Výzkumná činnost

Naši zaměstnanci jsou špičkami ve svých oborech v našem i mezinárodním měřítku. Věnujeme se celé škále výzkumných úkolů podporovanými z našich i evropských veřejných zdrojů i soukromou sférou. Příklady výzkumných témat zahrnují matematické modelování proudění podzemní vody i mechanického chování zemin a hornin, studium seismicky aktivních oblastí, problematiku kontaminace podzemní vody. Zabýváme se využitím alternativních metod získávání energie, jako je energie geotermální a větrná, i ochranou životního prostřední při navrhování úložišť nebezpečných odpadů, včetně plánování trvalého úložiště odpadu z jaderných elektráren. Naši nejlepší studenti se do výzkumu zapojují v rámci doktorského studia a jejich práce je uznávána mezinárodní odbornou komunitou.

Cílem projektu je řešit aktuální hydrogeologické otázky. Příkladem je problematika zvyšujících se koncentrací dusičnanů v jímacím území Káraný, koncentrace léčiv a jejich rozpadových produktů v podzemní vodě, vliv globálních změn klimatu a atmosférické depozice na množství a jakost podzemních vod. Úzce spolupracujeme s Českou geologickou službou, Výzkumným ústavem vodohospodářským, Masarykovou univerzitou a soukromou sférou.

  • Hrkal, Z., Ketil Harstadt, K., Rozman. D., Těšitel, Kušová. D., Novotná, E., Váňa, M. (2018). Socio-economic impacts of the pharmaceuticals detection and activated carbon treatment technology in water management – an example from the Czech Republic. Water and Environment Journal (in press)
  • Bruthans, J., Kůrková, I., Kadlecová, R. (2018). Factors controlling nitrate concentration in space and time in wells distributed along an aquifer/river interface (Káraný, Czechia). Hydrogeology Journal (in press)
  • Gregor, J., Pastuszek, F. (2018). On the Derivative of Drawdown for Single Well Pumping Tests. Water Resources Management 32, pp. 4155-4158
  • Rozman, D., Hrkal, Z., Váňa, M., Vymazal, J., Boukalová, Z. (2017). Occurrence of pharmaceuticals in wastewater and their interaction with shallow aquifers: A case study of Horní Beřkovice, Czech Republic. Water (Switzerland) 9(3),218
  • Bruthans, J., Kůrková, I., Rybářová, M., Grundloch, J., Kadlecová, R. (2016). Hydrogeology of fluvial sediments in the area of the Skorkov and Sojovice water supply systems: Evaluation of groundwater flow and chemistry based on new data from monitoring wells. Geoscience Research Reports 49, pp. 93-99

Provádíme matematické modely a numerické simulace proudění podpovrchové vody, a to jak vody podzemní, tak vody ve vadózní zóně. Konkrétními příklady je modelování stacionárního i transientního proudění v puklinách s prostorově proměnným rozevřením, numerické simulace proudění podzemní vody v okolí cirkulačních vrtů a výzkum účinnosti cirkulačních vrtů v závislosti na jejich parametrech a hydrogeologických podmínkách lokality. Vytváříme matematické modely obecných procesů v podzemní vodě a dvoufázových systémech (problematika slapových efektů a oscilatorických jevů). V neposlední řadě matematicky popisujeme sedimentace suspenzí, jejichž chování zkoumáme také v laboratoři. Z vadózní zóny se zaměřujeme na efektivnost kapilárních bariér v závislosti na charakteristikách jejich materiálu, a to včetně výzkumu spolehlivosti matematických modelů v konfrontaci s jejich laboratorním měřením. Modelujeme proudění vody a rozpuštěných látek v jílovitých půdách s preferenčním prouděním v desikačních trhlinách (významně ovlivňují infiltraci i výpar). V posledních letech jsme vyvinuli dvě metody analýzy mikroseismických dat a matematický model růstu hydraulicky stimulované pukliny.

