PROJEKT GEODYNAMICZNYCH BADAŃ WSPÓŁCZESNYCH RUCHÓW KARKONOSZY ORAZ ICH POGÓRZA

Transkrypt

1 OPERA CORCONTICA 37: , 2000 PROJEKT GEOYNAMICZNYCH BAAŃ WSPÓŁCZESNYCH RUCHÓW KARKONOSZY ORAZ ICH POGÓRZA A project of geodynamic research concerning present movements in the Karkonosze and the Karkonosze foreland MĄKOLSKI KRZYSZTOF Katedra Geodezji i Fotogrametrii Akademii Rolniczej we Wrocławiu, ul. Grunwaldzka 53, Wrocław, PL, tel Celem badań realizowanych w projekcie jest określenie współczesnych ruchów geodyna micznych w obrębie Karkonoszy i ich Pogórza. Prowadzenie badań implikowane jest stwierdzonymi oznakami tych ruchów zlokalizowanymi w obrębie Masywu Karkonoszy a także potrzebą ustalenia zagrożeń stabilności obiektów technicznych oraz przyrody nieożywionej znajdujących się na obiekcie. Przewiduje się założenia na obiekcie sieci punktów badawczych Karkonosze, stanowią cych sieć podstawową, których lokalizacja uwzględniała będzie przebieg stwierdzonych i prawdopodobnych uskoków tektonicznych. Część punktów założona będzie w miejscach, w których zaobserwowano oznaki młodych pionowych ruchów geodynamicznych. Punkty usytuowane będą również w bezpośredniej bliskości obiektów inżynierskich, dla których ewentualny brak stabilności zagrażałby bezpieczeństwu okolicznej ludności. Okresowe, coroczne pomiary sieci podstawowej prowadzone będą metodą satelitarną GPS. Przewiduje się również wykonywanie pomiarów grawimetrycznych. W miejscach szczególnego zagrożenia przewiduje się rozbudowę sieci podstawowej w postaci siatek lokalnych. Pomiary w siatkach lokalnych realizowane będą metodą niwelacji precyzyjnej oraz przez precyzyjne pomiary kierunków poziomych i odległości przestrzennych. Przewiduje się również ewentualne uzupełnienie pomiarów geodezyjnych pomiarami pośrednimi, realizowanymi przy zastosowaniu urządzeń do pomiarów względnych. The objective of the research is to determine present geodynamic movements in the Karkonosze and the Karkonosze Foreland. The necessity of our research derives from signs of such movements detected in the Karkonosze Massif and by the need of determining a threat to the stability of technical constructions and inanimate nature located at the site. The authors plan to set up a basic net of control points called Karkonosze, the localisation of which would take into account the detected and possibly existing tectonic faults. A group of such points will be located in the places where young vertical geodynamic movements have been observed. Some points will also be located in the nearest vicinity of engineering constructions where lack of stability would pose danger to the local community. Periodic, yearly measurements of the basic net will be performed with use of the satellite GPS method. Some gravimetric measurements are also planned. In the most dangerous places the basic net might be developed through building local nets. The measurements in local nets will be carried out by means of precision levelling and precision measurements of the horizontal directions and distances. There might also appear a necessity of additional indirect measurements carried out with the use of devices meant for relative measurements. Słowa kluczowe: geodynamika, sieć satelitarna GPS, Karkonosze Keywords: geodynamic, satellite network GPS, Karkonosze Mts. 103

