GFÚ
GFÚ AV ČR, v. v. i. se zabývá základním výzkumem fyziky pevné Země a jejího okolí. Ústav přispívá k objasnění vývoje, stavby a dynamiky zemské kůry a litosféry studiem seismických, geomagnetických, geoelektrických, geotermálních a tíhových polí a jevů, studiem tektonických procesů a vyšetřováním fyzikálních vlastností hornin. Dále se zabývá studiem (paleo)klimatických změn, vztahů Slunce-Země a antropogenních vlivů na geosféru. Ústav rozvíjí svoji činnost ve třech směrech: (i) observatorní, terénní a laboratorní měření, (ii) zpracování a interpretace naměřených dat a (iii) teoretické modelování. Výzkumná činnost v GFÚ má především charakter základního výzkumu; výsledky jsou však využitelné i pro prospekci, prevenci přírodních katastrof a k monitorování a snižování škodlivých dopadů lidské činnosti na životní prostředí.

GLÚ
Laboratoř geologických procesů se zabývá poznáním teplotních, tlakových a časových podmínek různých etap magmatického procesu v zemské kůře a svrchním plášti i souboru procesů hydrotermální, slabě a silně metamorfní přeměny. Vývoj sedimentárních pánví je studován s důrazem na procesy ovlivňující charakter sedimentace a diageneze i postsedimentární tektonické postižení pánevních výplní. Vedle využití klasického souboru geologických, petrografických a geochemických metod jsou vyvíjeny nové, progresivní laboratorní postupy. Laboratoř paleobiologie a paleoekologie se rozvíjí ve čtyřech hlavních směrech. Je to výzkum životních podmínek a biostratigrafie invertebrátních fosilních skupin (konodonti, koráli, brachiopodi, echinodermáti a graptoliti), evoluce vertebrátních skupin (ryby, obojživelníci), palynologie karbonských a křídových sedimentů, a paleoichnologie v širokém stratigrafickém záběru od ordoviku po recent. Laboratoř environmentální geochemie a geologie integruje studium dynamiky chemických prvků v životním prostředí se studiem geologických procesů, tak jak jsou zaznamenány v sedimentech a půdách vzniklých během terciéru a kvartéru. Základní pozornost je věnována studiu složitých interakcí mezi neživou a živou složkou přírody, poznání klimatických oscilací a změn prostředí v minulosti, a vlivu člověka na přírodní procesy v současnosti. Laboratoř paleomagnetismu se zabývá studiem paleomagnetismu, magnetostratigrafie, magnetomineralogie, geologickými aplikacemi získaných dat a vývojem laborator¬ních postupů. Výzkum je zaměřen na stanovení paleomag¬netických, základních magnetických cha¬rakteristik fanerozoických hornin zemské kůry a extraterestrických materiálů, včetně magnetostrati¬grafie s vysokou rozlišovací schopností. Interpretace dat zahrnují geotektonické, stratigrafické a paleo¬geografické syntézy, včetně paleoklimatických dat a zhodnocení vlivů antropogenní činnosti. V Laboratoři fyzikálních vlastností hornin je výzkum především zaměřen na sledování deformační odezvy ultrabasických hornin při různém režimu zatěžování a konfigurace a na analýzu změny akustické emise a ultrazvukového prozařování v průběhu zatěžování vzorků.

ÚFA
Ústav fyziky atmosféry AV ČR, v. v. i. (ÚFA) se zabývá výzkumem atmosféry v celém jejím vertikálním rozsahu. Vědecká činnost je rozvíjena především v těchto směrech: fyzika mezní vrstvy atmosféry, mezosynoptická a aplikovaná meteorologie, klimatologie, aeronomie, fyzika horní atmosféry, fyzika ionosféry a magnetosféry a kosmická fyzika. V rámci AV ČR je ÚFA jediným pracovištěm, které se touto problematikou zabývá. Součástí činnosti ústavu je provoz pěti observatoří (tří meteorologických, ionosférické a družicové), zpracování dat a jejich přenos do mezinárodních datových sítí a odborná posudková činnost.

ÚGN
Vědecký výzkum materiálů zemské kůry, v ní probíhajících procesů, zvláště procesů indukovaných antropogenní činností, a účinků těchto procesů na životní prostředí.

ÚSMH
Výzkum podmínek vzniku přirozených a indukovaných geodynamických procesů ve svrchní vrstvě zemské kůry, ohrožujících stabilitu zemského povrchu (seismické jevy, svahové sesuvy, skalní řícení aj.) s cílem minimalizovat jejich nepříznivé dopady, studium šíření seismických vln v různých horninových prostředí, analýza dlouhodobých svahových pohybů a sledování a objasnění geodynamických pohybů Českého masívu.
Výzkum procesu porušování hornin při dlouhodobém silovém působení, sledování přetvárných vlastností hornin a jejich mechanické anizotropie v závislosti na působícím tlaku. Studium geneze, složení, textury, povrchových, chemických a mechanických vlastností nerostných surovin, minerálů a uhlí (včetně jeho derivátů a plynonosnosti) závažných pro vývoj procesů úpravy a ekologického zpracování přírodních i odpadních surovin. Příprava a výzkum vlastností moderních uhlíkových materiálů a zejména kompozitů s možným využitím v technice a medicíně.

ÚT
Předmětem hlavní činnosti ÚT je vědecký výzkum v oblastech technické fyziky se zaměřením na dynamiku tekutin, termodynamiku, dynamiku mechanických systémů, mechaniku deformovatelných těles, diagnostiku materiálu a na řešení interdisciplinárních problémů, zejména interakcí tekutin s tuhými tělesy, aerodynamiky životního prostředí, biomechaniky a mechatroniky, a dále výzkum v oblasti silnoproudých elektromechanických systémů se zaměřením na elektrické stroje, přístroje a jiná zařízení z hlediska jejich fyzikálních parametrů, dynamiky, řízení a pracovních médií.

ÚTAM
ÚTAM provádí teoretický a experimentální výzkum problémů mechaniky materiálů, konstrukcí a prostředí, zejména mechaniky kontinua, dynamiky a stochastické mechaniky, mechaniky tenkostěnných konstrukcí, biomechaniky, mechaniky porušování, mechaniky partikulárních látek, historických materiálů a konstrukcí, vyvíjí a aplikuje optické, radiografické a další metody experimentální mechaniky a řeší interdisciplinární problémy záchrany a zachování kulturního dědictví.

