Seznam anotací:
- Refrakční experimenty ve střední Evropě - výsledky seismického modelování (Geofyzikální ústav)
- Vývoj vnitřních staveb ve složených lávových dómech (Geofyzikální ústav)
- Metody seismologie pomáhají při těžbě ropy a zemního plynu (Geofyzikální ústav)
- Přechod od pasivního ostrovně obloukového geotektonického prostředí do prostředí kontinentálního okraje Gondwany: U-Pb datování zirkonu z neoproterozoických metakonglomerátů jv. okraje tepelsko-barrandienské jednotky Českého masivu (Geologický ústav)
- Návrh na redefinici geologického stratotypu (GSSP - globální stratotyp) a posunutí globální hranice devonského stupně ems (Geologický ústav)
- Karbonská a permská fauna a její výskyty v limnických pánvích České republiky (Geologický ústav)
- Vliv kolísání sluneční aktivity na vybrané charakteristiky atmosférické cirkulace (Ústav fyziky atmosféry)
- Model SAM pro velmi krátkodobou předpověď srážek v teplé polovině roku (Ústav fyziky atmosféry)
- Modelování vlivu sluneční aktivity na elektronovou teplotu ve vnější ionosféře a plazmasféře Země (Ústav fyziky atmosféry)
- Omezení elektronové teplotní anizotropie ve slunečním větru (Ústav fyziky atmosféry)
- Generování pulsujícího vodního paprsku pro dezintegraci materiálu (Ústav geoniky)
- Geologické prostředí a geotechnické vlastnosti pokryvu karbonu české části hornoslezské pánve (Ústav geoniky)
- Modelování geovaků (Ústav geoniky)
- Nový zvukově izolační materiál (Ústav struktury a mechaniky hornin)
- Vliv nano/mikro-kalcium-fosfátových plniv na mechanické vlastnosti kompozitů na bázi polysiloxanové matrice vyztužené polyamidem (Ústav struktury a mechaniky hornin)
- Primární oxidické minerály v systému WO3-Nb2O5-TiO2-Fe2O3-FeO a produkty jejich rozpadu z pegmatitu č. 3 v Dolních Borech-Hatích (Ústav struktury a mechaniky hornin)
3.1 Refrakční experimenty ve střední Evropě - výsledky seismického modelování
- Geofyzikální ústav
Východní část variského oblouku ve střední Evropě spolu s alpským orogenem na jihu představují oblast, kde se setkávají různé jednotky a bloky utvářené v různých tektonických obdobích. Pro studium stavby kůry a svrchního pláště této komplikované oblasti byla použita data z mezinárodních seismických refrakčních experimentů CELEBRATION 2000, ALP 2002 a SUDETES 2003. Společný profil CEL10 a ALP04 ve směru JZ-SV začínal ve východních Alpách, probíhal paralelně s východním okrajem Českého masívu přes moravskoslezkou zónu a končil v Polsku na TESZ. Pro interpretaci podél tohoto profilu byla použita seismická tomografie a 2-D paprskové modelování. Z rychlostních modelů podél tohoto profilu je patrné, že východní okraj Českého masívu je charakterizován vyššími seismickými rychlostmi a větším rychlostním gradientem ve spodní kůře a je v kontrastu s výrazným Moho pod paleozoickou platformou na severu.
Jeden z nejdůležitějších profilů experimentu SUDETES 2003, profil S01, začínal na okraji východoevropské platformy a TESZ, a pak přes Sudety pokračoval jihozápadním směrem přes Český masív podél Oháreckého riftu. Rychlostní modely podél tohoto profilu přispěly k vymezení kontaktů dílčích jednotek Českého masívu a jeho pokračování k severu. Interpretované profily Alp01 a Alp02 byly dva nejdelší profily seismického refrakčního experimentu ALP 2002 ve východních Alpách. Profil Alp01 protínal alpský orogen v severojižním směru a postihl kolizi evropské a adriatické mikrodesky. Profil Alp02 začínající ve východních Alpách pokračoval až do panonské nížiny a poskytl pohled na superpozici alpského orogenu a panonské nížiny.
Hrubcová P., P. Środa, and CELEBRATION 2000 Working Group: Crustal structure at the easternmost termination of the Variscan belt based on CELEBRATION 2000 and ALP 2002 data, Tectonophysics, 460, 55-75, doi:10.1016/j.tecto.2008.07.009.
Grad M., Guterch A., Mazur S., Keller G. R., Špičák A., Hrubcová P. and Geissler W.H.: Lithospheric structure of the Bohemian Massif and adjacent Variscan belt in central Europe based on profile S01 from the SUDETES 2003 experiment.. Journal of Geophysical Research. Roč. 113, B10 (2008), B10304/1-B10304/25. ISSN 0148-0227
Refrakční experimenty ve střední Evropě - výsledky seismického modelování
Situace profilů a bodů odpalu.
Refrakční experimenty ve střední Evropě - výsledky seismického modelování
Rychlostní model z P vln podél profilů CEL10 a ALP04 získaný pomocí paprskového modelování a zobrazený spolu s převýšením.