  • Mls, J., Fischer, T. (2018). A new mathematical model of asymmetric hydraulic fracture growth. Geophysical Prospecting 66(3), pp. 549-560
  • Mls, J., Sedláčková, M. (2018). Hydraulic conductivity of a suspension — an inverse problem, Int. J. Comp. Meth. and Exp. Meas., 6, 2, 260-268
  • Mls, J., Sedláčková, M. (2017). An Inverse Problem in the Darcian Mechanics of Porous Media. Transport in Porous Media 118(1), pp. 143-156
  • Petrova, M., Mls, J. (2013). Determination of hydraulic conductivity of a suspension. Journal of Hydrology and Hydromechanics 61(2), pp. 134-139
  • Ondovčin, T., Mls, J., Herrmann, L. (2012). Mathematical Modeling of Tidal Effects in Groundwater. Transport in Porous Media 95, 2, pp. 483-495

Kras patří k nejsložitějším prostředím z hlediska proudění podzemní vody. V každé oblasti jsou do určité míry specifické podmínky. Cílem tohoto projektu je charakterizovat krasovou hydrogeologii pomocí různých metod, jako jsou izotopové metody a stopovací zkoušky. Zaměřili jsme se na vztah řeky a krasového prostředí, na problematiku nenasycené zóny a pronikání dusičnanů do jeskynních systémů Moravského krasu a v neposlední řadě na hydrogeologii rozsáhlého solného krasu v Iránu, kde se dříve podařilo objevit nejdelší solnou jeskyni světa ve spolupráci s kolegy z Geologického ústavu AV ČR a Šírázské University. Disponujeme unikátními samočinnými vzorkovači, laboratorním a terénním fluorimetrem a přístrojem pro měření aktivity tritia.

  • Bruthans, J., Kamas, J., Filippi, M., Zare, M., Mayo, A.L. (2017). Hydrogeology of salt karst under different cap soils and climates (Persian gulf and Zagros Mts., Iran). International Journal of Speleology 46(2), pp. 303-320
  • Abirifard, M., Raeisi, E., Zarei, M., Zare, M., Filippi, M., Bruthans, J., Talbot, C.J. (2017). Jahani salt diapir, Iran: Hydrogeology, karst features and effect on surroundings environment. International Journal of Speleology 46(3), pp. 445-457
  • Kamas, J., Bruthans, J., Vysoka, H., Kovařík, M. (2015). Range of horizontal transport and residence time of nitrate in a mature karst vadose zone. International Journal of Speleology 44(1), pp. 49-59
  • Mikuš, P., Soukup, J., Bruthans, J. (2015). Tracer tests on Huber sink (Kryštofovo Údolí near Liberec). Geoscience Research Reports 48, pp. 149-154
  • Bruthans, J., Schweigstillová, J., Jenč, P., Churáčková, Z., Bezdička, P. (2012). 14C and U-series dating of speleothems in the Bohemian Paradise (Czech Republic): Retreat rates of sandstone cave walls and implications for cave origin. Acta Geodynamica et Geomaterialia 9(1), pp. 93-108

Prostorové uspořádání vlhkosti především u povrchu porézních hornin ovlivňuje jejich zvětrávání. V místech výparu pórové vody dochází k tzv. solnému zvětrávání: koncentrují se (krystalizují) zde dříve rozpuštěné sole, které svým růstem způsobují rozpad materiálu, který se může projevit např. voštinami (jamkami) na pískovcích. Voda v hornině však způsobuje i mrazové zvětrávání a platí, že s rostoucí vlhkostí porézního prostředí účinky zvětrávání mrazem rostou. Projekt si klade za cíl popsat, za různých okrajových podmínek, vliv přítomnosti kapalné vody a jejího proudění na zvětrávací procesy. Důležitou součástí výzkumu je detekce míst, kde za různých podmínek (např. klimatických) dochází k výparu vody v pórech z porézního prostředí.