Seznam anotací:

1. Analýza prostorového rozložení silných zemětřesení jako nástroj poznání procesů probíhajících na konvergentních okrajích litosférických desek (Geofyzikální ústav)
2. Tepelná konvekce ve vrtu zjištěná teplotním monitorováním (Geofyzikální ústav)
3. Inerciální pohyb Slunce ve vztahu k solárně-terestrickým jevům (Geofyzikální ústav)
4. Šíření seismických vln v absorbujících anizotropních prostředích (Geofyzikální ústav)
5. Geochemie a vývoj subkontinentálního litosferického pláště střední Evropy (Geologický ústav)
6. Chování zirkonu ve vysoce metamorfovaných horninách – využití izotopů Hf, stopových prvků a studia textur (Geologický ústav)
7. Zpřesnění relativního datování hornin - příspěvek k revizi globální stratigrafie na některých významných stratigrafických úrovních (Geologický ústav)
8. Systematická studie magnetosférického čárového záření z dat družice DEMETER (Ústav fyziky atmosféry)
9. Kvantifikace rizika zesílení konvekčních procesů v okolí gust front (Ústav fyziky atmosféry)
10. Souvislost charakteristik proměnlivosti klimatu a geomagnetické aktivity (Ústav fyziky atmosféry)
11. Zvýšení maximální elektronové koncentrace v ionosféře před geomagnetickými bouřemi (Ústav fyziky atmosféry)
12. Vliv turbulence ve slunečním větru na geomagnetickou aktivitu (Ústav fyziky atmosféry)
13. Vybrané extrémy přírodního a antropogenního původu a jejich dopady na Moravě a ve Slezsku (Ústav geoniky)
14. Modelování T-H-M procesů v horninovém prostředí: paralelní výpočty a aplikace (Ústav geoniky)
15. Obrazová analýza struktur a textur geomateriálů (Ústav geoniky)
16. Krystalinita illitu, maturace organické hmoty a mikrostrukturní vývoj související s nízkým stupněm metamorfózy neoproterozoických sedimentů v jednotce Teplá-Barrandien, Česká republika (Ústav struktury a mechaniky hornin)
17. 3D seismické pozorování - srovnání metody mělké seismiky (time-term method) a tomografie na příkladu archeologické lokality (Ústav struktury a mechaniky hornin)
18. Anomální mobilita prvků vzácných zemin, yttria a zirkonia vázaná na uranovou mineralizaci (Ústav struktury a mechaniky hornin)

1 Analýza prostorového rozložení silných zemětřesení jako nástroj poznání procesů probíhajících na konvergentních okrajích litosférických desek (Geofyzikální ústav)

Proces subdukce na konvergentních okrajích litosférických desek je příčinou nejsilnějších a nejničivějších světových zemětřesení, vln tsunami a sopečných erupcí; současně jsou tyto oblasti velmi hustě zalidněny. Monitorování a studium konvergentních okrajů proto náleží k prioritám geovědního výzkumu po celém světě. Náš výzkum tohoto fascinujícího prostředí vychází z veřejně dostupných souborů globálních seismologických dat. V jihovýchodní Asii, která byla v posledních letech mj. postižena ničivým zemětřesením u Sumatry (2004) a na Jávě (2006) a erupcí vulkánu Merapi (2006) jsme analýzu prostorového rozložení ohnisek zemětřesení zkorelovali s morfologií oceánského dna a dostupnými výsledky měření GPS. Vymezili jsme tak výrazný podélný shluk zemětřesení podél javanského hlubokomořského příkopu, zřetelně prostorově oddělený od zemětřesné činnosti v subdukující části oceánské desky. Toto překvapivé zjištění interpretujeme jako důsledek počínajícího nového subdukčního cyklu. V oblasti Střední Ameriky jsme zjistili, že zlomové systémy, na nichž v dnešní době vznikají dotřesové série silných zemětřesení, byly pravděpodobně vytvořeny v minulosti na počátku procesu subdukce oceánské desky Cocos.


Špičák, A., Hanuš, V., Vaněk, J.: Earthquake occurrence along the Java trench in front of the onset of the Wadati-Benioff zone: beginning of a new subduction cycle? – Tectonics 26: TC1005, doi:10.1029/2005TC001867 (2007).
Špičák, A., Hanuš, V., Vaněk, J., Běhounková, M.: Internal tectonic structure of the Central American Wadati-Benioff zone based on analysis of aftershock sequences. – Journal Geophys. Res. 112: B09304, doi:10.1029/2006JB004318 (2007)

Kontaktní osoba: RNDr. Aleš Špičák, CSc., +420 267 103 345, als@ig.cas.cz

2 Tepelná konvekce ve vrtu zjištěná teplotním monitorováním (Geofyzikální ústav)

Pro sledování velmi malých změn teploty ve vrtném výplachu byla monitorována teplota v experimentálním vrtu pomocí sond s vysokou teplotní rozlišovací schopností. Vrt o hloubce 150 m je situován v areálu GFÚ AV ČR, v. v. i. průměr vrtu je 15 cm, vnitřní umělohmotná pažnice zabraňuje možným vlivům proudění půdní vody. Vrt byl vyvrtán v roce 1993 a od té doby je v klidu. Byly provedeny dva základní několikadenní experimenty: (a) současné monitorování pěti autonomními sondami (b) teplotní měření 8 metrovým řetězcem 5 sond spouštěným po 10 metrech. Teplota jako funkce času byla odečítána po 15 vteřinách, délka monitorování v jednotlivých hloubkových úrovních činila 1,6 až 2,5 dne.
Monitorování prokázalo nepravidelné teplotní variace charakteristické delšími časovými úseky teplotních oscilací, střídané relativně klidnými časovými intervaly. Charakter teplotních oscilací se měnil jak v čase tak s hloubkou, doba přechodu mezi jednotlivými typy oscilací může být relativně krátká. V některých případech se konvekce „zastavila“ a teplota zůstala prakticky konstantní v rozmezí 0.001-0.002 K po dobu až několik dní, kdy se oscilace opět náhle „obnovila“.
Dosažené výsledky lze předběžně shrnout:
(1) pozorované časové teplotní řady vykazují složitý zdánlivě oscilační charakter s amplitudou až 0.045 K
(2) statistická analýza potvrdila dvousložkovou kvasiperiodickou stavbu pozorovaného teplotního záznamu, krátkoperiodické změny (10 až 30 minut) jsou kombinovány s dlouhoperiodickými změnami v řádu několika hodin
(3) kvasiperiodicita může být „skryta“ v šumu
(4) probíhající tepelná konvekce je střídána nepravidelnými obdobími relativního klidu, kdy teplotní variace jsou na prahu měřitelnosti
(5) přes existenci určitých deterministických prvků, převládající část pozorovaných teplotních změn ve vrtném výplachu má zřejmý chaotický charakter.

