společného vědeckého pracoviště s Katedrou geotechniky a podzemního stavitelství Fakulty stavební, téma Měření a analýza technické seizmicity.

Vybrané publikace
  • K. Holub, Z. Kaláb, J. Knejzlík, J. Rušajová: Frenštát Seismic Network and Its Contribution to Observations of the Natural and Induced Seismicity on the Territory of Northern Moravia and Silesia, Acta Geodyn. Geomater., Vol. 1 (133), Prague, 2004, 59-71.
  • A.A. Lyubushin Jr., Z. Kaláb, N. Častová: Application of Wavelet Analysis to the Automatic Classification of Three-Component Seismic Records. Izvestiya, Physics of the Solid Earth, Vol.40, No.7, 2004, 587-593.
  • E. Hrubešová, Z. Kaláb: Example of Modeling of the Mining Induced Seismicity Impact on the Building Using Numerical System Plaxis. In: Konečný, Pa. (ed): EUROCK 2005 – Impact of Human Activity on the Geological Environment, A.A.Balkema Publisher, Leiden, 2005, 213-218.
  • N. Častová, D. Horák, Z. Kaláb: Description of Seismic Events using Wavelet Transform. International Journal of Wavelets, Multiresolution and Information Processing, Vol. 4, No. 3(2006), ©World Scientific Publishing Company, 405-414.
  • H. Doležalová, K. Müller, P. Bláha: Analysis of Geodetic Surveying on the Margin of Subsidence Depression. Zeszyty naukove Politechniki Ślaskiej, Ser. Górnictwo z.273, Nr 1736, 2006, Gliwice, 103-112.
  • K. Holub: Rock mass response to the decline in underground coal mining. J. Min. Science, Vol. 42, No.1, 2006, 15-26.
  • K. Holub, J. Knejzlík, B. Růžek, J. Rušajová, O. Novotný: Some Features of Seismic Waves Observed in the Territory of Moravia and Silesia. Acta Geodyn. Geomater., Vol. 3, No. 3 (143), 2006, 97-107.
  • K. Holub, J. Málek, O. Novotný, J. Rušajová, J. Valenta: Mean vertically inhomogeneous models of the uppermost crust along seismic profiles in the Ohře rift and Moravo-Silesian region. In: Transactions of the VŠB-Technical University of Ostrava, Civil Engineering Series, 2, Vol. VI, 2006, 125-131.
  • Z. Kaláb: Measurements of Seismic Vibrations Induced by Quarry Blasts at the Mostecká Basin. Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej, Ser. Górnictwo z.271, Nr. 1715, Gliwice, 2006, 49-58.
  • Z. Kaláb, J. Knejzlík, R. Kořínek, P. Žůrek: Cultural Monument Jeroným Mine, Czech Republic – Contribution to the Geomechanical Stability Assessment. Publs. Inst. Geophys. Pol. Acad. Sc., M-29(395), Warszawa, 2006, 137-146.
  • M. Lednická: Historical buildings in the Ostrava and Karviná region and their seismic loads, Publs. Inst. Geophys. Pol. Acad. Sc., 2006, M-29 (395), 147-160.
  • M. Lednická, B. Luňáčková, Z. Kaláb, E. Hrubešová, R. Kořínek: Contribution to Evaluation of Technical Seismicity Effect on Buildings - Case Study, Earth Sciences Research Journal (formerly Geofisica Colombiana), Vol. 10, No. 1, 2006, 7-14.
  • P. Bláha, H. Doležalová, R. Duras, K. Müller: Resistivity changes of rock massif on the margin of subsidence depression. Górnictwo i Geologia. Zeszyt 4, č. 4. Gliwice 2007, s. 5-12. ISSN 1896-3145.
  • K. Holub: Navedennaja sejsmičnosť při dobyče uglja lavami v šachtach Čechii. Fiz.-techn. probl. razrabotki poleznych iskopajemych, Geomechanika, Rossijskaja AN, Sibir. Otdel., No. 1, 2007, 37-44.
  • K. Holub: A study of mining-induced seismicity in Czech coal mines with long- wall coal exploitation. J. Min. Science, 43, No. 1, 2007, 37-44.