  • Weiss, T., Slavík, M., Bruthans, J. (2018). Use of sodium fluorescein dye to visualize the vaporization plane within porous media. Journal of Hydrology 565, pp. 331-340
  • Bruthans, J., Filippi, M., Slavík, M., Svobodová, E. (2018). Origin of honeycombs: Testing the hydraulic and case hardening hypotheses. Geomorphology 303, pp. 68-83
  • Slavík, M., Bruthans, J., Filippi, M., Schweigstillová, J., Falteisek, L., Řihošek, J. (2017). Biologically-initiated rock crust on sandstone: Mechanical and hydraulic properties and resistance to erosion. Geomorphology 278, pp. 298-313
  • Slavík, M., Bruthans, J., Kobrlová, A., Vorlíček, P., Paděra, M. (2017). Hydraulic properties of biologically initiated rock crust on sandstone. Geoscience Research Reports 50, pp. 117-123

Cílem tohoto výzkumného projektu je přispět k porozumění zvětrávání porézních hornin. Projekt je zaměřen na procesy řídící rozpad či naopak zpevňování přirozených skalních útvarů. V prestižním časopise Nature Geoscience byl publikován zásadní článek objasňující vztah mezi napětím v hornině a její erozí. Podle tohoto článku v některých horninách dochází ke snižování rychlosti eroze horniny v místech s vyšším napětím, zatímco místa s nižším napětím jsou k erozi náchylnější. Pomocí tohoto principu lze jednoduše vysvětlit vznik skalních bran, oken a oblouků i stabilizaci osamocených skalních pilířů, podepírajících nadložní materiál. Výzkum se opírá o sběr dat v terénu i numerické modelování pomocí nejmodernějšího softwaru. Na výzkumu spolupracujeme s GFZ Potsdam (Německo) a BYU (USA). V současné době jsou zkoumány limity představeného principu – kdy je míra zvětrání řízena napětím, kdy není a proč?

  • Filippi, M., Bruthans, J., Řihošek, J., Slavík, M., Adamovič, J., Mašín, D. (2018). Arcades: Products of stress-controlled and discontinuity-related weathering. Earth-Science Reviews 180, pp. 159-184
  • Bruthans, J., Filippi, M., Schweigstillová, J., Řihošek, J. (2017). Quantitative study of a rapidly weathering overhang developed in an artificially wetted sandstone cliff. Earth Surface Processes and Landforms 42(5), pp. 711-723
  • Rihosek, J., Bruthans, J., Masin, D., Filippi, M., Carling, G.T., Schweigstillova, J. (2016). Gravity-induced stress as a factor reducing decay of sandstone monuments in Petra, Jordan. Journal of Cultural Heritage 19, pp. 415-425
  • Bruthans, J., Soukup, J., Vaculikova, J., Filippi, M., Schweigstillová, J., Mayo, A.L., Mašín, D., Kletetschka, G., Rihosek, J. (2014). Sandstone landforms shaped by negative feedback between stress and erosion. Nature Geoscience 7(8), pp. 597-601
  • Bruthans, J., Svetlik, D., Soukup, J., Schweigstillova, J., Válek, J., Sedlackova, M., Mayo, A.L. (2012). Fast evolving conduits in clay-bonded sandstone: Characterization, erosion processes and significance for the origin of sandstone landforms. Geomorphology 177-178, pp. 178-193

Hypoplastické modely představují moderní metodu popisu mechanického chování geomateriálů, zejména pak hrubozrnných a jemnozrnných zemin. Na rozdíl od standardních modelů elasto-plastických umožňují přirozeným způsobem zohlednit nelinearitu tuhosti zemin, což též umožňuje předpovídání chování zemin při cyklickém zatěžování. Naše pracoviště patří k vůdčím světovým pracovištím zabývajícím se vývojem tohoto typu modelů. Kromě vývoje se zaměřujeme i implementací těchto modelů do software meody konečných prvků: máme k disposici VIP licence pokročilých software jako Plaxis 2D a 3D a jsme administrátorských pracovištěm webového portálu soilmodels.com. Modely využíváme v široké škále aplikací, od tunelových staveb, přes zakládání budov až po zakládání těžních plošin pro těžbu ropy v mořích.