Cermak, V., Šafanda, J., Bodri, L.: Precise temperature monitoring in boreholes: evidence for oscillatory convection? Part I:Experiments and field data. - Int.J.Earth Sci., DOI 10-1007/s00531-007-0237-4 (2007)
Cermak, V., Bodri, L., Šafanda, J.: Precise temperature monitoring in boreholes: evidence for oscillatory convection? Part II: Theory and Interpretation. - Int.J.Earth Sci., DOI 10-1007/s00531-007-0250-7 (2007)
Cermak, V., Šafanda, J., Kresl, M.: Intra-hole fluid convection: high-resolution temperature- time monitoring, - J.Hydrol., DOI:10.1016/j.hydrol.2007.10.016
Cermak, V., Šafanda, J., Kresl, M.: High resolution temperature monitoring in a borehole, detection of the deterministic signal in noisy environment. Studia geoph.geod., accepted for publication in 2008

Příklad pozorování teplotních změn v hloubkovém intervalu 85-115 m během vybraného jednodenního intervalu

Kontaktní osoba: RNDr.Vladimír Čermák, DrSc., 267103385, cermak@ig.cas.cz

3 Inerciální pohyb Slunce ve vztahu k solárně-terestrickým jevům (Geofyzikální ústav)

Výzkum byl vztažen k pohybu Slunce kolem těžiště sluneční soustavy vlivem proměňujícího se rozložení planet, především obřích. Pohyb byl rozdělen na dva základní typy, uspořádaný v trojlístku a chaotický. Slunce se vrací na trojlístkovou dráhu vždy po 179 letech. Autoři prokázali statisticky významnou fázovou synchronizaci (poprvé kvantitativní vztah) mezi pohybem Slunce a cykly slunečních skvrn v intervalech uspořádaného pohybu Slunce, podporující hypotézu o pohybu Slunce jako zdroji sluneční proměnlivosti. Analýzou časových řad Wolfových slunečních čísel a geomagnetického indexu aa pro tři intervaly pohybu Slunce v období 1844 - 2005 ukázali autoři stabilní chování sluneční i geomagnetické aktivity a jejich desetiletou periodicitu v období „trojlístkového“ pohybu Slunce v letech 1906 - 1956, na rozdíl od jejich chování v intervalech okolních. Výjimečný charakter tohoto intervalu se projevuje i ve stabilně velmi nízkých vulkanických indexech či v šumovém charakteru povrchových teplot v rovníkových oblastech Země. Pohyb Slunce vlivem planet vnitřních (Merkur, Venuše, Země a Mars) má tvar srdcovitý s dominantní periodou 1.6 roku a s významnou periodou 2.13 roku, které se pozorují i v řadě solárních a solárně-terestrických jevů (střednědobé kvaziperiodicity, MTQP, 1.5-1.7 roku; kvazidvouletá perioda, QBO). Pohyb Slunce je počitatelný do budoucnosti (nebeská mechanika). I když není znám přímý fyzikální mechanismus mezi pohybem Slunce a uvedenými jevy, lze je zatím prognózovat na základě identity úseků pohybu Slunce, jako např. v letech 1840 - 1905 a 1980 - 2045.

Charvátová, I.: The prominent 1.6–year periodicity in solar motion due to the inner planets. Annales Geophys. 25: 1-6 (2007).
Charvátová, I., Střeštík, J.: Relations between the solar inertial motion, solar activity and geomagnetic index aa since the year 1844. Advances in Space Research, doi: 10.1016/j.asr.2007.05.086 (2007).
Paluš, M., Kurths, J., Schwarz, U., Seehafer, N., Novotná, D., Charvátová, I.: The solar activity is weakly synchronized with the solar inertial motion. Physics Lett. A, doi:10.1016/j.physleta.2007.01.039 (2007)

Dráha středu Slunce v období 1840-2005 ve třech vybraných intervalech: v chaotickém 1840-1905, v uspořádaném (trojlístkovém) 1906-1956 a v chaotickém 1957-2005, kdy se dráha mírně liší od dráhy v prvním chaotickém období

Kontaktní osoba: ing. Ivanka Charvátová, CSc., 267103080, ich@ig.cas.cz

4 Šíření seismických vln v absorbujících anizotropních prostředích (Geofyzikální ústav)

Seismická pozorování naznačují, že v oblastech, které jsou předmětem intenzivního zájmu geofyziky, je zemské nitro anizotropní a neelastické. Seismické vlny, šířící se v takových oblastech, jsou směrově tlumeny. Výraznou roli při tom hraje nehomogenita vln (maximální tlumení v jiném směru než se vlna šíří). Proto se věnujeme kombinovaným efektům anizotropie a útlumu prostředí na šíření homogenních i nehomogenních rovinných vln. Základní význam při studiu má vektor pomalosti (má směr šíření vlny a velikost převrácené hodnoty její rychlosti). Navrhli jsme jednoduchý způsob výpočtu vektoru pomalosti, a tím i ostatních veličin popisujících útlum, který odstraňuje nefyzikální výsledky předchozích přístupů. Ukázali jsme, že velký význam při studiu šíření vln v realistických neelastických anizotropních prostředích hrají perturbační přístupy. Jako malé veličiny, vzhledem ke kterým perturbujeme, uvažujeme útlum prostředí (slabá absorpce), nehomogenitu vln (slabě nehomogenní vlny), případně anizotropii (slabá anizotropie). Zaměřujeme se především na perturbace vektoru pomalosti, vektoru toku energie, faktoru kvality prostředí Q (čím menší útlum tím větší Q), polarizační vektory a koeficienty odrazu a lomu. S jejich pomocí chceme vyvinout algoritmy zobecňující naše stávající programové vybavení, dosud zaměřené jen na šíření vln v heterogenních elastických anizotropních prostředích. Na obrázku jsou uvedeny faktory útlumu (~Q^-1) pro P (červená), SV (modrá) a SH (černá) vln šířících se v absorbujícím, transverzálně izotropním prostředí s vertikální osou symetrie. Kromě silné směrové závislosti obrázek ukazuje, že útlum P vlny může být v některých směrech (vertikálně v uvedeném příkladu) větší než útlum S vln.

Červený V., Pšenčík, I.: Time-averaged and time-dependent energy-related quantities of waves propagating in inhomogeneous viscoelastic anisotropic media. Geophys.J. Int., 170, 1253-1261 (2007a).
Červený V., Pšenčík, I.: Weakly inhomogeneous plane waves in anisotropic, weakly dissipative media. Geophys.J.Int., doi: 10.1111/j.1365-246X.2007.03644.x, (2007b)

Faktory útlumu (~Q^-1) pro P (červená), SC (modrá) a SH (černá) vlnu šířících se absorbujícím, transverzálně izotropním prostředí s vertikální osou symetrie

Kontaktní osoba: RNDr. Ivan Pšenčík, CSc., 267103 383, ip@ig.cas.cz

5 Geochemie a vývoj subkontinentálního litosferického pláště střední Evropy (Geologický ústav)

Neogenní bazaltové lávy kozákovské sopky v zóně lužického zlomu v severovýchodní části ČR obsahují časté uzavřeniny spinelových lherzolitů svrchního pláště, které umožňují studovat unikátní profil 2/3 (32–70 km) svrchního pláště střední Evropy. Výsledky geotermobarometrického studia ukázaly, že svrchní plášť v této části České republiky má vrstevnatou strukturu, stávající se ze tří vrstev, jejichž hranice se nalézají v hloubkách 43 a 67 km. Tyto vrstvy se liší stupněm ochuzení pláště vlivem parciálního tavení o prvky jako Ti, Fe, Al a následným obohacením (metasomatózou) o chemické prvky jako LREE (La, Ce apod.), Sr atd. taveninou bazaltového složení. Přestože existují mírné diskontinuity, se vzrůstající hloubkou lze pozorovat snižující se ochuzení svrchního pláště doprovázené rovněž snižujícím se stupněm metasomatózy. Tato geochemická charakteristika pláště střední Evropy je výsledkem komplexního vývoje během prvohor (akrece litosférických desek, ztenčení zemské litosféry, extenze) a terciérního magmatismu, který byl doprovázen ztenčením kůry a vznikem riftových struktur.