Kontaktní osoba: RNDr. Pavla Hrubcová, tel.: 267103070, ph@ig.cas.cz
3.2 Vývoj vnitřních staveb ve složených lávových dómech
- Geofyzikální ústav
Práce shrnuje výsledky škálovaného analogového modelování lávových dómů s pomocí sádry a hydraulické aparatury. Vývoj tvaru těles, uspořádání jejich vnitřních tokových struktur a magnetických staveb umožnilo pochopit principy, které řídí dynamiku růstu přírodních lávových dómů. Reologické vlastnosti použitého analogového materiálu dobře odpovídají předpokládánému chování přírodních láv s větším množstvím krystalů (např. andezity nebo dacity). Analogová aparatura sestává z hydraulického lisu a nádoby, ze které se sádra silou lisu vytlačuje válcovým přívodním kanálem do plexisklové nádoby s pískem. Růst většiny modelových lávových dómů probíhal ve dvou etapách. Po počátečním symetrickém roztékání materiálu následovala fáze nesymetrického růstu provázená postupným vmísťováním dílčích porcí analogového materiálu, které mají ve vertikálním řezu lalokovitý tvar. Z porovnání různých růstových stadií vyplývá, že v určitém momentu dochází uvnitř extruzí nad přívodním kanálem k lokalizaci střižného napětí a vzniku střižných zón, které umožňují výstup nových porcí materiálu k povrchu dómu. Tento poznatek odpovídá předpokladům vyplývajícím z výsledků numerického modelování vzniku lokalizovaných zón deformace v extruzivních dómech. Dynamika růstu experimentálních těles dobře odpovídá dynamice růstu dacitových lávových dómů (např. u Mt. St. Helens v USA a Unzen v Japonsku). Pokusy dále dobře ilustrují příčinu symetrického "nafukování" na povrchu dómu před vmístěním lalokovitých porcí lávy, jak bylo popsáno např. na Mt. St. Helens v letech 1980-1985. Tyto výsledky mohou být v budoucnosti užitečné k odhadům společenských hrozeb a materiálních škod, které jsou spojené s růstem lávových dómů ve vulkanicky aktivních oblastech.
Závada, P. - Kratinová, Z. - Kusbach, V. - Schulmann, K.: Internal fabric development in complex lava domes. Tectonophysics, DOI: 10.1016/j.tecto.2008.07.005. ISSN 0040-1951.
Vývoj vnitřních staveb ve složených lávových dómech
Aparatura použitá k modelování lávových extruzí a vnitřní struktura experimentálního sádrového tělesa;
a) schema analogové aparatury,
b) vertikální řez experimentálním modelem s vyznačenými směry sklonu magnetických lineací a konturami úhlu jejich sklonu (sklon z vertikální roviny řezu),
c) fotografie vertikálního řezu utuhlého sádrového modelu,
d) schema vnitřní struktury experimentálního tělesa (čísla odpovídají dílčím porcím, které se postupně vmístily blízko středu rostoucích extruzí).
Kontaktní osoba: Prokop Závada, PhD., tel.: 267103074, zavada@ig.cas.cz
3.3 Metody seismologie pomáhají při těžbě ropy a zemního plynu
- Geofyzikální ústav
Při těžbě uhlovodíků se propustnost souvrství často zlepšuje s pomocí injektáže vysokotlakých kapalin. Parametry vznikající trhliny lze určit monitorováním indukované seismicity, které se obvykle realizuje řadou snímačů v sousedním vertikálním vrtu. Pro lokalizaci seismických jevů je pak třeba znát kromě časů příchodu seismických vln také jejich azimut. Ten se běžně určuje z podélně polarizovaných P-vln. Předkládáme novou metodu pro určení azimutu ze střižně polarizovaných S-vln, které mají lepší poměr signál/šum, nebyly však dosud za tímto účelem využívány. Testy na syntetických a reálných datech ukázaly, že je tak možno získat azimut většího množství indukovaných jevů, a to s lepší přesností než při použití P-vln.
Tento postup jsme použili pro lokalizaci seismicity doprovázející šíření hydraulické trhliny v ložisku zemního plynu. Poloha ohnisek mnoha tisíc mikrozemětřesení přesně vymezovala vertikální trhlinu, která rostla především horizontálně. Porovnáním rychlosti růstu trhliny a rychlosti injektáže jsme určili tloušťku trhliny v rozmezí 7-10 mm. Ukázalo se, že velká většina kapaliny byla využita na vytvoření trhliny přičemž ztráta infiltrací do horninové formace byla zanedbatelná.
Také určení zdrojových mechanismů seismických jevů pozorovaných lineární řadou přijímačů vyžaduje speciální přístupy. Vyvinuli jsme novou metodu, kterou jsme testovali na syntetických datech a pak použili na reálná data. Ukázalo se, že zaznamenané seismogramy mohou stejně dobře odpovídat jak jevu představujícímu otevírání trhliny, tak i čistě střižnému skluzu. Většina analyzovaných mechanismů však i při započtění chyb pozorování vyžadovala přítomnost objemové nestřižné deformace.
Eisner, L., Fischer T. and Rutledge J.: Determination of S-wave slowness from a linear array of borehole receivers, Geoph. J. Int., doi: 10.1111/j.1365-246X.2008.03939.x, 2008.
Fischer, T., Hainzl, S., Eisner L., Shapiro S., Le Calvez J.: Microseismic signatures of hydraulic fracture growth in sediment formations: Observations and modeling, J. Geophys. Res., 113, B02307, doi:10.1029/2007JB005070, 2008.