Bentonitová bariéra obalující kanistr s vyhořelým jaderným odpadem je uvažována jako základní součást ochrany životního prostředí před únikem radionuklidů v plánovaných úložištích radioaktivního odpadu. Naše pracoviště je angažováno jak v laboratorním zjišťování chování bentonitu, tak matematickým modelováním bariéry. V obou případech udržujeme úzkou spolupráci s fakultou stavební ČVUT v Praze. Z hlediska laboratorního studujeme bobtnací a těsnící charakteristiky bentonitu, jeho retenční vlastnosti a ve spolupráci s partnerskými pracovišti (VŠCHT, Ústav přístrojové techniky AVČR) též studujeme mikrostrukturu bentonitu. Pro numerické modelování využíváme pokročilý termo-hydro-mechanický hypoplastický model pro bentonit zohledňující jeho dvojí strukturu, který je implementován do sdruženého kódu založeného na metodě konečných prvků SIFEL vyvíjeného na ČVUT. Tímto způsobem simulujeme rozvoj bobtnacích tlaků a postupnou saturaci bentonitu v okolí kontajneru s radioaktivním materiálem a studujeme tak rozvoj jeho těsnících vlastností s časem.

Jíly až jílovce nacházející se v nadloží hnědouhelných slojí v severních Čechách jsou v rámci těžebního procesu přemisťovány a volně sypány ve formě různě velkých hrud na výsypky. Každý rok se tímto způsobem ukládá přibližně 200 mil m3 zeminy. Čerstvě nasypaný materiál představuje hrubozrnnou sypaninu, která je charakteristická tzv. dvojí pórovitostí – k vlastní pórovitosti jílových hrud se přidává mezerovitost mezi jednotlivými hroudami. V průběhu času se vlivem působícího napětí a vody tato zemina transformuje v prohnětenou jemnozrnnou zeminu s poměrně nepříznivými geotechnickými vlastnostmi. Mezi ně patří nízká pevnost, vysoká stlačitelnost a prostorová heterogenita, kterou nelze spolehlivě předvídat.

Cílem našeho výzkumu je definovat proces přetváření struktury výsypek, identifikovat klíčová rizika z pohledu zakládání staveb a popsat mechanické chování výsypek včetně stanovení stability svahů výsypkových těles. Využíváme k tomu široké spektrum běžných i speciálních laboratorních zkoušek zemin, terénní měření a monitoring, fyzikální modely, které nám umožňují studovat přetváření původní struktury a rovněž pokročilé konstituční modely vyvinuté na našem pracovišti, které umožňují simulovat dvojí pórovitost nebo chování nenasycených výsypek.

  • Najser, J. Mašín, D., Boháč, J. (2012). Numerical modelling of lumpy clay landfill. International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics 36, No. 1, 17-35.
  • Najser, J., Pooley, E., Springman, S. M., Laue, J., Boháč, J. (2010). Mechanisms controlling the behaviour of double porosity clayfills – in situ and centrifuge study, Quarterly Journal of Engineering Geology and Hydrogeology,43, 207-220. (ISSN 1470-9236).
  • Najser, J., Pooley, E., Springman, S. M. (2009). Using of small centrifuge for modelling of consolidation of double porosity soils, International Journal of Physical Modelling in Geotechnics, 9(1), 15-22.
  • Mašín, D. (2007). A hypoplastic constitutive model for clays with meta-stable structure. Canadian Geotechnical Journal 44, No. 3, 363-375.
  • Mašín, D. (2005). A hypoplastic constitutive model for clays. International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics 29, No. 4, 311-336.