Ackerman, L., Mahlen, N., Jelínek, E., Medaris, L. G., Ulrych, J., Strnad, L., Mihaljevič, M.: Geochemistry and evolution of subcontinental lithospheric mantle in Central Europe: evidence from peridotite xenoliths of the Kozákov volcano, Czech Republic. – Journal of Petrology 48, 12: 2235–2260 (2007) IF 3.246

Geochemie a vývoj subkontinentálního litosférického pláště střední Evropy

Kontaktní osoba: L. Ackerman, +420 233087240, ackerman@gli.cas.cz

6 Chování zirkonu ve vysoce metamorfovaných horninách – využití izotopů Hf, stopových prvků a studia textur (Geologický ústav)

Izotopické složení Hf v minerálech mafického pyroxenického granulitu z Blanského lesa z jižní části Českého masívu bylo spolu se složením hlavních i vedlejších prvků a petrologickým pozorováním použito ke stanovení metamorfního vývoje horniny a chování zirkonu v granulitu. Znalost izotopického složení Hf v minerálech umožnilo odhadnout, zda dekompresní reakce v granulitu, jmenovitě pak rozpad granátu a rutilu, mohla uvolnit dostatečné množství Zr pro růst nového metamorfního zirkonu. Bylo prokázáno, že rozdíly v izotopickém složení Hf v zirkonech a jejich porovnání s vývojem izotopů Hf v ostatních minerálních fázích mohou být využity pro definování vztahu růstu zirkonu a specifických metamorfních reakcí v hornině. V této konkrétní studii však není dekompresní fáze metamorfního vývoje mafického granulitu spojena s růstem nového zirkonu. Chemicky a strukturně odlišné domény v zirkonu, které se projevují jako tmavé lemy při pozorování ve zpětně odražených elektronech (BSE) s nižšími obsahy REE oproti vnitřním částem zrn, jsou viditelně starší než dekompresní reakce, a spíše než fázi nového růstu zirkonu představují fyzikálně-chemické změny způsobené procesy, jako je např. rozpouštění/reprecipitace za účasti fluidní fáze. Přítomnost amfibolu s vysokými obsahy Zr naznačuje, že část Zr uvolněného během dekompresní reakce granátu byla izolována ve fluidní fázi systému. Přebytek Zr vzniklý přeměnou Zr-bohatého rutilu na Zr-ochuzený ilmenit byl akomodován růstem inkluzí baddeleyitu (ZrO₂) v novotvořeném ilmenitu. Studium vývoje izotopického složení minerálů v mafickém granulitu umožnilo odhadnout absolutní stáří dekompresní reakce, jejích teplotní a tlakové podmínky byly určeny pomocí metody pseudosekcí na 12–14 kbar a 1000 ºC. Staří dekompresní reakce pak bylo určeno pomocí studia izotopů Hf v granátu a ortopyroxenu na přibližně 333 až 331 miliónů let což je cca o 7 miliónů let nižší stáří než hodnoty získané datováním zirkonů z moldanubických felzických granulitů i stáří 343 +/- 2 mil.let nově získané pomocí laserové ablace ve spojení s metodou ICP-MS ze zirkonů studovaného mafického granulitu. Celkově bylo ověřeno, že kombinací studia izotopického složení Hf, stopových prvků a petrologických pozorování metamorfních minerálů lze lépe porozumět metamorfním reakcím, růstu nových minerálů a historii vysoce metamorfovaných hornin. Tyto metody dovolují posoudit distribuci prvků během metamorfních procesů a definovat závislosti mezi metamorfními reakcemi a krystalizací důležitých akcesorických minerálů, především zirkonu, použitelnými pro datování hornin. Podobný postup lze aplikovat i na jiné horniny a jiné izotopické systémy než systém Lu-Hf.

Sláma, J., Košler, J., Pedersen, R. B.: Behaviour of zircon in high-grade metamorphic rocks: evidence from Hf isotopes, trace elements and textural studies. Contributions to Mineralogy and Petrology 154, 3: 335-356 (2007) IF 2.754

Chování zirkonu ve vysoce metamorfovaných horninách – využití izotopů Hf, stopových prvků a studia textur

Kontaktní osoba: Jiří Sláma, +47-555-83529, slama@gli.cas.cz

7 Zpřesnění relativního datování hornin - příspěvek k revizi globální stratigrafie na některých významných stratigrafických úrovních (Geologický ústav)

Mezinárodní pracovní skupina za účelem revize časových geologických škál ve středním paleozoiku byla ustanovena společně s kolegy P. Carlsem, Německo, J. I. Valenzuelou-Ríosem, Španělsko a M. Murphym, USA. Postupně byl zrevidován současný stav poznatků globální stratigrafie na několika významných stratigrafických úrovních. Tyto úrovně byly doplněny novými daty a porovnány s celosvětovými standardy pro geologickou časovou korelaci. Kromě zpřesnění korelace několika časových úseků byly zjištěny značné diskrepance a chyby v globální stratigrafii středního paleozoika, které vznikly vlivem používání zformalizovaných postupů při využívání tzv. konceptu biozonací. Ten často vede ke značnému zhoršení přesnosti datování a globální korelace usazených hornin. Byla zjištěna skutečnost, že části některých tradičních geologických období v trvání o řádech až milionů let mohou být vlivem užití (již tradičně méně spolehlivých) radiometrických dat chybně zasazených do stratigrafického rámce, který je zatížen a znepřesněn formalismy, fakticky vymazány z geologické časové škály. Příkladem jsou některé tradiční stupně siluru a devonu, které nedávno formálně přestaly existovat, i přes zjevnou „fyzickou“ přítomnost příslušného geologického času v podobě dochovaných usazenin. V době kdy „zmechanizované používání“ stratigrafických formalismů má již negativní vliv na poznání geologické historie byl navržen univerzálně použitelný stratigrafický postup: je doporučeno přednostně využívat časových markerů, které jsou dobře patrné v jednotlivých evolučních liniích fosilních skupin organismů, jako základního celosvětově srovnávacího nástroje. Tato detailní korelace je sice náročnější, ale minimalizuje chyby. Problematika je podrobně diskutována v příslušných publikacích.