Jechumtálová, Z., Eisner, L., 2008. Seismic source mechanism inversion from a linear array of receivers reveals non-double-couple seismic events induced by hydraulic fracturing in sedimentary formation. Tectonophysics, 460, 124-133, doi:10.1016/j.tecto.2008.07.011.
Metody seismologie pomáhají při těžbě ropy a zemního plynu
Hypocentra mikrozemětřesení doprovázejících růst hydraulické trhliny. Barva od modré do červené indikuje čas vzniku, zalomená čára injektážní vrt a trojúhelníky seismometry umístěné v sousedním vrtu.
Kontaktní osoba: RNDr. Zuzana Jechumtálová, PhD., , tel.: 267103121, zs@ig.cas.cz
3.4 Přechod od pasivního ostrovně obloukového geotektonického prostředí do prostředí kontinentálního okraje Gondwany: U-Pb datování zirkonu z neoproterozoických metakonglomerátů jv. okraje tepelsko-barrandienské jednotky Českého masivu
- Geologický ústav AV ČR
Sedimentologická, petrologická a geochemická data kombinovaná s SHRIMP a LA ICP-MS U-Pb datováním valounu granitických hornin a detritických zirkonů z neoproterozoických vletických metakonglomerátů z jv. okraje tepelsko-barrandienské jednotky byly použity pro charakteristiku regionálního geotektonického prostředí na hranici proterozoikum/paleozoikum. Metakonglomeráty tvoří několik metrů mocné vložky v metasedimentech svrchnického souvrství (ostrovní zóna středočeského plutonického komplexu), které byly pravděpodobně usazovány na hranici neoproterozoikum/kambrium. Sedimentologické studium naznačuje, že metakonglomeráty jsou produkty úlomkotoků usazovaných v podmořských kaňonech nebo proximálních částech podmořských sedimentárních vějířů. Geochemie matrix metakonglomerátu a petrologie valounů ukazuje výrazné odlišnosti oblasti oproti proterozoiku západní a střední části tepelsko-barrandienské jednotky, kde převládají valouny hornin erodované z vyzdvižených částí pánve a z oblasti ostrovního oblouku. Výskyt valounů křemene, kvarcitu, granitu a krystalických vápenců a zralejší povaha slepencové matrix naznačuje přítomnost relativně vyvinuté kontinentální kůry ve zdrojové oblasti vletických slepenců a změlčování neoproterozoické pánve k JV (v dnešnim souřadnicovém systému). Neoproterozoické az kambrické stáří svrchnického souvrství, které bylo předpokládáno podle srovnání s podobnými horninami v centrální části tepelsko-barrandienské jednotky, bylo potvrzeno U-Pb datováním. Stáří detritických zirkonů z matrix vletických slepenců spadá do dvou širších období - archaika až paleoproterozoika s U-Pb stářím mezi 2 580 a 1 780 Ma a do neoproterozoika až spodního kambria se stářími mezi 660 a 520 Ma s výrazným zastoupením zirkonů stáří 600 a 544 Ma, které naznačují lokální vulkanickou aktivitu přesahující z neoproterozoika do spodního kambria. Stáří zirkonů vyseparovaných ze dvou valounů trondhjemitu bylo stanoveno na 610±17 Ma - toto stáří pravděpodobně představuje aktivní obloukový magmatismus během nejsvrchnějšího neoproterozoika. Celkové distribuce U-Pb stáří zirkonů a nepřítomnost grenvillskych stáří naznačuje, že tepelsko-barrandienská jednotka byla v období neoproterozoikum/kambrium v blízkosti západoafrického kratonu. Náhlý nástup transtenzního geotektonického režimu a vyzrávání sedimentu je v sekvenci zaznamenáno nadložními kambrickými mělkovodními klastiky, která se střídají s převážně felsickými vápenato-alkalickými až alkalickými vulkanity. Během kambria došlo ke změně na konvergentní šikmý pohyb desek a aktivní kontinentální okraj byl přeměněn na pásy hřbetů a úzkých pull-apart nebo riftových pánví. Po ordovickém odlomení armorických teránů od Gondwany pokračoval v tepelsko-barrandienské jednotce extenzní režim až do začátku variské orogeneze ve středním devonu.
Sláma, J. - Dunkley, D.J. - Kachlík, V. - Kusiak, M.A.: Evidence for a transition from island-arc to passive setting on the continental margin of Gondawana: U-Pb zircon dating of Neoproterozoic metaconglomerates from the SE margin of the Teplá-Barrandian Unit, Bohemian Massif. Tectonophysics. Roč. 461 (2008), s. 44-59.
Přechod od pasivního ostrovně obloukového geotektonického prostředí do prostředí kontinentálního okraje Gondwany: U-Pb datování zirkonů z neoproterozoických metakonglomerátů jv. okraje tepelsko-barrandienské jednotky, Česky masiv
Schéma vývoje tepelsko-barrandienské jednotky (TBU) na okraji Gondwany od neoproterozoika do kambria-ordoviku. A. Vytvoření ostrovního oblouku v nadloží vulkanosedimentárního sledu kralupsko-zbraslavské skupiny během jihovýchodní subdukce oceánické litosféry pod okraj TBU. B. Zkrácení ostrovního oblouku, eroze a redepozice starších sedimentů a hornin vulkanického oblouku do mladších formací, následované šikmou kolizí oblouku s okrajem Gondwany (GM). C. Intruze bazických a kyselých plutonitů na jz. a jv. okraji ztluštěné a nakloněné TBU. D. Subaerický vápenato-alkalický až alkalický vulkanismus v barrandienské oblasti a následný ordovický bazický vulkanismus spojený s riftingem TBU od hlavní gondwanské pevniny. (MLC - mariánskolázeňský komplex)
Kontaktní osoba: Jiří Sláma, 0047-555-83529, slama@gli.cas.cz
3.5 Návrh na redefinici geologického stratotypu (GSSP - globální stratotyp) a posunutí globální hranice devonského stupně ems.