Téma inženýrskogeologického modelu má unikátní význam pro inženýrskou geologii. Tvorba inženýrskogeologického modelu je založena na pochopení historicko-geologického vývoje území se všemi jeho procesy, které vedly k současnému stavu dotčeného horninového prostředí; pokud se průzkum týká staveb, tak vždy ve vztahu k projektované stavbě. Je důležité, aby tato zjednodušená představa skutečných inženýrskogeologických podmínek byla vždy vytvořena účelově ve vztahu k cíli, pro který je průzkum prováděn, a současně tak, aby byla stále zachována funkčnost tohoto zjednodušeného systému ve vztahu k cíli průzkumu. Tématu inženýrskogeologického modelu se již delší dobu věnuje i Mezinárodní asociace pro inženýrskou geologii (IAEG), která pro téma Užití inženýrskogeologických modelů vede vědeckou komisi C25.

  • PARRY, S., BAYNES, F.J., CULSHAW, M.G., EGGERS, M., KEATON, J.F., LENTFER, K., NOVOTNÝ, J., PAUL, D. (2014): Engineering geological models: an introduction: IAEG commission 25. Bull Eng Geol Environ (2014) 73:689-706, DOI 10.1007/s10064-014-0576-x
  • NOVOTNÝ, J. (2014): Engineering Geological Models – Some Examples of Use for Landslide Assessments, 12th IAEG Congress Torino 2014, G. Lollino et al. (eds.), Engineering Geology for Society and Territory – Volume 7, DOI: 10.1007/978-3-319-09303-1_2, Springer International Publishing Switzerland 2014, pp. 11-15
  • PARRY, S., BAYNES, F. J., NOVOTNÝ, J. (2018): Conceptual Engineering Geological Models. In: Springer Nature Switzerland AG 2019, A. Shakoor and K. Cato (eds.), IAEG/AEG Annual Meeting Proceedings, San Francisco, California, 2018-Volume 6, 261-267, https://doi.org/10.1007/978-3-319-93142-5_36
  • POSPÍŠIL, P., RAPANTOVÁ, N., KYCL, P., NOVOTNÝ, J. (2018): The pitfalls of an engineering geological model generation on the example of landslide activation on the D8 motorway near Dobkovičky in the Czech Republic. Springer Nature Switzerland AG 2019, A. Shakoor and K. Cato (eds.), IAEG/AEG Annual Meeting Proceedings, San Francisco, California, 2018-Volume 6, 269-276, https://doi.org/10.1007/978-3-319-93142-5_37

Pohyby na geologických zlomech, které způsobují zemětřesení, jsou zpravidla vyvolány tím, že namáhání zlomu překročí jeho pevnost. Ta závisí nejen na mechanických vlastnostech kontaktu dvou horninových bloků, ale také na tlaku kapalin, které vyplňují pórový prostor. Změny pórového tlaku tak mohou být příčinou vzniku zemětřesení, nebo mohou vést k jejích pozdějšímu nebo dřívějšímu výskytu. Přímý vliv tlaku kapalin na vznik malých zemětřesení je pozorován zejména při těžbě uhlovodíků (ropa a zemní plyn) nebo geotermální energie. Mnoho pozorování ze světa ukazuje, že i výskyt přirozených zemětřesení je vázán na oblasti s výrony vody a oxidu uhličitého hlubokého původu.

Naše pracoviště se zabývá seismologickou analýzou záznamů přirozených a indukovaných zemětřesení s cílem zjistit co nejpřesnější polohu, tvar a orientaci aktivovaných zlomů a puklin. Také realizujeme dlouhodobé monitorování produkce hlubinného oxidu uličitého v západočeské zemětřesné oblasti a ověřujeme modely interakce mezi tektonickým napětím, tlakem kapalin a geometrií zlomů, která vede ke vzniku zemětřesení. K tomu využíváme data přirozených a indukovaných zemětřesení u nás i ve světě.