Slavík, L., Valenzuela-Ríos, J. I., Hladil, J., Carls, P.: Early Pragian conodont-based correlations between the Barrandian area and the Spanish Central Pyrenees. – Geological Journal 42, 5: 499–512 (2007) IF 0.902; Carls, P., Slavík, L., Valenzuela-Ríos, J. I.: Revisions of conodont biostratigraphy across the Silurian-Devonian boundary. – Bulletin of Geosciences 82, 2: 145–164 (2007)

Příklad vážné globální stratigrafické diskrepance

Kontaktní osoba: Ladislav Slavík, +420 233087247, slavik@gli.cas.cz

8 Systematická studie magnetosférického čárového záření z dat družice DEMETER (Ústav fyziky atmosféry)

Elektromagnetické vlny pozorované družicí s nízkým orbitem někdy mají – pokud jsou reprezentovány ve frekvenčně-časovém spektrogramu – formu několika téměř horizontálních a prakticky ekvidistantních intenzivních čar. Takovéto události nazýváme magnetosférickým čárovým zářením (MLR, Magnetospheric Line Radiation). Události tohoto typu byly pozorovány i v datech z pozemních observatoří a existují indicie pro jejich šíření magnetosférou. V některých případech je frekvenční vzdálenost čar 50/100 nebo 60/120 Hz. Takovéto události vznikají pravděpodobně díky elektromagnetickému záření elektrických sítí na povrchu země (PLHR, Power Line Harmonic Radiation). Ve spolupráci s našimi kolegy z laboratoře LPCE/CNRS (Orléans, Francie) jsme analyzovali velké množství dat z družice DEMETER (vypuštěná v červnu 2004, výška orbitu přibližně 700 km).
Pro identifikaci událostí jsme využili automatickou proceduru a získali tak unikátní soubor dat obsahující několik desítek případů. Ukázali jsme, že existují dvě principiálně odlišné třídy událostí: (1) události s frekvenčním intervalem mezi čárami 50/100 nebo 60/120 Hz (PLHR) a (2) události s jiným frekvenčním intervalem mezi čárami. První třída událostí je generována elektrickými systémy na povrchu Země, frekvenční interval odpovídá základní frekvenci vyzařující elektrické sítě. Druhá třída emisí je pak s největší pravděpodobností generována čistě přírodní cestou. Veškeré detekované události jsme podrobně analyzovali a demonstrovali rozdílné vlastnosti obou tříd. Zjistili jsme, že události PLHR jsou pozorovány během nízké i vysoké geomagnetické aktivity, žádná z nich není výrazně preferována. Na druhé straně MLR události se vyskytují mnohem častěji za narušených geomagnetických podmínek. Většina událostí PLHR je pozorována na frekvencích od 2 do 3 kHz, zatímco MLR se nejčastěji vyskytují na frekvencích nižších než 2 kHz a jsou intenzivnější než PLHR. PLHR události jsou intenzivnější během noci než během dne, což může být pravděpodobně vysvětleno rozdílnou propustností ionosféry. Během dne je pozorováno více událostí MLR než během noci, ačkoli tento rozdíl není statisticky zcela průkazný. Existuje skupina událostí MLR, které svými vlastnostmi odpovídají emisím rovníkového šumu pozorovaným již dříve na umělých družicích ve větších vzdálenostech od Země.

Němec, F., Santolík, O., Parrot, M., Berthelier, J. J.: Comparison of magnetospheric line radiation and power line harmonic radiation: A systematic survey using the DEMETER spacecraft. – Journal of Geophysical Research, 112, A04301, doi: 10.1029/2006JA012134 (2007)
Němec, F., Santolík, O., Parrot, M., Berthelier, J. J., Power Line Harmonic Radiation: A systematic study using DEMETER spacecraft. – Advances in Space Research, 40, 398-403 (2007)

Kontaktní osoba: František Němec, tel. 267 103 083, fn@ufa.cas.cz

9 Kvantifikace rizika zesílení konvekčních procesů v okolí gust front (Ústav fyziky atmosféry)

Řada studií, které se zabývají dynamikou výtoků chladného vzduchu ze sestupných proudů konvekčních bouří, potvrzuje, že gust fronty hrají klíčovou roli při iniciaci a organizování konvekčních cel v případě, že postupují do prostředí s termodynamicky příznivými vlastnostmi. Výsledky těchto studií jsme využili při vývoji diagnostického modelu pro objektivní analýzu gust front OAGF. Model OAGF je aplikovatelný na výstupy z nehydrostatických numerických předpovědních modelů s horizontálním rozlišením řádu 1 km. Model definuje gust frontu jako linii podél teplého okraje rozhraní v poli potenciální teploty pro vlhký vzduch. Určuje výšku čela výtoku a rychlost jeho šíření. Na základě analýzy vertikálního střihu proudění, teplotního zvrstvení atmosféry a vlhkostních podmínek a následnou aplikací několika rozhodujících kritérií kvantifikuje míru rizika zesílení konvekce v okolí bouře. Model jsme testovali na vybraných historických událostech z území ČR, které jsme simulovali modelem LM COSMO s horizontálním rozlišením 2.7 km. Testy potvrdily možnost využití modelu OAGF jako součást postupů pro velmi krátkodobou předpověď počasí.

Kašpar, M., Müller, M.: Diagnostic analyses of convective events - the effect of propagating gust fronts. – Atmospheric Research 83: 140–151 (2007)
Kašpar, M., Müller, M.: Aplikace modelu pro objektivní analýzu gust front. – Meteorologické Zprávy 60, 3: 77–84 (2007)

Simulované intenzity srážek a objektivní analýza gust front v 19:00 UTC (velký obrázek) a simulované intenzity srážek v 19:30 UTC (vložený obrázek) v případě organizované konvekce z 12. 7. 1984

Kontaktní osoba: RNDr. Marek Kašpar, Ph.D., 272 016 024, kaspar@ufa.cas.cz

10 Souvislost charakteristik proměnlivosti klimatu a geomagnetické aktivity (Ústav fyziky atmosféry)

Vliv sluneční/geomagnetické aktivity na proměnlivost klimatu je předmětem zájmu nejnovějších studií díky výraznému zvýšení sluneční/geomagnetické aktivity v průběhu minulého století. Mechanismus odezvy troposféry na sluneční/geomagnetické aktivity není dosud spolehlivě vyřešen. Analyzovali jsme více než stoleté řady přízemní teploty vzduchu z několika stanic střední Evropy, indexu Severoatlantské oscilace (NAO), aa-indexu geomagnetické aktivity a slunečních skvrn s cílem zjistit případné společné oscilační módy. V řadách přízemní teploty vzduchu, NAO indexu a aa-indexu jsme detekovali statisticky významný oscilační mód s periodou 7.8 roku. Existence společného oscilačního módu je základem pro další výzkum souvislostí geomagnetické aktivity a proměnlivosti klimatu.

Paluš, M., Novotná, D.: Common oscillatory modes in geomagnetic activity, NAO index and surface air temperature records. – Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics, 69: 1541-1550 (2007)