- Geologický ústav AV ČR
Na základě detailní relativní časové korelace tradiční spodní hranice stupně ems napříč mauro-ibersko-armorickými a rýnsko-ardenskými bentickými a pelagickými fosilními faunami byla zjištěna značná časová diskrepance mezi polohou stávajícího mezinárodního standardu a skutečnou polohou tradiční hranice. Tento rozdíl se nachází odhadem v rozmezí 4 až 5 milionů let a představuje tak velký problém pro časovou korelaci geologických těles a má negativní vliv na přesnost Geologické časové škály (GTS). Důsledkem této situace je, že podložní tradiční a mezinárodně uznávaný stupeň prag je zredukován na minimum a prakticky neexistuje; nadložní stupeň ems je naopak neúměrně dlouhý. Mezinárodní tým proto předložil návrh oficiálnímu orgánu (Mezinárodní subkomisi pro devonskou stratigrafii - SDS/IUGS) na revizi globálního stratotypu a vymezil vhodný úsek pro novou hranici ve stratotypové oblasti (stratigrafický profil Zinzilban, Kitabská státní rezervace, Uzbekistán), která bude odpovídat tradičnímu pojetí devonských stupňů. Na mezinárodní konferenci (SDS) se podařilo týmu přesvědčit širší obec specialistů a došlo k obecnému konsensu, že změna této významné geologické hranice je nevyhnutelná.
Carls, P. - Slavík, L. - Valenzuela-Ríos, J.I.: Comments on the GSSP for the basal Emsian stage boundary: the need for its redefinition. Bulletin of Geosciences. Roč. 83, č. 4 (2008), s. 383-390.
Návrh na redefinici geologického stratotypu (GSSP - globální stratotyp) a posunutí globální hranice devonského stupně ems.
Zjednodušené meziregionální srovnávací schéma ukazující stratigrafické rozšíření kosmopolitních druhů a vertikální uspořádání lithostratigrafických jednotek. Napravo je vyznačena pozice stávajícího stratotypu ve vztahu k nejdůležitějším stratigrafickým úrovním v jednotlivých světových regionech
Kontaktní osoba: slavik@gli.cas.cz
3.6 Karbonská a permská fauna a její výskyty v limnických pánvích České republiky
- Geologický ústav AV ČR
Jde o první komplexní zhodnocení karbonských a permských faun svrchnopaleozoických limnických pánví u nás. Hodnocení je zasazeno do rámce historie výzkumu fosilní fauny z limnických permokarbonských pánví Čech a Moravy a charakteristiky jednotlivých pánví včetně jejich současného stratigrafického členění a biostratigrafie. Seznam lokalit zahrnuje 205 výskytů (výchozy, doly, haldy) a 104 vrtů. Každá lokalita je stratigraficky a geograficky (pánev, okres) zařazena a obsahuje případná synonyma (převážně německé a historické názvy) a kompletní seznam literatury.V případě některých lokalit a zejména vrtů se jedná o dosud nepublikovaná data. Moderní taxonomický koncept je aplikován jak na starší materiál, tak na prozatím nepublikované nálezy. Kromě toho byl v různých sbírkách dohledán originální typový materiál. U jednotlivých taxonů jsou uvedeny zkrácené synonymiky, sbírková čísla a umístění typového materiálu (267 typů je vyobrazeno) a lokalizace nálezů. Seznam fauny sestává ze 400 druhů (1 láčkovec, 4 kroužkovci, 10 mlžů, 2 plži, 2 tentakuloidi, 3 hrotnatci, 40 pavoukovců, 6 lupenonožců, 2 skořepatci, 3 rakovci, 35 stonožkovců, 180 druhů hmyzu, 17 paryb, 5 akantodů, 27 paprskoploutvých ryb, 2 dvojdyšné ryby, 1 lalokoploutvá ryba, 47 obojživelníků a 13 plazů) a zahrnuje i dosud přesněji neurčené nálezy. Soupis relevantní literatury a nepublikovaných zpráv zahrnuje 598 položek.
Štamberg, S. - Zajíc, J.: Carboniferous and Permian faunas and their occurrence in the limnic basins of the Czech Republic. - Hradec Králové: Muzeum východních Čech v Hradci Králové, 2008. 224 s.