2 OGÓLNA CHARAKTERYSTYKA SIECI BAAWCZEJ Celem projektu jest prowadzenie badań mających za zadanie określenie współczesnych ruchów geo dynamicznych w rejonie niestabilnych struktur geologiczno tektonicznych zarówno po polskiej, jak i po czeskiej stronie Karkonoszy oraz ich Pogórza. Rejon badań jest jednym z najbardziej aktywnych w Polsce. Prowadzone badania będą kolejnym ogniwem geodynamicznych badań realizowanych w ramach projektów Komitetu Badań Naukowych w latach Badania te obejmowały sieć GEOSU, Masyw Śnieżnika, Góry Stołowe oraz Rów Paczkowa (ryc. 1.). Należy zaznaczyć, że w zasadzie wszystkie wcześniejsze projekty badawcze realizowane były po obu stronach granicy polsko czeskiej. B L O K P R Z E S U E S K I S U E T Y u s k o k profil Złotoryi profil Wojcieszowa u s k o k śród sudecki s u d e c k i profil obromierza profil Pieszyc STACJA PERMANENTNA GPS WROCŁAW uskoki tektoniczne punkty badawcze sieci Geosud punkty badawcze sieci Geosud II izolinie prędk. ruchów pion. skor. ziemsk. C Z E C H Y b r z e ż n y POLIGONY GEOYNAMICZNE Masyw Śnieżnika Rów Paczkowa Góry Stołowe Karkonosze - projektowany Ryc. 1. Rozmieszczenie punktów sieci geodynamicznej GEOSU Prowadzone prace byłyby próbą kontrolowania zachowania się granitowego masywu Karkonoszy, który nie uzyskał jeszcze równowagi izostatycznej, czego potwierdzeniem jest znaczna ujemna anomalia grawimetryczna występująca w tym rejonie (KRÓLIKOWSKI, PETECKI 1995). Projekt podstawowej sieci geodynamicznej Karkonosze nawiązuje do fragmentu profilu geodynamicznego: Śnieżka Borowiec (CACOŃ 1983, 1992). Z projektu tego zaadaptowano kilka punktów, zlokalizowanych na kulminacjach masywu Karkonoszy. Punktem centralnym sieci będzie istniejący, zastabilizowany słupem granitowym, punkt triangulacyjny I klasy państwowej, który włączony został do projektu CERGOP (Śledziński J.). Wybór lokalizacji punktów sieci (ryc. 2.) podyktowany jest przebiegiem uskoków tektonicznych stwierdzonych i prawdopodobnych (SAWICKI 1995). Przewi duje się również stabilizację punktów na obszarach występowania młodych pionowych ruchów geody namicznych zlokalizowanych w następujących rejonach (ryc. 2.): rejon a/, Trzech Jaworów pomiędzy 104

3 Jagniątkowem a Szklarską Porębą (MIERZEJEWSKI 1982, 1997), rejon b/ potoków Podgórnej i Wrzosówki pomiędzy Marczycami, Podgórzynem a Sosnówką (SROKA 1991), rejon c/ Wilczego Potoku i Łomniczki na południe od Karpacza, rejon d/ Torfowiska pod Kamiennikiem na południo zachód od Jakuszyc (MIERZEJEWSKI 1997), rejon e/ na zachód od Kowar, rejon f/ w okolicy Sobieszowa. W miejscach tych znajdują się dyslokacje, dla których południowa część (wyższa) jest podniesiona, a północna (niższa) obniżona. Podobne zjawiska obserwowane są również w rejonie na południe od Janowic Wielkich w Rudawach Janowickich oraz na Rozdrożu Izerskim w Górach Izerskich. Ze względu na niewielkie odległości, obszary te mogłyby być objęte projektowaną siecią badawczą. Szczególnie istotnym wydaje się być prowadzenie badań w rejonie potoku Podgórna. Wynika to z faktu, że budowany jest tam zbiornik wodny Sosnówka, którego zalanie może spowodować naprężenia górotworu w tym rejonie i efekcie doprowadzić do znacznych osiadań terenu, podobnych do tych, jakie występują w rejonie zbiornika Nyskiego (CACOŃ, EEB 1996). W miejscach występowania młodych ruchów pionowych przewiduje się stabilizacje par punktów, stanowiących bazę siatek lokalnych, w których pomiary realizowane będą metodą przekrojów przy zastosowaniu precyzyjnych pomiarów kątowo liniowych oraz niwelacji precyzyjnej. Lubań Lwówek Śl B ó b r Złotoryja Męcink s a K wi J. Leśnieńskie Jawor J. Złotnickie S Grudza U J. Pilchowickie Świeradów Radomier Zdrój Wojcieszyc JELENIA GÓRA C K h tunel Trzcińsko A f R Szklarska Poręba b K Zb. Sosnówka E Jakuszyc d a e Kowary Z O Karpacz Szrenic N E c Prz. O KC k k S Prz.Okra Śnieżk j H Z - punkty I rzędu Y Zb. Bukówka E - punkty II rzędu a -h - rejony