  • Vlček J., Eisner L., Stabile T.A., Telesca L., 2018. Temporal Relationship Between Injection Rates and Induced Seismicity, Pure Appl. Geophys. 175: 2821. doi: 10.1007/s00024-017-1622-y
  • Mls J., Fischer T., 2017. A new mathematical model of asymmetric hydraulic fracture growth, Geophysical Prospecting, doi: 10.1111/1365-2478.12590.
  • Fischer T., Hainzl S., 2017. Effective Stress Drop of Earthquake Clusters, Bull. Seism. Soc. Am., 107, No. 5, pp. 2247–2257, doi: 10.1785/0120170035
  • Fischer T., Matyska C., and Heinicke J., 2017. Earthquake-enhanced permeability – evidence from carbon dioxide release following the ML 3.5 earthquake in West Bohemia. Earth Planet. Sci. Lett., 460, 60–67, doi: 10.1016/j.epsl.2016.12.001
  • Bachura M., Fischer T., 2016. Detailed velocity ratio mapping during the aftershock sequence as a tool to monitor the fluid activity within the fault plane. Earth Planet. Sci. Lett., 453, 215-222., doi: 10.1016/j.epsl.2016.08.017

Toto téma zahrnuje problematiku hydrogeofyziky, geofyzikálního měření ve vrtech, přírodní radioaktivity a geotermiky.

V hydrogeofyzice využíváme geofyzikální metody v oblasti hydrogeologie k nalezení zvodnělých vrstev, získání informací o proudění podzemní vody, její kontaminaci a dalších důležitých parametrech. Geofyzikální měření aplikovaná na povrchu tak představují jedinečnou možnost rychle a neinvazivním způsobem zkonstruovat základní hydrogeologický model prostředí, který je dále upřesněn vrtnými sondami. V nich pak mohou být aplikována geofyzikální měření ve vrtech, která umožní modely zpřesnit a rozšířit jejich plošný rozsah.

Z přírodních radionuklidů, které vznikly při nukleogenezi v nitrech hvězd, se zachovaly jen izotopy s velmi dlouhým poločasem přeměny, z nichž jsou v horninách významné pouze draslík, uran a thorium. Pozemním a leteckým měřením gama záření stanovujeme jejich koncentraci v horninách a celkovou radioaktivitu hornin k rozmanitým účelům jako je geologické mapování, prospekce surovin nebo posouzení radiace přírodního prostředí. Příčinou přírodní radioaktivity je také plyn radon, který je v horninách generován přeměnou radia a uniká do volného ovzduší. Měření objemové aktivity radonu v půdě slouží k vyhledávání mineralizací uranu, tektonicky porušených linií a také ke stanovení radonového indexu pozemků. Naše pracoviště je odborným garantem pro národní porovnávací měření radonu v půdním vzduchu pro ověření správnosti měření jednotlivými organizacemi.

Teplota zemského povrchu do hloubek desítek a prvních stovek metrů je ovlivněna dopadající energií ze Slunce. Přesným měřením teploty v mělké hloubce lze odhalit např. skryté dutiny nebo vývěry podzemních vod. Přesným měřením ve větších hloubkách lze zachytit teplotní záznam klimatické historie země. Ve velkých hloubkách již převažuje tepelný tok z nitra Země, který má původ v akrečním teplu a jaderné energii z rozpadu přírodních radionuklidů. Místa se zvýšeným tepelným tokem mohou být využita pro získávání geotermální energie. Naše pracoviště se zabývá výzkumem geotermálního potenciálu vybraných lokalit v Česku se zaměřením na projekt využití geotermální energie v Litoměřicích.