  • K. Holub, J. Knejzlík, J. Rušajová: Site response investigation at the seismic station Ostrava-Krásné Pole (OKC). Acta Mont. Slovaca, Vol. 12, No. 2, 2007, 243-248.
  • K. Holub, J. Rušajová, M. Sandev: The January 2007 windstorm and its impact on microseisms observed in the Czech Republic. Meteorol. Z., Vol. 17, No. 1, 2008, 047-053.
  • Z. Kaláb, J. Knejzlík, K. Holub: Decade of seismological observations in the northern part of Moravo-Silesian Region. Acta Geodyn. Geomater., Vol. 4, No. 4, (148), 2007, 43-49.
  • H. Doležalová, K. Holub, Z. Kaláb: Underground coal mining in the Karviná region and its impact on the human environment, Czech Republic. Moravian Geograph. Reports, Vol. 16, No. 2, 2008, 14-24.
  • M. Haggag, Z. Kaláb, M. Lednická: Contribution to recent seismicity evaluation in surroundings of High Dam, Aswan, Egypt. In 31st General Assembly, European Seismological Commission. Programme, Abstracts and Short Papers [CD-ROM]. Athens: Institute of Geodynamics, National Observatory of Athens, 2008. s. 130-137.
  • K. Holub: Amplitude spectra of surface waves generated by shot-hole explosions. Acta Geodyn. Geomater., Vol. 5, No. 2 (150), 2008, 123-135.
  • K. Holub, V. Petroš: Some parameters of rockbursts derived from underground seismological measurements, Tectonophysics, Vol. 456, 2008, 67-73.
  • Z. Kaláb, E. Hrubešová, J. Knejzlík, R. Kořínek, R. Kukutsch, M. Lednická, P. Žůrek: Mine Water Movement in Shallow Medieval Mine Jeroným (Czech Republic). In: Rapantová, N. and Hrkal, Z. (Eds): Mine Water and the Environment. Proceedings of 10th International Mine Water Association Congress. Karlovy Vary. VŠB-Technical University of Ostrava, 2008, 19-22.
  • Z. Kaláb, J. Knejzlík, R. Kořínek, R. Kukutsch, M. Lednická, P. Žůrek: Contribution to experimental geomechanical and seismological measurements in the Jeroným Mine. Acta Geodyn.et Geomater., 2008, roč. 5, č. 2, s. 213-223. ISSN 1214-9705.
  • R. Kukutsch: Critical places at locality Čistá, Jeroným Mine and their possible development. Zeszyty naukowe Politechniky Śląskiej, Ser. Górnictwo z. 286, Nr 1798, 2008, Gliwice, 441-450.
  • M. Lednická, Z. Kaláb: Evaluation of Seismic Loading of Structures in Undermined Area. In 31st General Assembly, European Seismological Commission. Programme, Abstracts and Short Papers [CD-ROM]. Athens: Institute of Geodynamics, National Observatory of Athens, 2008.
  • M. Stolárik: Modeling of Vibration Effect within Small Distances, Acta Geodyn. Geomater., Vol. 5, No. 2 (150), 2008, 137–146.
  • H. Doležalová, V. Kajzar, K. Souček, L. Staš: Evaluation of mining subsidence using GPS data. Acta Geodyn. et Geomater., Vol. 6, No. 3, 359-367, 2009. ISSN 1214-9705.
  • K. Holub, Z. Kaláb, J. Knejzlík, J. Rušajová: Contribution of the Institute of Geonics AS CR Ostrava to seismological monitoring in Silesia and Northern Moravia. Acta Geodyn. Geomater., Vol. 6, No. 3 (155), 2009, 391-398.
  • K. Holub, P. Konečný, J. Knejzlík: Physical-mechanical properties of greywacke samples from the Jakubčovice nad Odrou quarry. Int. J. Rock Mech. Min. Sci., Vol. 46, No. 1, 2009, 188-193.
  • K. Holub, J. Rušajová, M. Sandev: A comparison of the windstorms Kyrill and Emma features based on seismological and meteorological observations. Meteorol. Z., Vol. 18, No. 6, 2009, 607-614.
  • M. Stolárik, Z. Kaláb: Seismological measurement: effect in small distances, Proceedings WTC 2009, Budapest, 2009, 433-434.