![Jeskynní systém Řeky - prezentace [9MB - PowerPoint]](cztxt/aktualne/jeskynni_system_reky.jpg)
Plánivy.CZ - Články
| Seismické měření v Holštejnské jeskyni P.Kalenda, J.Kučera 01.11.2002 - >P< |
| 1. Úvod
V severovýchodní části Moravského krasu, v oblasti styku vápenců a nekrasových hornin spodního karbonu - kulmu, se nachází u obce Holštejn řada propadání povrchových vod do podzemí (viz obr.1). Tyto přítoky Bílé vody, Lipoveckého potoka a Běščáku tvoří jeden ze zdrojů podzemní říčky Punkvy. Dalšími zdroji Punkvy jsou Sloupský potok a menší toky, které se propadají do podzemí v oblasti Sloupu v severní části Moravského krasu. Přestože je dnes průběh recentního jeskynního systému podzemní říčky Punkvy a jejich přítoků z větší části znám a systém jeskyní které vytvořila Amatérská jeskyně je již z větší části podrobně zmapován (Zatloukal a kol. 1996, Přibyl, Rajman 1980), zbývá objasnit její časový vývoj, který byl zejména ve vstupních ponorných oblastech velice komplikovaný.
Holštejnské údolí prodělalo v průběhu terciéru a kvartéru řadu sedimentačních cyklů, kdy bylo přehloubeno až do hloubek cca 60m pod úroveň dnešního povrchu (v nadmořské výšce cca 400 - 410 m n.m.) (Zatloukal 1996) a naopak bylo zcela vyplněno sedimenty až do úrovně stropu Holštejnské jeskyně, tedy cca 10m nad současnou úroveň Bílé Vody (v nadmořské výšce 470 m n.m.) (Vít, Hercman 1996). O příslušnosti jeskyně k danému erozivnímu cyklu nejvíce vypovídá výšková úroveň jejího dna a její sedimentární výplň. V případě Holštejnské jeskyně se mohlo jednat o paleoponor paleotoku Luhy s úrovní dna korespondující s nejnižší úrovní Holštejnského údolí v nadmořské výšce cca 400 - 410 m n.m. o čemž by svědčila větší hloubka východní části holštejnského údolí před vchodem do Holštejnské jeskyně (Zatloukal 1996) nebo Holštejnská jeskyně mohla být paleoponorem ve vyšší úrovni holštejnské kotliny a ústit do Hrádského žlebu v blízkosti křižovatky U kaštanu jak o tom soudí Zatloukal (1996). Rozhodnout, která z výše uvedených variant vývoje jeskyně je pravděpodobnější, může až zjištění skutečné úrovně dna Holštejnské jeskyně. Pro tento účel bylo zvoleno pokusné seismické měření, které mělo následující cíle:
Seismické měření bylo projektováno v oblasti jejího dnešního známého ukončení (dosažená prokopaná vzdálenost) v oblasti prorážek XVI, XVII a XVIII spolu s hlavní chodbou (viz obr.2). Pro seismické měření byla použita 16 kanálová digitální seismická aparatura LAP-15 (výrobce CoalExp, Dr.P.Kalenda), geofony typu SAC-1A s citlivostí 90Vs/m (výrobce CoalExp, Dr.P.Kalenda) a 10 kg kladivo se spínačem, který byl připojen na 1. kanál aparatury. Zbývajících 15 kanálů aparatury bylo měřicích. Aparatura byla nastavena na vzorkování 4000 Hz s délkou záznamu 1536 vzorků. Zesílení signálu bylo nastaveno na 2048, takže bylo možno měřit seismický signál v rozsahu ±16.276 um/s s krokem 0.0079 um/s.