Karbonská a permská fauna a její výskyty v limnických pánvích České republiky
Titulní strana monografie
Kontaktní osoba: Jaroslav Zajíc, zajic@gli.cas.cz, 233087217
3.7 Vliv kolísání sluneční aktivity na vybrané charakteristiky atmosférické cirkulace
- Ústav fyziky atmosféry
11-letý cyklus sluneční aktivity významně ovlivňuje dvě důležité charakteristiky troposférické cirkulace na severní polokouli v zimě, a to atmosférické bloky a synoptické (cirkulační) typy. Atmosférické bloky jsou anticyklonální tlakové útvary (tlakové výše nebo hřebeny), které se vyskytují v mírných šířkách a odklánějí či přerušují západní proudění, čímž významně ovlivňují teplotní a srážkové poměry v rozsáhlých oblastech. Ukázali jsme mj., že za vysoké sluneční aktivity jsou (a) oblasti nejčetnějšího výskytu bloků v oblasti Tichého i Atlantského oceánu posunuty dále na východ, (b) bloky trvají kratší dobu a (c) ovlivňují geograficky rozsáhlejší oblasti. Všechny tyto vlivy jsou dále modulovány fází stratosférické kvazidvouleté oscilace (QBO). Synoptické typy podle Hesse-Brezowského charakterizují atmosférickou cirkulaci v dolní troposféře nad Evropou. Nejvýraznějším výsledkem je, že cirkulační typy s převládajícím západním prouděním se za vysoké (nízké) sluneční aktivity vyskytují čtyřikrát (jen dvakrát) častěji než typy s východním prouděním.
Huth, R. - Kyselý, J. - Bochníček, J. - Hejda, P.: Solar activity affects the occurrence of synoptic types over Europe. Annales Geophysicae, 26, 1999-2004 (2008).
Barriopedro, D. - García-Herrera, R. - Huth, R.: Solar modulation of Northern Hemisphere winter blocking. Journal of Geophysical Research, 113, D14118 (2008).
Kontaktní osoba: Radan Huth, tel. 272 764 336, huth@ufa.cas.cz
3.8 Model SAM pro velmi krátkodobou předpověď srážek v teplé polovině roku
- Ústav fyziky atmosféry
Pracovníci Ústavu fyziky atmosféry vyvinuli statistický advekční model (SAM) pro velmi krátkodobou předpověď významných srážek, především přívalových, které se vyskytují v letní polovině roku a mohou způsobit významné škody. Využívá měření meteorologických radarů, měření geostacionární družice Meteosat, měření elektrických výbojů v atmosféře a předpovědí numerického modelu Aladin pro předpověď počasí. Předpověď je založena na modelování vztahu mezi naměřenými daty a předpovídanou veličinou, což je množství srážek ve čtvercích 9 x 9 km2 pokrývajících ČR. Množství srážek je předpovídáno na 0-1h, 1-2h a 2-3h a forma předpovědi je pravděpodobnostní i kvantitativní. Model SAM vznikl ve spolupráci s Office of Hydrologic Development, NOAA National Weather Service v Silver Spring v USA a ČHMÚ. V roce 2008 ho implementoval a poloprovozně testoval Český hydrometeorologický ústav. Model SAM se bude využívat jako jeden z operativních modelů pro velmi krátkodobou předpověď srážek a nalezne využití při varování před přívalovými srážkami. Srážkové předpovědi budou využity v hydrologických modelech pro velmi krátkodobou hydrologickou předpověď.
Sokol, Z. - Kitzmiller, D. - Pešice, P. - Guan, S.: Operational 0-3 hour probabilistic quantitative precipitation forecasts: recent performance and potential enhancements. Atmospheric Research, přijato do tisku.
Sokol, Z. - Pešice, P.: Comparing nowcastings of three severe convective events by statistical and NWP models. Atmospheric Research, 10.1016/j.atmosres.2008.09.016.
Kontaktní osoba: Zbyněk Sokol, tel. 272 016 037, sokol@ufa.cas.cz
3.9 Modelování vlivu sluneční aktivity na elektronovou teplotu ve vnější ionosféře a plazmasféře Země
- Ústav fyziky atmosféry
S cílem zpřesnit model International Reference Ionosphere (IRI) respektováním vlivů druhého řádu jsme popsali chování elektronové teploty ve výškách od 350 km v závislosti na sluneční aktivitě jako funkci místního času, šířky, výšky a sezony. K tomu byla využita rozsáhlá databáze vytvořená ve spolupráci ÚFA AV ČR a NASA Goddard Space Flight Center zahrnující výsledky měření parametrů tepelné plazmy na družicích během 4 slunečních cyklů a z radarů s nekoherentním rozptylem (Millstone Hill, Arecibo a Jicamarca). Podkladem k pochopení chování elektronové teploty byly rovněž výsledky teoretických simulací matematickým modelem FLIP (Field Line Interhemispheric Plasma model; Bilitza et al., 2007).
V prostoru geofyzikálních parametrů byly vymezeny typické oblasti, kde se vzrůstem sluneční aktivity charakterizované indexem PF10.7 (definice viz Truhlík et al., 2008) elektronová teplota roste, klesá nebo zůstává beze změny. Změny mohou být lineární i nelineární v závislosti na PF10.7. Ve vývoji je nový globální model elektronové teploty zahrnující všechna dosud dostupná naměřená data a vliv variací sluneční aktivity a byly vytvořeny první testovací verze submodelů (příklad viz obr_UFA_1c_3).
Bilitza, D. - Truhlík, V. - Richards, P.G. - Abe, T. - Třísková, L.: Solar Cycle Variations of Mid-Latitude Electron Density and Temperature: Satellite Measurements and Model Calculations. Advances in Space Research, 9, 779-789 (2007).
Truhlík, V. - Bilitza, D. - Třísková, L.: Latitudinal variation of the topside electron temperature at different levels of solar activity. Advances in Space Research, accepted.
