2013)

Katedra biologie Department of Biology

(Financováno z projektu FRVŠ 1044/2013) Terénní geologický průzkum podloží pomocí geofyzikálních metod za použití přístroje ARES Úkol 1: Pokuste se zjistit přibližnou strukturu sedimentárního podloží na 75 m dlouhém profilu. Úkol 2: Změřte delší profil (115 m) za použití pouze 2 sekcí multielektrodových kabelů pomocí metody rolování kabelů.

Shrnutí: geologický průzkum se opírá o mnoho investigativních metod. Ty mohou být buď destruktivní, nebo nedestruktivní. Během destruktivních metod je potřeba extrahovat materiál v podobě reprezentativních vzorků z lokality a rozřezat ho, či rozpráškovat, čímž dochází k destrukci vzorku a porušení jeho vazby na úložné podmínky. Z menších kusů vzorků se dělají výbrusy, které se studují pod mikroskopem, prášky se využívají pro chemické analýzy. Nedestruktivní metody průzkumu představují většinou geofyzikální měření založených na…… (seismika, geoelektrika, geomagnetika…). Při těch je většinou za potřebí přístrojů, které do podloží vysílají a opět přijímají nějaký signál, takže podloží studované lokality zůstává neporušené. Nejpoužívanějšími metodami geofyzikálního průzkumu jsou metody geoelektrické. Ty jsou založeny na měření přírodních i umělých geofyzikálních polí Země. Měření spočívá v zavádění elektrického proudu do země pomocí proudových elektrod a měření rozdílu napětí pomocí měřících (napěťových) elektrod. Při této metodě se měří především zdánlivý elektrický odpor hornin ρa (Ωm). Elektrický odpor hornin je dán minerálním složením, strukturou, pórovitostí, mírou zvodnění a nasyceností roztoků prostupujících póry a puklinami. Každá hornina proto vykazuje odlišné hodnoty zdánlivého elektrického odporu (někdy i řádově) a z výsledků měření lze tak interpretovat průběh hranic mezi jednotlivými horninovými typy, větších struktur (například zlomů, uložení sedimentárních vrstev), volné podzemní prostory, či uměle pohřbená cizí tělesa a materiály. Cílové skupiny: VŠ studenti předmětu Geologie a geomorfologie (KBI PF JU), Geologie a pedologie (KGE PF JU), přírodovědných seminářů (PřF JU); SŠ a ZŠ studenti v rámci výuky geologie a přírodovědných kroužků. Časová náročnost: Úkol 1: 45 minut, úkol 2: 90 minut Prostorové požadavky: všechny úkoly lze provádět na pozemku KBI PF JU, úkoly 1 a 2 ve volném terénu i mimo pozemek Získané dovednosti: praktické seznámení se s metodou geoelektrického geofyzikálního průzkumu, osvojení si přehledu o využití geologických věd pro lidskou společnost, uvědomění si mezioborové provázanosti geologie a fyziky Materiál: zápisník, tužka, měřící pásmo, přístroj ARES, autobaterie, přenosný počítač s nainstalovanými programy a USB klíčem pro zpracování dat naměřených pomocí přístroje ARES. 1


Podrobné pokyny: Úkol 1: Krok č. 1) Pomocí měřícího pásma vyměřte 75 m dlouhý úsek, ve kterém bude měření probíhat. Krok č. 2) Rozmístěte elektrody do rovné řady tak, aby vzdálenost mezi nimi byla 5 m. Budete k tomu potřebovat 16 elektrod, které by měly být z 1/3 až ½ zatlučené kolmo do země. Krok č. 3) Podél nich rozmotejte dva meultielektrodové kabely za sebou tak, aby byla vždy zástrčka (sameček) na začátku a zásuvka (samička s promáčklým víčkem) na konci. Krok č. 4) Elektrody vyčnívající ze země připevněte pomocí gumiček k elektrodovým válcům na kabelech. Krok č. 5) Spojte kabely k sobě - zástrčka na začátku prvního kabele zůstane volná, zásuvka se spojí se zástrčkou druhého kabele (zároveň se sešroubují i víčka, aby se do nich za deště nedostala voda). Krok č. 6) Zásuvka na konci druhého kabele se přes T-kus připojí k měřící jednotce ARES. Krok č. 7) Ten se připojí k autobaterii (nejprve se připojí konektor kabele do přístroje ARES, potom se k autobaterii připojí červené kleště ke kladnému pólu a černé k zápornému – při odpojení se postupuje v obráceném pořadí). Krok č. 8) Přístroj se zapne a nastaví se potřebné parametr měření (ty se dají zadat předem a v terénu už jen použít nastavený soubor). Při nastavování parametrů vyberte z hlavní nabídky New measurement a poté ze seznamu měřících metod 2D multicable. Vyplňte název souboru za položku File a lokality za položku Locality. Dalších několik údajů, jako jméno operátora, datum a poznámka jsou nepovinné. Vyplňte pořadové číslo profilu za položku Profile (pokud měříte pouze jednu řadu tak zadejte 1) a pozici první elektrody ve 2D prostoru pomocí souřadnic na ose x a y za položky X-loc a Y-loc (první elektroda nového samotného 2D profilu většinou začíná v bodě 0 na ose x a 0 na ose y). Následně se pomocí souřadnic x a y vyplní směr, ve kterém měření probíhá (Direction – zadejte X). Za položku Length se nastaví celková délka profilu (nastavuje se v metrech a je o jednu vzdálenost mezi elektrodami kratší, než délka profilu naměřená pásmem – tj. v případě 75 m dlouhého profilu při rozmístění elektrod po 5ti m se zadá 70 m). Nastaví se vzdálenost rozmístění elektrod – Distance – v tomto případě 5 m. Potom se ze seznamu vybere měřící uspořádání (Schlumberger) a množství měřených bodů (buď všechny – full, nebo redukované – red), v tomto případě zadejte full. Nakonec zadejte v metrech minimální pozici první elektrody a maximální vzdálenost poslední elektrody pro zvolené meřící uspořádání, čímž se může omezit hloubka měření. V našem případě zadáme pro S-min vzdálenost 0 m první elektrody profilu a pro S-max vzdálenost 70 m poslední elektrody. Vyberte vhodný potenciál napětí pro danou oblast (na pozemku KBI PF JU zadejte Potential: 40 mV). K položce Stacking přiřaďte minimální počet pulsů požadovaných pro 2