występowania młodych pionowych ruchów geodynamicznych - uskok tektoniczny Mniszkó g T Bolków Kamienna Góra Y Ryc. 2. Projekt rozmieszczenia punktów sieci geodynamicznej KARKONOSZE o realizowanej sieci geodynamicznej planuje się włączyć istniejące punkty pomiarowe badań deformacji zbiornika wodnego Pilchowice oraz ewentualnie zbiorników Bukówka, Złotniki i Leśna. Planuje się też objęcie pomiarami rejonu tunelu kolejowego w Trzcińsku, gdzie zaobserwowano istotne deformacje stropu oraz obudowy tunelu powodowane siłami, których orientacja zgodna jest z odwzorowanym dla Europy współczesnym polem naprężeń (MIERZEJEWSKI 1997, MÜLLER 1993). Przewiduje się zlokalizowanie punktów porównawczych (odniesienia) u podnóża oraz na Pogórzu Karkonoszy w rejonie Radomierza, Wojcieszyc i Grudzy. 105

4 METOYKA BAAŃ Stabilizację punktów sieci geodynamicznej proponuje się wykonać blokami betonowymi z głowicami do wymuszonego centrowania, możliwie na wychodniach skał krystalicznych, poniżej poziomu zamarzania gruntu. Zakłada się, że zrealizowanie zadań przedstawionych w projekcie pozwoli na wyznaczenie zmian zachodzących w granitowym masywie Karkonoszy, co stanowić będzie potwierdzenie tez przedstawionych w cytowanych wcześniej pracach: KRÓLIKOWSKIEGO i PETECKIEGO (1995) oraz MÜLLERA (1993). Potrzeba prowadzenia przedmiotowych badań wynika również z faktu, iż obszar Karkonoszy oraz ich Pogórza, szczególnie w rejonie uskoku śródsudeckiego, należy do terenów aktywnych tektonicznie i sejsmicznie (SCHENK i inni 1991). Należy zaznaczyć, że prace o podobnym zakresie na obiekcie nie były dotychczas realizowane. Zaproponowana metodyka badań opiera się o ciągle doskonalony system kontrolno pomiarowo obliczeniowy uwzględniający różne metody pomiarowe, którego podstawowy segment stanowi przestrzenna sieć badawcza realizowana przy zastosowaniu pomiarów GPS. zięki zastosowaniu techniki pomiarów satelitarnych nie ma konieczności ograniczania zasięgu sieci oraz spełnienia wymogu bezpośrednich widoczności pomiędzy jej punktami. Stwarza to szersze możliwości wyboru miejsc usytuowania punktów sieci dostosowując je przede wszystkim dla prawidłowego wyznaczania deformacji, a nie do sytuacji terenowej, co z kolei daje podstawy dla pozyskiwania bardziej wiarygodnych danych o rzeczywistych przemieszczeniach terenu odniesionych do stabilnych stref geologicznych. Koncepcja prowadzenia pomiarów deformacji w rejonie Karkonoszy i ich Pogórza oprócz znaczenia lokalnego ma również znaczenie ponadregionalne. Centralny punkt projektowanej sieci pomiarowej Śnieżka został już w 1993 roku włączony do projektu badawczego EXSTENET SAGE, a od roku 1994 do projektu CERGOP obejmujących swym zasięgiem państwa Europy Środkowej. Zakładając ponadto, że w opracowaniach wyników obserwacji GPS wykorzystywane być mogą również dane z pomiarów na stacji permanentnej Wrocław, a także i innych stacji położonych najbliżej obiektu badań. Można będzie wówczas uzyskane wyniki obserwacji deformacji odnieść do regionów przyległych. Przewiduje się, że pomiary w sieci badawczej Karkonosze realizowane będą w cyklach rocznych, przy zastosowaniu odbiorników dwuczęstotliwościowych z P kodem, typu Z Serveyor, Z 12, M XII, firmy Ashtech. Zakłada się, że w pierwszym cyklu pomiarowym zasady organizacji sesji pomiarowych zostaną ustalone na podstawie doświadczeń uzyskanych w trakcie prac realizowanych na innych obiektach, a czas trwania poszczególnych sesji (od 8 do 24 godzin) przyjęty z pewnym zapasem. Przewiduje się również możliwość dwuetapowego wykonywania pomiarów GPS, polegającego na tym, że punkty sieci zostałyby podzielone na dwie