Elektronová teplota ve výšce 550 km pro rovnodennost a den z první verze globálního empirického modelu Te (levý panel) ve srovnání s naměřenými
Kontaktní osoba: Vladimír Truhlík, tel. 267 103 058, vtr@ufa.cas.cz
3.10 Omezení elektronové teplotní anizotropie ve slunečním větru
- Ústav fyziky atmosféry
Provedli jsme statistickou studii značného množství elektronových dat ze slunečního větru s cílem lépe porozumět omezením elektronové teplotní anizotropie vlivem působení plazmových nestabilit a Coulombovských srážek. K tomu jsme použili data ze tří satelitů (Hélios I, Cluster II a Ulysses) naměřená v okolí ekliptiky mezi 0,3 a 4 AU. Teplotní anizotropie je určena fitováním naměřených distribucí dvousložkovým modelem (jádro a halo) a obě složky jsou studovány odděleně. Výsledky jsou zkoumány ve formě závislosti teplotní anizotropie na plazmovém parametru paralelní beta, vztažené k růstovým faktorům nestabilních módů. Vliv srážek je vyjádřen pomocí elektronového srážkového věku, který je definován jako průměrný počet srážek na elektron během expanze slunečního větru. Výsledky ukazují, že nestability i srážky mají velký vliv na teplotní anizotropii jádra elektronové distribuce. Ukazuje se, že převážná část elektronů ve slunečním větru je omezena Coulombovskými srážkami, zatímco velké odchylky od izotropního stavu jsou omezeny pomocí nestabilit. Vliv srážek a nestabilit je také studován v rámci radiální evoluce expandujícího slunečního větru.
Štverák, Š. - Trávníček, P. - Maksimovic, M. - Marsch, E. - Fazakerley, A. N. - Scime, E. E.: Electron temperature anisotropy constraints in the solar wind. Journal of Geophysical Research, Roč. 113 (2008), A03103, doi:10.1029/2007JA012733.
Kontaktní osoba: Štěpán Štverák, tel. 267 103 389, stverak@ufa.cas.cz
3.11 Generování pulsujícího vodního paprsku pro desintegraci materiálu
- Ústav geoniky
Výzkum se zaměřil na využití vysokorychlostního vodního paprsku pro řezání či obecněji dezintegraci materiálu. Generováním dostatečně velkých tlakových pulsací tlakové kapaliny před výstupem z trysky je možno vytvářet kapalinový pulsující paprsek, který z trysky vystupuje jako kontinuální a do pulsů se formuje až v určité vzdálenosti od výstupu. Výhodou pulsujícího paprsku oproti kontinuálnímu je skutečnost, že při dopadu jednotlivých pulsů se na dopadové ploše cyklicky generuje impaktní tlak, který je několikanásobně vyšší než stagnační tlak generovaný dopadem kontinuálního paprsku za jinak stejných podmínek. Vlivem účinků pulsujícího paprsku navíc dochází k únavovému a smykovému namáhání materiálu cyklickým zatěžováním dopadové plochy a působením radiálního vysokorychlostního toku kapaliny po povrchu, což dále zvyšuje jeho účinnost v porovnání s paprskem kontinuálním. Pracovníci ÚGN proto vyvinuli a intenzivně testovali originální metodu generování pulsujícího kapalinového paprsku, která spočívá ve vytváření akustických vln působením akustického budiče na tlakovou kapalinu a v jejich přenosu vysokotlakým systémem k trysce. Několikaletý výzkum v oblasti studia zákonitostí šíření akustických vln (či vysokofrekvenčních tlakových pulsací) v kapalině vysokotlakým systémem a jejich vlivu na generování a vlastnosti pulsujícího vodního paprsku byl korunován udělením českého patentu "Způsob generování tlakových pulzací a zařízení pro provádění tohoto způsobu" a uzavřením licenční smlouvy na výrobu jednoho akustického generátoru tlakových pulsací. Rovněž byla zahájena příprava spolupráce s německým průmyslovým partnerem, která by měla vést k uzavření výhradní licenční smlouvy na výrobu, využití a prodej generátorů pulsujícího paprsku podle výše uvedeného patentu.
Foldyna, J. - Švehla, B.: Způsob generování tlakových pulzací a zařízení pro provádění tohoto způsobu. Ústav geoniky AV ČR. Praha: Úřad průmyslového vlastnictví, 2008. 9 s. Číslo patentového spisu: 299412. Datum udělení patentu: 05.06.2008.
Foldyna, J.: Akustický generátor tlakových pulsací pro generování pulsujícího vodního paprsku (licenční smlouva). Ústav geoniky AV ČR Ostrava. 5 s.
Foldyna, J. - Sitek, L. - Habán, V.: Acoustic wave propagation in high-pressure system. Ultrasonics, Roč. 44 (2006), s. 1457-1460.