Kontaktní osoba: RNDr. Dagmar Novotná, CSc., 272 016 043, nov@ufa.cas.cz

11 Zvýšení maximální elektronové koncentrace v ionosféře před geomagnetickými bouřemi (Ústav fyziky atmosféry)

Ionosférické bouře, následek nejsilnějšího projevu kosmického počasí, geomagnetických bouří, ovlivňují šíření radiových vln, signály GPS a fungování družic, na nichž stále více závisíme. Podstatné vzrůsty maximální koncentrace elektronů v ionosféře v F2 vrstvě (NmF2) několik hodin až den před začátkem geomagnetické bouře, zvané předbouřková zvýšení, patří k málo známým a zatím nepředpovídatelným jevům spojeným s ionosférickými bouřemi, ale mohou mít předpovědní kapacitu pro silné geomagnetické bouře. Zjistili jsme, že předbouřková zvýšení se vyskytla u 15 ze 65 silných geomagnetických/ionosférických bouří v období let 1995 - 2005. Všech 15 případů bylo doprovázeno v oblasti Evropy významným vzrůstem (>40 %) NmF2 před začátkem bouře. Pro silné geomagnetické bouře se předbouřková zvýšení vyskytují relativně často, ve 20-25 % případů, vyskytují se ve dne i v noci, častěji v létě než v zimě a méně často, pokud vůbec, při vysoké sluneční aktivitě. V Evropě nevykazují systematickou závislost na geografické šířce a nejsou spojeny se změnami výšky maxima ionosféry. Nenašli jsme žádný systematický dopad předbouřkových zvýšení NmF2 na elektronovou koncentraci v níže ležící ionosférické vrstvě F1 a ještě níže ležící vrstva E se zdá být zcela necitlivou k předbouřkovým zvýšením NmF2; ta jsou zjevně vázána jen na F2 vrstvu ionosféry. Délkový rozsah předbouřkových zvýšení je mezi 120-240 délkových stupňů, jak ukazuje srovnání současných měření v Evropě, severní části USA a východní Asii. Mechanismus vyvolávající předbouřková zvýšení zatím není znám, ale podařilo se nám vyloučit několik potenciálních kandidátů: předbouřková zvýšení nejsou způsobena slunečními erupcemi, ani mechanismem kladné fáze ionosférických bouří, ani otočením meziplanetárního magnetického pole k jihu, ani průnikem měkkých energetických částic do denního polárního kaspu, ani průnikem elektrického pole z magnetosféry, ani aktivitou v oblasti polárních září (AE index), ani pozorovanými klidovými poruchami v F2-vrstvě.

Burešová, D., Laštovička, J.: Pre-storm enhancements of foF2 above Europe. – Advances in Space Research 39, 8: 1298-1303 (2007)
Burešová, D., Laštovička, J., DeFranceschi, G.: Manifestation of strong geomagnetic storms in the ionosphere above Europe. – In: Space Weather Research towards Applications in Europe, ed. J. Lilensten, 185-202, Springer, Dordrecht, 2007
Burešová, D., Laštovička, J.: Pre-storm enhancements of foF2 above Europe. – Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics (accepted)

Sezónní variance výskytu předbouřkových zvýšení letní maximum je jasně vidět

Kontaktní osoba: ing. D. Burešová, CSc., 272 016 044, buresd@ufa.cas.cz

12 Vliv turbulence ve slunečním větru na geomagnetickou aktivitu (Ústav fyziky atmosféry)

Důležitost kosmického počasí, jeho předpovědi a zájem o studium geoefektivních procesů v systému Slunce - sluneční vítr - magnetosféra - ionosféra neustále rostou. Otázky ohledně fluktuací v turbulenci a jejich role ve fyzikálních a především geoefektivních procesech vystoupily do popředí teprve nedávno a představují novou otevřenou kapitolu. První geoefektivní výzkumy v tomto směru se soustředily na aurorální oblast, kde je přímý kontakt mezi turbulentní plasmou slunečního větru a magnetosférickou plasmou.
V našem studiu jsme se soustředili na multiškálové vývoje statistických vlastností fluktuací v turbulenci v magnetickém poli v plasmě slunečního větru a v magnetosféře. Ukázalo se, že fluktuace ve slunečním větru nemohou být popsány jako stacionární náhodné procesy, protože rozdílné druhy slunečního větru (jako např. pomalý nebo rychlý) mají odlišné zdroje na Slunci. Protože fluktuace v turbulenci jsou negaussovského charakteru, soustředili jsme se na testování statistických vlastností vyšších řádů (a to jmenovitě třetího a čtvrtého). Ukázali jsme, že podobné korelace jako v aurorální oblasti existují taktéž mezi jinými charakteristikami, a to kupříkladu mezi amplitudou fluktuací v turbulenci v magnetickém poli ve slunečním větru a mezi SYM-H indexem (nebo jeho obdobou Dst indexem), který představuje míru intenzity rovníkového prstencového proudu. I když jsou tyto korelace menší než mezi charakteristikami v aurorálních oblastech (což je pravděpodobně způsobeno tím, že do rovníkového prstencového proudu přispívá několik zdrojů i v samotné magnetosféře), ukázali jsme, že fluktuace způsobené turbulencí v plasmě slunečního větru hrají významnou roli při studiu geoefektivních procesů v systému sluneční vítr - magnetosféra a nemohou být zanedbávány jako tomu bylo dosud.

Jankovičová, D., Vörös, Z., Šimkanin, J.: The influence of solar wind turbulence on geomagnetic activity. – Nonlinear Processes in Geophysics (accepted)

Kontaktní osoba: D. Jankovičová-Saxonbergová; 267 103 059; dja@ufa.cas.cz

13 Vybrané extrémy přírodního a antropogenního původu a jejich dopady na Moravě a ve Slezsku (Ústav geoniky)

V uplynulém období jsme ukončili řešení významné etapy přírodovědně závažné a tématicky na sebe úzce navazující problematiky vybraných přírodních extrémů a jejich environmentálních dopadů na Moravě a ve Slezsku. Zmíněná problematika byla náplní grantových projektů GA ČR 205/03/0211, GA ČR 205/03/0999 a výzkumného záměru pracoviště AVOZ30860518. Z přírodních extrémů byly charakterizovány časové a prostorové změny hydrometeorologických extrémů (přívalové a dlouhotrvající srážky, sucha, silné větry, krupobití, povodně, bleskové povodně) a geomorfologických extrémů (svahové procesy – sesouvání, skalní řícení a erozní procesy - vodní a větrná eroze), pozornost byla věnována i přirozené seismicitě a kartografické vizualizaci. Přírodní extrémy byly hodnoceny i z hlediska environmentálních dopadů na člověka a krajinu. Tuto část problematiky završuje a shrnuje rozsáhlá knižní publikace Brázdil, Kirchner a kol. (2007).
Další problematika environmentálních dopadů souvisí s vývojem seismicity indukované hlubinnou těžbou černého uhlí v české části hornoslezské pánve na severní Moravě. To představuje další extrém - hornictví v hustě obydlené krajině. Na základě dlouhodobého seismologického monitoringu byly studovány modelové situace a jejich odezvy v horninovém masívu na omezení, dočasné přerušení případně úplné zastavení těžby na uvedené lokalitě, které měly simulovat budoucí projevy seismické aktivity v průběhu útlumového programu hornictví. K zobrazení časoprostorového vývoje seismické aktivity byly používány sumační Benioffovy grafy (Σ√E), které spolu s grafy jeho směrnice (Σ√E/t) umožnily posuzování nebezpečných napěťo-deformačních stavů v horninovém masívu. Výzkumy byla prokázána velmi úzká vazba mezi dobývacími pracemi a následným uvolňováním seismické energie, avšak na základě zkušeností z mnohých oblastí uhelných či rudných dolů nelze v budoucnu vyloučit výskyt ojedinělých intenzivních seismických jevů v oblastech s ukončenou těžbou. Problematika související s indukovanou seismicitou byla široce publikována včetně impaktovaných periodik.