  • Šálek, O., Matolín, M., Gryc, L. (2018). Mapping of Radiation Anomalies Using UAV Mini-Airborne Gamma-Ray Spectrometry. Journal of Environmental Radioactivity. Vol. 182/2, p. 101–107, ISSN: 0265-931X. doi.org/10.1016/j.jenvrad.2017.11.033
  • Jiráková, H.; Procházka, M.; Dědeček, P.; Kobr, M.; Hrkal, Z.; Huneau, F.; Le Coustume, P. (2011). Geothermal assessment of the deep aquifers of the northwestern part of the Bohemian Cretaceous basin, Czech Republic. Geothermics, Roč. 40, č. 2, 112-124. DOI: 10.1016/j.geothermics.2011.02.002
  • Pitrák, M.; Mareš, S.; Kobr, M. (2007). A simple borehole dilution technique in measuring horizontal ground water flow. Ground Water, Roč. 45, č. 1, 89-92.
  • Matolín M., Stráník Z. (2006): Radioactivity of sedimentary rocks over the Ždánice hydrocarbon field. Geophysical Journal International, Vol. 167, 3, 1491-1500.
  • International Atomic Energy Agency/Matolin M., et al. (2003): Guidelines for radioelement mapping using gamma ray spectrometry data. IAEA-TECDOC-1363, IAEA, Vienna 1-173.

Mechanické vlastnosti hornin jsou studovány pomocí geofyzikálních metod, zejména prostřednictvím měření seismických vln. Realizováno je srovnání seismických a mechanických vlastností hornin v laboratorních a polních podmínkách. Šíření seismických vln v heterogenním horninovém materiálu se v tomto případě liší vzhledem k rozdílům v měřítku mezi vzorkem a horninovým masivem, rozdílná je i frekvence a vlnová délka seismických vln. Dochází k útlumu a zpoždění seismických vln, přičemž oba tyto jevy jsou silně frekvenčně závislé. Použití laboratorních výsledků pro hodnocení terénních měření vyžaduje odpovídající tzv. up-scaling.

Výzkum je zaměřen na studium vlivu porušení hornin na šíření seismických vln. Experimentální měření jsou prováděna v podzemí štole v Bedřichově v Jizerských horách, nedaleko Liberce, Česká republika. Ve spolupráci s Technickou univerzitou Liberec a firmou G Impuls s.r.o. je vyvíjen systém pro kontinuální monitorování změn elektrického odporu a seismických vlastností horninového prostředí.

Dále je pomocí T-matrix modelu horninového prostředí studován vliv porušení horniny na rozdíly mezi dynamickými a statickými elastickými parametry. T-matrix model umožňuje zavést nelineární elasticitu prostředí jako důsledek nehomogenity horniny. Parametry tohoto nehomogenního modelu lze nalézt pomocí výsledků komplexního karotážního měření, přičemž elastické parametry prostředí jsou nalezeny použitím akustické karotáže se záznamem plného vlnového obrazu.

Průběh geofyzikálních polí podél zemského povrchu je projevem podpovrchové struktury a složení hornin. Měření velikosti gravitačního a magnetického pole, měření elektrického odporu hornin a časů příchodu seismických vln na zemském povrchu umožňuje porovnávat tyto údaje s fyzikálními modely horninového prostředí a nalézt model, který nejlépe vyhovuje naměřeným datům. Za tím účelem se také zabýváme novými postupy pro inverzi elektromagnetických měření s cílem zjištění rozložení elektrických odporů v hloubce.

Geofyzikální měření úspěšně aplikujeme v oborech strukturní geologie, geomorfologie, paleoseismologie, vulkanismu a dalších. Spolupráce s vulkanology se zaměřuje na detailní zobrazení systému přívodních drah malých vulkánů s pomocí geofyzikálních a geologických metod a zjišťování typu magmatu a směru proudění pomocí laboratorních magnetometrických metod. Sledování vývoje geometrie přívodních drah a poznání stylu výstupu magmatu pyroklastickým kuželem těsně před erupcí přispívá k lepšímu stanovení ohrožení obyvatel a majetku ve vulkanicky aktivních oblastech.