Kontaktní osoba: Ing. Josef Foldyna, CSc. tel. 596979328, foldyna@ugn.cas.cz
3.12 Geologické prostředí a geotechnické vlastnosti pokryvu karbonu české části hornoslezské pánve
- Ústav geoniky
Kniha je unikátním přehledem a rozborem geologických a geotechnických vlastností pokryvu karbonu české části hornoslezské pánve včetně beskydských příkrovů se zvláštním zřetelem k chování horninového masivu při hloubení a provozu důlních děl v tomto prostředí. Je prezentována nová statigrafie západokarpatských příkrovů. Zahrnuje množství výsledků měření a laboratorních analýz z oblasti petrografie, fyzikálně mechanických a geotechnických vlastností hornin, náchylnosti k bobtnání. Byla navržena a použita nová klasifikace stavby masivu v karpatských příkrovech. Další část se zabývá rozborem stability jam a jejich porušování v pokryvných útvarech. Kniha obsahuje výsledky měření a inverzní analýzu deformace výztuže v souvislosti s havárií jámy č. 4 Dolu Frenštát a poškozením jámy č. 4 Dolu Paskov . Podrobně je analyzována problematika regionální a lokální napjatosti v prostředí pokryvu karbonu, zejména v karpatských příkrovech. Bylo zjištěno, že v pokryvu karbonu existuje horizontální anizotropní napětí s orientací hlavní složky SZ - JV. Kniha má rozsah 148 stran, 57 obr., 33 tabulky, 4 přílohy a anglický a český souhrn
Martinec, P. ; Dvořák, D. ; Kolcun, A. ; Malík, J. ; Schejbalová, B. ; Staš, L. ; Šňupárek, R ; Vašíček, Z. : Geologické prostředí a geotechnické vlastnosti pokryvu karbonu české části hornoslezské pánve. Ostrava : Ústav geoniky AV ČR Ostrava, 2008. 148 s. ISBN 978-80-86407-54-8
Kontaktní osoba: prof. Ing. Petr Martinec, CSc. tel. 596979331, martinec@ugn.cas.cz
3.13 Modelování geovaků
- Ústav geoniky
Pod geovaky rozumíme dlouhé trubice vyrobené ze syntetické tkaniny, kterou můžeme považovat za dokonale ohebnou a absolutně neroztažnou. Geovaky našly řadu použití ve stavebním a enviromentálním inženýrství jako ochrana pobřeží při erozi či při stavbě ochranných hrází. Tato práce se zaměřuje zejména na některé problémy spojené s matematickým modelováním geovaků jako dvourozměrných trubic, tedy jsou stanoveny podmínky rovnováhy v každém příčném řezu. Byly zformulovány základní rovnice rovnováhy mezi kapalinou v trubici a stěnou vyrobenou z dokonale ohebného neroztažného materiálu. Rovněž byly zformulovány některé úlohy korespondující s praktickými problémy vznikajícími při procesu plnění geovaků. Řešení těchto úloh umožňuje optimalizovat použití geovaků v konkrétních aplikacích a tím posloužit inženýrovi při volbě materiálu, plnícího zařízení či určení obvodu geovaku. Byly zkoumány problémy existence a jednoznačnosti výše zmíněných úloh a navrženy algoritmy na jejich řešení, které byly implementovány v jazyce MATLAB. Poznamenejme, že tyto úlohy jsou silně nelineární a algoritmy jsou založeny na iteračních procedurách. Rovněž byly zkoumány možnosti použití geovaků jako protipovodňových zábran. Matematické modelování odpovědělo na otázky spojené s využitelností geovaků v těchto aplikacích.
Malík J.: Some problems connected with 2D modelling of geosynthetic tubes. Nonlinear Analysis: Real world applications 10 (2009), 810-823.
Malík J.: Geosynthetic tubes - an inequality arising in 2D analysis. Thin Wall Structures. (v tisku)
Kontaktní osoba: doc. RNDr. Josef Malík. CSc. tel. 596979324, malik@ugn.cas.cz
3.14 Nový zvukově izolační materiál
- Ústav struktury a mechaniky hornin
Jako zvukově izolační materiál se v současné době používají směsi epoxidových pryskyřic s pískem. Epoxidové pryskyřice však nejsou tepelně stálé, nejsou odolné proti ohni a také jejich cena stále roste. Proto byly studovány a porovnávány zvukově-izolační vlastnosti běžně používaných epoxido-pískových směsí a směsí geopolymeru s pískem s cílem nalézt alternativní, lépe vyhovující materiál. Byl porovnáván koeficient zvukové absorpce (α) obou typů směsí a studován a) vliv množství a velikosti částic pískového plniva v geopolymerní matrici a b) vliv síly stěny materiálu na frekvenční průběh koeficientu zvukové absorpce. U obou typů studovaných materiálů byla zjištěna buď průměrná hodnota koeficientu ? > 0.5 s širokou oblastí účinnosti (800 - 2200 Hz) nebo vysoká hodnota koeficientu ? > 0.8 v rozsahu 1100 - 1600 Hz. Srovnáním frekvenčních průběhů koeficientu ? bylo potvrzeno, že geopolymerní pojivo lze použít jako možnou náhradu epoxidových pryskyřic.
Perná I., Hanzlíček T., Straka P., Steinerová M.: Acoustic absorption of geopolymer/sand mixture, Ceramics/Silikáty, (v tisku).
Srovnání hodnot koeficientu zvukové absorpce dvou směsí geopolymeru s pískem (Geo 1 a Geo 2) a směsi epoxidu s pískem
Kontaktní osoba: Doc. Ing. Pavel Straka, DrSc., 266009402, straka@irsm.cas.cz
3.15 Vliv nano/mikro-kalcium-fosfátových plniv na mechanické vlastnosti kompozitů na bázi polysiloxanové matrice vyztužené polyamidem
- Ústav struktury a mechaniky hornin
Studie se zabývá vlivem mikro a nano částic hydroxyapatitu (HA) a fosforečnanu vápenatého (TCP) na mechanické vlastnosti vláknového kompozitu navrženého pro aplikace v kostní chirurgii.