grupy. Punkty główne (7 8) mierzone byłyby w sesjach dłuższych (do 24 godzin), natomiast pozostałe punkty w sesjach krótszych (około 12 godzin) ryc. 2. W trakcie realizacji programu badawczego zasady te będą mogły być weryfikowane. Opracowanie wyników pomiarów realizowane będzie w oparciu o programy standardowe, np. BERNESE v. 4 oraz program SNET opracowany w Katedrze Geodezji i Fotogrametrii Akademii Rolniczej we Wrocławiu (KONTNY 1993). Obliczenia prowadzone będą przy wykorzystaniu precyzyjnych orbit satelitów, podjęte zostaną również próby określenia własnego modelu pola refrakcji troposferycznej. Pomiary w siatkach lokalnych realizowane będą w rejonach, w których sygnalizowane jest występowanie młodych ruchów geodynamicznych. Projektuje się rozmieszczenia pomiędzy punktami bazowymi (obserwowanymi metodą satelitarną) od kilku do kilkunastu punktów stanowiących profil. o pomiaru odległości pomiędzy punktami planuje się wykorzystanie precyzyjnej nasadki dalmierczej I 1000 będącej w dyspozycji Katedry Geodezji i Fotogrametrii. Przewiduje się również wykonanie pomiarów niwelacji geometrycznej wysokiej dokładności przy zastosowaniu niwelatorów Ni 002, Ni 005 oraz skomparowanych łat precyzyjnych (przewiduje się zakup dwóch kompletów łat). Należy zaznaczyć, że na obszarach wokół zapór monolityczncznych: Pilchowice, Leśna oraz Złotniki, prowadzone są wieloletnie badania deformacji w oparciu o poziome oraz wysokościowe siatki lokalne, Włączenie punktów tych siatek do zaproponowanej sieci geodynamicznej nie wymagałoby stabilizacji 106

5 dodatkowych stanowisk obserwacyjnych, a umożliwiłoby kontrolowanie stałości ich położenia. W przypadkach koniecznych omówione pomiary geodezyjne uzupełnione zostaną pomiarami względnymi. otyczyć to będzie następujących obiektów: tunel Trzcińsko, zbiorniki o zaporach ziemnych Sosnówka i Bukówka oraz zbiorniki o zaporach monolitycznych Pilchowice, Złotniki i Leśna, gdzie tego rodzaju prace są wykonywane. LITERATURA CACOŃ, S. (1983): Projekt geodezyjnych badań współczesnych powierzchniowych ruchów skorupy ziemskiej na olnym Śląsku. Mat. III Kraj. Symp. Współczesne i neotektoniczne ruchy skorupy ziemskiej w Polsce, Wyd. Ossolineum, Wrocław. CACOŃ, S. (1992): Geodynamic profile of Śnieżka. Borowice as an element of complex investigations of recent crustal movements. Tectonophysics, 123. CACOŃ, S., EEP, F. (1996): eformations and recent crustal movements as potential hazard to water dams in Lowel Silesia. Folia Quaternaria 66, Kraków. KONTNY, B. (1993): Koncepcja systemu pomiarów oraz geometrycznej analizy i interpretacji deformacji przestrzennych górotworu. Zeszyty Naukowe Akademii Rolniczej we Wrocławiu, seria Geodezja i Urządzenia Rolne XI, nr 231. KRÓLIKOWSKI, Cz., PETELICKI, Z. (1995): Mapa grawitacyjna Polski anomalie Bouguera skala 1 : Państwowy Instytut Geologiczny, Warszawa. MIERZEJEWSKI, M. P. (1997): Oznaki niedawnych i współczesnych ruchów pionowych w granitowym masywie Karkonoszy. Geologiczne Problemy Karkonoszy. Materiały z sesji naukowej, Przesieka. MOCHOLA, R. B., KORZEŃ, J. (1997): Plan ochrony Karkonoskiego Parku Narodowego. Geologiczne Problemy Karkonoszy. Materiały z sesji naukowej, Przesieka. MULLER, B. (1993): Tectonic stress in Europe. iss. Univ. (TH), Karlsruhe. SROKA, W. (1991): Tektoniczny charakter krawędzi Pogórza Karkonoskiego. Acta Universitatis Wratislaviensis. No 1375, Prace Geol., Min. XXIX. SCHENK, V., SCHENKOVA, Z., KETNAUER, P., GRYGAR, R., CACOŃ, S., KONTNY, B., KALEB, Z., REHAK, J. (1997): Geodynamical network Sudeten, Workshop on Geodynamical Hazards Associated with Large ams, Luxembourg. 107