každý bod měření (zde stačí 4) a poté k položce St-dev max. přijatelnou směrodatnou odchylkou počítanou z počtu pulsů (zadejte 5). Krok č. 9) Přístroj pak zobrazí informativní údaje o měření (počet vrstev, množství bodů a předpokládanou dobu měření) a zeptá se, zda má nyní spustit měření. Po odsouhlasení proběhne kontrola připojení elektrod, zobrazí se celkový počet připojených elektrod (Connected), minimální počet elektrod potřebných pro změření vrstev (Minimal) a poloha první elektrody (First el). Krok č. 10) Na dotaz přístroje Start measurement? potvrďte spuštění měření odemknutím tlačítka STOP. Proběhne test elektrod, a pokud je nalezena některá, jejíž odpor výrazně převyšuje průměrný odpor ostatních elektrod (například v důsledku špatného uzemnění) vydá varování: WARNING! Electrode: 10 … Je zapotřebí stisknout tlačítko STOP, vyhledat vadnou elektrodu a opravit její umístění (číslo značí vzdálenost elektrody v metrech od začátku profilu). Poté pokračujte v testu a následném samotném měření odemknutím tlačítka STOP a stisknutím klávesy x. Krok č. 11) Po skončení měření se ozve zvukový signál a je zapotřebí stisknout tlačítko STOP. Krok č. 12) Odpojte sekce multielektrodového kabelu od měřícího přístroje a vypněte ho klávesou x. Krok č. 13) Připojte přenosný počítač s USB klíčem a spusťte program Ares. V menu, v položce Options / Connection port, vyberte způsob připojení přístroje a poté jej zapněte. Klikněte na Download data, vyberte soubory, které chcete převést z přístroje do počítače a klikněte Download. Po převodu dat se měřící přístroj opět vypne a je možné jej odpojit od počítače i autobaterie. Na počítači se v pravém menu programu Ares zadá export souboru do jiného programu, který je schopný provedené 2D měření zpracovat a graficky zobrazit (Export to Res2Dinv). Krok č. 14) Otevřete program Res2Dinv a importujte soubor se stejným názvem, ale ve formátu .dat. Prohlédněte si výsledné grafické zobrazení naměřeného profilu. Podívejte se na barevnou škálu hodnot zdánlivého měrného odporu, délku a hloubku profilu, zaměřte se na rozmístění barevných přechodů v zobrazení.

3


Úkol 2: Krok č. 1) Pomocí měřícího pásma vyměřte 115 m dlouhý úsek, ve kterém bude měření probíhat. Krok č. 2 až Krok č. 7 proveďte stejně, jako u Úkolu č. 1 (zapojte elektrody v 75 m dlouhém úseku po 5 metrech). Krok č. 8) Postupujte stejně jako u Úkolu č. 1, jen s těmito rozdíly: Length: zadejte 110 S-max: zadejte 110 Krok č. 9 a 10 je stejný jako u Úkolu č. 1. Krok č. 11) Místo zvukového signálu a oznámení o ukončení měření se na displeji objeví výzva ke stlačení tlačítka STOP a přemístění prvního kabelu na konec profilu. Stiskněte tlačítko STOP, odpojte zástrčku prvního kabele od zásuvky druhého kabele, vytáhněte elektrody ze země a přeneste je na konec měřeného profilu (na měřícím pásmu ve vzdálenosti 75 m od počátku). Elektrody zatlučte po 5 metrech ve směru pokračování profilu až do vzdálenosti 115 m na měřícím pásmu a připojte je k válcovým elektrodám přeneseného kabelu. Krok č. 12) Zástrčku přeneseného kabele připojte k volnému rameni T-kusu a zásuvku na konci nechte volnou. Pokračujte v měření stisknutím klávesy označující souhlas. Pokračujte kroky č. 11 až 14, jako v Úkolu č. 1.

4


Pracovní listy: Úkol č. 1:

1) Nákres terénu včetně směrové růžice. Do nákresu vyznačte pozice elektrod, doplňte jejich čísla a vzdálenost v metrech podle následujícího obrázku.

Length Vzdálenost vm 0 5

Číslo 1 elektrody

Distance

2

Kabel 1

Kabel 2

2) Hrubý nákres výsledného barevného profilu včetně barevné škály hodnot zdánlivého měrného odporu a hloubky.

Délka

Hloubka Barevná škála hodnot měrného odporu

5


Úkol č 2:

1) Nákres terénu včetně směrové růžice. Do nákresu vyznačte pozice elektrod, doplňte jejich čísla a vzdálenost v metrech podle následujícího obrázku.

Length

Distance

Vzdálenost vm 0 5

Číslo 1 elektrody

2

Kabel 1

Kabel 2

Kabel 1 po přesunutí

2) Hrubý nákres výsledného barevného profilu včetně barevné škály hodnot zdánlivého měrného odporu a hloubky.

Délka

Hloubka Barevná škála hodnot měrného odporu

6

2013)

Recommend Documents