Smyslem práce bylo nalézt a ověřit optimální přísady výše zmíněných aditiv, které by zharmonizovali mechanické vlastnosti kompozitu s vlastnostmi lidské kosti. Bylo prokázáno, že jak mikro, tak nano plniva snižují hodnotu modulu pružnosti v ohybu.
Mikro částice dále snižují hodnotu ohybové pevnosti kompozitů, což je patrně způsobeno jejich nehomogenním rozptylováním v matrici, kde vytváří agregáty. Nano plniva mají pozitivní vliv na hodnoty mechanické pevnosti v ohybu ( viz obr). Zdá se, že přídavek 10 - 15 obj. % je z hlediska mechanických vlastností optimální, aniž by docházelo ke změnám vnitřní struktury kompozitů. Přídavek 20 obj. % by již mohl mít negativní vliv na "long term" vlastnosti kompozitů, např. na propagaci trhlin a únavovou pevnost. Analýzy mechanických vlastností a výsledky obrazové analýzy potvrzují, že neexistuje podstatný rozdíl mezi HA a TCP plnivy.
Balík, K. - Suchý T. - Sucharda, Z. - Černý M. - Bačáková L. - Sochor M. - Šlouf M.: Effect of nano/micro particles of calcium phosphates on the mechanical properites of composties based on polysiloxane matrix reinforced by polyamide. Ceramics - Silikáty 52 (4), (2008), 260 - 267.
Vliv nano a mikro práškových plniv na pevnost v ohybu (Rfm).
Vliv nano a mikro práškových plniv na modul pružnosti v ohybu (Ef).
Kontaktní osoba: Ing. Karel Balík, CSc., 266009318, balik@irsm.cas.cz
3.16 Primární oxidické minerály v systému WO3-Nb2O5-TiO2-Fe2O3-FeO a produkty jejich rozpadu z pegmatitu č. 3 v Dolních Borech-Hatích, Česká republika
- Ústav struktury a mechaniky hornin
Unikátní podmínky vzniku minerálů byly zjištěny v symetricky zonální žíle pegmatitu č. 3 protínající granulit na lokalitě Dolní Bory-Hatě v České republice. Pegmatit obsahuje v malém množství biotit, turmalín, muskovit, sekaninait, andalusit, diaspor a apatit a několik vzácných akcesorických minerálů. Zastoupeny jsou černé tabulkovité krystaly ferberitu-"wolframoixiolitu", které se vyskytují výlučně v andalusit-diasporových agregátech s akumulacemi pozdního pyrofylitu, kaolinitu a muskovit-illitu. Soubor zón krystalů ferberit-"wolframoixiolitu" ukazuje na primární, hrubě oscilační zonalitu složenou z úzkých zón ferberitu a převládajícího niobového ferberitu I s přechody do "wolframoixiolitu" a tyto dvě mladší fáze mají velice jemnou vnitřní zonalitu. Primární fáze byly lokálně zatlačeny jemnozrnnou směsí, kde se uplatnil ferberit až niobový ferberit II > wolfram-titanový kolumbit >> niob-wolframový rutil > ScPO4 fáze > scheelit (viz obr). Primární a sekundární fáze jsou charakterizovány rozsáhlou variabilitou v obsazích W/(W+Nb+Ta) a vypočtenou Fe+2/(Fe+2+Fe+3), ale nízkými až konstantními poměry Mn/(Mn+Fetot) a Ta/(Ta+Nb). Obsahy P, U, Ti, Zr, Si, Sc, Al a Ca kolísají zanedbatelně ve ferberitu a až slabě ve "wolframoixiolitu" a jeho U bohaté odrůdě. Vznik primárních W, Nb, Fe-oxidických minerálů odpovídá vzniku asociace andalusit + diaspor vzniklé za teplot T < ~400°C při P = 2 kbary. Proces rozpadu fází proběhl pravděpodobně při nižších teplotách okolo 350 - 300 °C, texturní vztahy rozpadů jsou charakterizovány úplnou nepřítomností jakékoliv primární fáze podle indikací v odražených elektronech a dokazují že sekundární asociace nevznikaly při odmíšení. Úplná rekrystalizace a rekonstrukce primárních minerálů ukazuje na zcela odlišné procesy než ty, při kterých vznikly wolframem bohaté Nb, Ta oxidické minerály popsané jinde ve světě, vyjma fází v niobovém wolframitu z granitového pegmatitu u Nuaparra v Mozambiku.
Novák M. - Johan Z. - Škoda R. - Černý P. - Šrein V. - Veselovský F.: Primary oxide minerals in the system WO3-Nb2O5-TiO2-Fe2O3-FeO and their breakdown products from the pegmatite No. 3 at Dolní Bory-Hatě, Czech Republic. Eur. J. Mineral, 20, (2008), 487 - 499.
Primární ferberit (bílý - Fb I) a oscilačně zonální niobový ferberit I (Nb-Fb I) přechází do "wolframoixiolitu" (tmavý - Wix).
Kontaktní osoba: RNDr. Vladimír Šrein, CSc., 266009261, srein@irsm.cas.cz