Využití geofyzikálních metod v geomorfologickém výzkumu přináší cenné informace o strukturně geologických a litologických podmínkách, které predisponují vývoj krajiny. Z výsledků geofyzikálních měření a následných modelů lze usuzovat na geomorfologické procesy, které reliéf formují, jako jsou svahové deformace, glaciální činnost, fluviální činnost, krasovění aj. Pomocí geofyziky lze popisovat nejen samotné reliéfotvorné procesy, ale rovněž často i odhadovat jejich intenzitu, popř. četnost opakování. Výzkum je prováděn s využitím geoelektrických a elektromagnetických metod, mělké refrakční seismiky, gravimetrie či měření magnetické susceptibility.

  • Skácelová, Z., Rapprich, V., Valenta, J., Hartvich, F., Šrámek, J., Radoň, M., Gaždová, R., Nováková, L., Kolínský, P., Pécskay, Z. (2010). Geophysical research on structure of partly eroded maar volcanoes: Miocene Hnojnice and Oligocene Rychnov volcanoes (northern Czech Republic). Journal of Geosciences, 55, 299–311.
  • Tábořík P., Lenart J., Blecha V., Vilhelm J., Turský O. (2017): Geophysical anatomy of counter-slope scarps in sedimentary flysch rocks (Outer Western Carpathians). Geomorphology 276, 59-70.
  • Fischer T., Štěpančíková P., Karousová M., Tábořík P., Flechsig C., Gaballah M., (2012): Imaging the Mariánské Lázně Fault (Czech Republic) by 3-D ground-penetrating radar and electric resistivity tomography. Stud. Geophys. Geod., 56, 1019-1036.
  • Valenta J., Rapprich V., Skácelová Z., Gaždová R., Fojtíková L. (2014) The newly discovered neogene maar volcano near the Mariánské Lázně, western Bohemia. Acta Geodynamica et Geomaterialia, vol. 11, no. 2., 107–116. DOI: 10.13168/AGG.2013.0061
  • Andrade F.C.M., Fischer T., 2017. Generalised relative and cumulative response functions for electromagnetic induction conductivity metres operating at low induction numbers, Geophysical Prospecting, doi: 10.1111/1365-2478.12553

Používáme jak drony tak intenzivní práci v terénu k měření magnetických polí. K vytvoření života na Zemi byla nutná přítomnost štítu geomagnetického pole před zářením z okolí naší planety. Díky tomuto poli je každý pozemský kámen je magnetický a tedy má neviditelné pole, které svou povahou vypovídá o své geologické historii. Daří se nám rozlišit magnetismus vodivý (indukovaný) a nevodivý (permanentní). Jeho znalost nám umoznuje odhadnout, jak velké pole existovalo v historii a to nejen na Zemi, ale i na Marsu a na Měsíci.

  • Kletetschka, G. (2018), Magnetization of Extraterrestrial Allende material may relate to terrestrial descend, Earth and Planetary Science Letters, 487, 1-8, doi:https://doi.org/10.1016/j.epsl.2018.01.020.
  • Oliveira, J. S., M. A. Wieczorek, and G. Kletetschka (2017), Iron abundances in lunar impact basin melt sheets from orbital magnetic field data, JGR-Planets, 122, 2429-2444, doi:10.1002/2017JE005397.
  • Kletetschka, G., and M. A. Wieczorek (2017), Fundamental Relations of Mineral Specific Magnetic Carriers for Paleointensity Determination, Physics of the Earth and Planetary Interiors, 272, 44-49, doi:https://doi.org/10.1016/j.pepi.2017.09.008.
  • Kamenikova, T., and G. Kletetschka (2017), Unusual Spectra of Magnetic Paleointensities of Two Breccia Samples from the Moon., in Lunar and Planetary Science XLVIII abstract 2017, edited, Lunar and Planetary Science Institute, Woodland, Texas, USA.
  • Markley, M., and G. Kletetschka (2016), Nanophase iron production through laser irradiation and magnetic detection of space weathering analogs, Icarus, 268, 204-214, doi:10.1016/j.icarus.2015.12.022.

©2019 Ústav hydrogeologie, inženýrské geologie a užité geofyziky

Log in with your credentials

Forgot your details?