Brázdil, R., Kirchner, K., et al. (2007): Vybrané přírodní extrémy a jejich dopady na Moravě a ve Slezsku. MU, ČHMU, UGN AV ČR, v. v. i., Brno, 431 s, ISBN978-80-210-4173-8
Holub K. (2006): Rock mass response to the decline in underground coal mining. J. Min. Science, Vol. 42, No.1, 15-26.
Holub K. (2006): O reakciji massivov gornych porod na sokraščenije podzemnoj dobyči uglja. Fiz.-techn. problemy razrabotki poleznych iskopajemych, Geomechanika, Rossijskaja AN, Sib. Otdel. No.1, 18-30.
Holub K. (2007): Issledovanije sejsmičnosti, vyzvannoj dobyčej uglja lavami v šachtach Čechii. Fiz.-techn. probl. razrabotki poleznych iskopajemych, Geomechanika, Rossijskaja AN, Sibir. Otdel., No.1, 37-44.
Holub K. (2007): A study of mining-induced seismicity in Czech coal mines with long- wall coal exploitation. J. Min. Science, Vol. 43, No. 1, 37-44.
Holub K., Kaláb Z., Knejzlík J., Rušajová J. a Dombková A. (2007): Poznatky z dlouhodobého sledování přirozené a indukované seismicity v moravsko-slezském regionu. Int. Conf. GEONICS 2007, Documenta Geonica, ÚGN AV ČR, 101-110

Kontaktní osoba: RNDr. Karel Kirchner, CSc., 545422730, kirchner@geonika.cz

14 Modelování T-H-M procesů v horninovém prostředí: paralelní výpočty a aplikace (Ústav geoniky)

Ve výsledku jde především o završení jedné etapy vývoje numerických metod na bázi Schwarzovy techniky rozložení oblasti, počítačovou implementaci těchto metod v rámci vlastního MKP software a aplikaci na řešení řady geotechnických a geoenvironmentálních úloh. Vlastním přínosem je vytvoření black box metody pracující jak s rozdělením matice tuhosti na základě určení překrývajících se podoblastí tak s hrubou úlohou vytvořenou algebraicky agregací. Dalšími ingrediencemi vytvořených řešičů jsou nepřesné řešení podúloh, práce s hybridní nesymetrickou variantou dvou-úrovňového předpodmínění a úprava (stabilizace) vnější metody sdružených gradientů při vnitřních iteracích a případně nesymetrické multiplikativní variantě.
Vytvořený řešič byl testován na rozsáhlých úlohách pružnosti a vedení tepla s důležitými aplikacemi posuzování stability těžených prostor a řešení termomechanických úloh souvisejících s podzemním ukládáním vyhořelého jaderného paliva. Při implementaci byly také testovány různé techniky paralelního programování (MPI a OpenMP) a techniky optimalizace programů. Bylo dokázáno, že při řešení evolučních úloh postačuje prostá Schwarzova technika bez využití agregovaného systému. Schwarzovy metody byly nově a úspěšně využity i pro řešení úloh proudění porézním prostředím diskretizovaných smíšenou metodou konečných prvků (zvláštní aproximace tlaků a toků). Vytvořené metody lze také úspěšně využít pro úlohy s více fyzikálními procesy (multiphysics) i úlohy s různými měřítky (multiscale), tj. řádovými rozdíly mezi velikostí studované oblasti a modelovaných detailů. K těmto nově přibylo modelování úloh s mikrostrukturou.
Pro řešení byla důležitá grantová podpora výzkumného záměru AVOZ30860518 i projektu 1ET400300415 Modelování a simulace náročných technických problémů i mezinárodní spolupráce a možnost paralelních výpočtů v centru UPPMAX v Uppsale v rámci projektu UPPMAX p2004009 Parallel computing in geosciences.

R. Blaheta, P. Byczanski, O. Jakl, R. Kohut, A. Kolcun, K. Krečmer, J. Starý, Large-scale parallel FEM computations of far/near stress field changes in rocks, Future Generation Computer Systems - special issue "Numerical Modelling in Geomechanics and Geodynamics". 22 (2006) 449-459
Blaheta, Radim ; Kohut, Roman ; Neytcheva, M. ; Starý, Jiří. Schwarz methods for discrete elliptic and parabolic problems with an application to nuclear waste repository modelling Schwarz methods for discrete elliptic and parabolic problems with an application to nuclear waste repository modelling. Mathematics and Computers in Simulation, 76(2007), 1-3, pp. 18-27
Malík, J., Generalized G-convergence for quiasilinear elliptic differential operators. Nonlinear Analysis. Volume 68, Number 2 (2008), 304-314
R. Blaheta, P. Byczanski, R. Kohut, J. Starý, Modelling THM Processes in Rocks with the Aid of Parallel Computing, GeoProc 2008, Lille, France (přijato)
R. Blaheta, P. Byczanski, R. Kohut, J. Starý, Parallel Computing Methods for Modelling THM Processes in Rocks, IACMAG 2008, Goa (přijato)

Kontaktní osoba: prof. RNDr. Radim Blaheta, CSc., 596979353, blaheta@ugn.cas.cz

15 Obrazová analýza struktur a textur geomateriálů (Ústav geoniky)

Prezentovaný výsledek se týká vývoje a aplikací metodik obrazové analýzy pro studium stavby geomateriálů. Pracovníci Oddělení laboratorního výzkumu geomateriálů ÚGN AV ČR řešili zejména problémy, týkající se struktur a textur geokompozitních materiálů, morfologické anizotropie zrn v hornině a morfologie zrn drceného kameniva.
Vyvinutá metodika pro kvantifikaci struktur a textur zrnitých geokompozitů řady zemina-polyuretan nebo zemina-organickominerální pojivo metodami analýzy obrazu na úrovni makro- a mikroskopického obrazu umožňuje prognózu fyzikálních a mechanických vlastností obdobných typů materiálů, vznikajících injektážními procesy v geotechnické praxi. Vypracované metody mají uplatnění při modelování průniku polymerního injektážního média do zemin, při studiu vláknových kompozitů syntetické vlákno - zemina a rozptýlené výztuže v betonech.
Vytvořený algoritmus obrazové analýzy pro stanovení morfologické anizotropie zrn v horninách s karbonáty umožňuje automatickou segmentaci zrn kalcitu v mikroskopickém obraze a analýzu jejich morfologické orientace ve výbrusu (řez horninou). Morfologie zrn ve frakcích drceného kameniva je odrazem stavební anizotropie horniny a jejího ovlivnění drobně tektonickými prvky strukturní stavby masívu. Na podkladě nových metod, založených na analýze obrazu 2D-projekce zrn v jednotlivých frakcích, lze popsat a kvantifikovat morfometrické parametry zrn kameniva a použít je pro modelování ve strukturní geologii, geomechanice a materiálovém inženýrství.

Ščučka, J., Souček, K. Stavba a vlastnosti geokompozitních materiálů s polyuretanovými pojivy. - Documenta geonica 2007/1, Ostrava, Ústav geoniky AV ČR 2007, 247 s.
Obara, B., Kožušníková, A. Utilisation of the image analysis method for the detection of the morphological anisotropy of calcite grains in marble.- Computational Geosciences 11, 4: 275-281 (2007)
Martinec, P., Scucka, J., Vavro, M., Safrata, J. Granodiorite aggregates from East Bohemia for HPC and HSC concretes.- Quarterly Journal of Engineering Geology and Hydrogeology, akceptováno po recenzi

Kontaktní osoba: Ing. Jiří Ščučka, Ph.D. 596979334, scucka@ugn.cas.cz

16 Krystalinita illitu, maturace organické hmoty a mikrostrukturní vývoj související s nízkým stupněm metamorfózy neoproterozoických sedimentů v jednotce Teplá-Barrandien, Česká republika (Ústav struktury a mechaniky hornin)

Stupeň metamorfózy paleoteplotní historie a vliv tektonického napětí na přeměnu jílových minerálů a organické hmoty byl studován ve východní části Teplá-Barrandien jednotky. Na schematické mapě je vyznačena distribuce krystalinity illitu, odraznosti organické hmoty a údajů z AFTA analýzy (obr_USMH_1c_1). Intenzita metamorfózy pelitických sedimentů se pohybuje od nízké anchizóny (IC ~ 0.30-0.36 Δº2θ) po hranici epizonální metamorfózy (IC ~ 0.24-0.26 Δº2θ). Světlé slídy v horninách všeobecně zvyšují hodnoty IC, zatímco chlority vykazují opačný metamorfní trend spočívající ve zpoždění deformací a kliváže vzorků. Nárůst intensity metamorfózy v horninách souvisí s vývojem tektonických staveb. Organická hmota dispergovaná v sedimentech zahrnovala společenstva vysoce prouhelněných částic neznámého původu, „pyrobitumenu“ a „přechodných forem hmoty“. Odraznost organických částic se pohybovala od 3,1 % do 7,7 % of Rmax dosahovala stadia antracitu až meta-antracitu a zvyšovala se až do stadia semi-grafitu ve více metamorfovaných vzorcích, i když závislost mezi Rmax a IC byla slabá, pokud nějaká existovala. Grafit vzniklý selektivní střihovou deformací v blízkosti hranice anchizóny a epizóny koreloval s plastickou deformací a dynamickou rekrystalizací křemenných zrn v hornině. Maximální teploty metamorfózy neoproterozoické sequence v rozmezí 250 – 350 °C byly dosaženy během Pan-Africké orogeny při 540-550 Ma.

Suchý V., Sýkorová I. Melka K., Filip J., Machovič V.: Illite „crystallinity“ maturation of organic matter and microstructural development associated with lowest-rade metamorphism of Neoproterozoic sediments in the Teplá-Barrandian unit, Czech Republic. - Clay Minerals 42: 503-526.

Detail lomové plochy jednosměrného kompozitu (polymetylfenylsiloxanová pryskyřice vyztužená spojitými čedičovými vlákny Basaltex), pyrolyzovaného a následně oxidovaného při 750°C

Kontaktní osoba: Ing. Ivana Sýkorová, DrSc., 266009280, sykorova@irsm.cas.cz

17 3D seismické pozorování - srovnání metody mělké seismiky (time-term method) a tomografie na příkladu archeologické lokality (Ústav struktury a mechaniky hornin)

Autoři se zabývají zpracováním dat z měření 3D refrakční seismiky v prostředí s velkým kontrastem rychlostí. Tento typ prostředí je velmi častý na archeologických lokalitách. Data 3D refrakční seismiky jsou nejčastěji zpracovávána pomocí 3D seismické tomografie. Výsledné tomografické modely prostředí jsou však velmi hladké a chybí jim detaily důležité pro archeologickou interpretaci. Autoři popsali nový postup zpracování těchto dat pomocí modifikace metody time-term (obecná inverze). Použití obou metod je ukázáno na příkladu dat změřených při 3D seismickém průzkumu hradu Děvín v Praze na Zlíchově. Výsledky vypočtené pomocí obou metod ukazují, že modifikovaná metoda time-term přináší mnohem detailnější model studovaného prostředí než seismická tomografie. Na závěr autoři ukazují interpretaci naměřených dat, kdy byl objeven vstup do hradu, zbytky zdí a příkopu (obr_USMH_1c_2a, 2b).

Valenta J., Dohnal J.: 3D seismic travel time surveying - a comparison of the time-term method and tomography (an example from an archeological site). - Journal of Applied Geophysics 63: 46-58 (2007).

Mapa zbytků hradu Děvín podle archeologického průzkumu. Zakreslena plocha geofyzikálního průzkumu - obdélníková plocha 3D průzkumu a dva seismické profily

Interpretace profilu 23. Zakreslena je zesílená část hradby po straně brány, tři metry hluboký příkop a pravděpodobný reliéf terénu z dob stavby hradu

Kontaktní osoba: Mgr. Jan Valenta, PhD., 266009345, valenta@irsm.cas.cz

18 Anomální mobilita prvků vzácných zemin, yttria a zirkonia vázaná na uranovou mineralizaci (Ústav struktury a mechaniky hornin)

Sledovali jsme mobilitu prvků vzácných zemin, Y a Zr v průběhu vzniku variské uranové mineralizace, vázané na výše metamorfované sedimenty Českého masívu. Sledovali jsme jejich chování v alkalickém prostředí hydrotermálních přeměn okolních hornin. Zkoumali jsme tři uranová ložiska Českého masivu, která jsou vázaná na křehké střižné zóny metamorfovaných sedimentů moldanubika (Rožná, Okrouhlá Radouň, Zadní Chodov). Vývoj distribuce prvků vzácných zemin, spolu s vysokou mobilitou Y a Zr naznačuje jejich pohyb v důsledku přítomnosti mineralizovaných oxidačních vod permského stáří. Velká mobility uvedených prvků v průběhu vzniku ekonomicky významné uranové mineralizace je zdůrazněna přítomností Y a Zr-bohatého coffinitu (obr_USMH_1c_3). Podobné chování prvků vzácných zemin, Zr a Y se uvádí ze zónových uranových ložisek v Austrálii a Kanadě, která představují z celosvětového hlediska největší surovinovou základnu bohatých uranových rud. Yttriem a zirkoniem bohatý coffinit je v přírodě velmi vzácný a coffinity podobného složení jsou známé z uranových ložisek Nového Mexika (USA), pánve Wittwatersrand (Jižní Afrika) a z hydrotermálně přeměněného granitu v Nigérii. Coffinit obohacený o Zr a Y se rovněž vyskytuje v přírodním jaderném reaktoru na uranovém ložisku Oklo (Gabun). Nové zjištění má rovněž velký význam pro predikci chování vyhořelého jaderného paliva ukládaného do horninového prostředí.

René M. (2007): Anomalous rare earth element, yttrium and zirconium mobility associated with uranium mineralization. Terra Nova, 00 , 1-7, DOI: 10.1111/j.1365-3121.2007.00786.x

Minerální asociace coffinitu ve zpětně odražených elektronech z ložiska uranových rud Rožná

Kontaktní osoba: RNDr. Miloš René, CSc., 266009228, rene@irsm.cas.cz