V prorážce XVI byl umístěn profil č.1 od jejího ukončení na vápencové stěně až po hlavní chodbu s krokem 2 m. Dva snímače č.14 a 15 byly umístěny na hlavní chodbě 11.5 m severně a jižně na rozcestí prorážek XVII a XVIII s hlavní chodbou pod měřičským bodem č.95. Kanály 12 a 13 zůstaly nevyužity. Prorážkami XVII a XVIII vedl profil č.2, který začínal 1.5 m od vápencové stěny v prorážce XVII a končil 1 m za vápencovým žebrem v prorážce XVIII. Krok snímačů byl opět 2 m. Hlavní chodbou byl veden profil č.3, který začínal na dosavadním konci hlavní chodby 24 m za jejím křížením s prorážkami XVII a XVIII a který končil 3 m od prorážky XVI. Krok snímačů byl 3 m. Všechny snímače i body odpalu byly přibližně v jedné rovině cca 468,3 m n.m., dané počvou výše uvedených chodeb, tedy cca 1,8 m pod měřičskými body č. 95, 96 a 97, jejichž nadmořské výšky jsou 470,11 , 470,14 a 470,15 m n.m.. K této rovině snímačů jsou vztaženy veškeré dále interpretované hloubkové údaje. Odpalové body profilu byly umístěny mezi všemi snímači s cílem zjistit odražené vlny následující za zvukovou vlnou a případně sumovat záznamy metodou SRB. Další odpalové body byly zvoleny na konci všech profilů s cílem zjistit rychlosti vln v sedimentech a ve vápencích a případně nalézt ve vlnových záznamech odrazy před příchodem zvukových vln. Důležité odpalové body byly zvoleny na koncích prorážek na vápencové stěně s cílem zjistit rychlosti vln ve vápencích případně průchod lomených vln v bocích chodeb a stropem jeskyně. Tyto odpalové body byly zdvojeny a byly pořízeny vždy dva záznamy z téhož bodu. 3. Zpracování měření a výsledky Na všech třech profilech bylo celkem naměřeno 46 seismických záznamů. Čtyři záznamy byly znehodnoceny při přenosu dat ze seismické aparatury do počítače. Seismický šum na většině kanálů dosahovat hodnot 4 - 5 bitů, t.j. 0.16 um/s, což bylo v úrovni 1 % měřicího rozsahu aparatury.
Většina záznamů odpalů (úderů) mezi snímači uprostřed profilu byla znehodnocena rušivým vlivem zvukových vln, které měly pomalý dozvuk, který neumožnil zjistit odražené seismické vlny v dalším záznamu (viz obr.3 - LP01). Pouze krajní odpaly na profilu umožnily stanovit jak rychlosti seismických vln v sedimentech, tak i orientačně ve vápencích a to v části záznamu před příchodem zvukových vln (viz obr.4 - LP12).
Nejhodnotnější záznamy byly pořízeny při úderech kladivem na vápencovou stěnu jeskyně v prorážkách (odpaly 42,43,44,45 a 46 při měření na profilu č.3 na hlavní chodbě. Tyto záznamy neobsahovaly ani zvukové vlny ani výrazné povrchové vlny v sedimentech a proto jsou na nich dobře patrné jak přímé vlny, lomené vlny procházející pravděpodobně stropem po vápencích, tak i odražené vlny ode dna jeskyně a pravděpodobně také od jejich stěn (viz obr. 5 - LP46).
Rychlosti vln byly zjištěny na záznamech č.4, 12, 13 a 41, které byly situovány na koncích profilů č.2 a 3. Na všech záznamech do vzdálenosti cca 20 - 24 m přicházela jako první přímá vlna Ps v sedimentech s rychlostmi 2350 - 2500 m/s (viz obr. 6). Od vzdáleností 24 m byla jako první vlna registrována lomená vlna Pv s rychlostmi většími než 3850 - 5500 m/s, procházející vápenci. Vlny S měly rychlosti Ss = 1490 - 1550 m/s resp. Sv = 2120 - 3150 m/s. Protože jeskynní sedimenty jsou vrstevnaté, byly pro výpočet dráhy paprsků odražených vln zvoleny menší z pozorovaných rychlostí Ps = 2350 m/s a Ss = 1490 m/s.
Na záznamech odpalů č. 4, 12, 13, 23, 24, 41, 42, 43, 44, 45 a 46 byly nalezeny odrazy, přicházející cca 15 - 20 ms resp. 30 - 40 ms po vlnách Pv. Tyto vlny byly interpretovány jako odražené vlny Ps resp. Ss ode dna nebo výrazné sedimentární polohy pod snímači. Hloubky, stanovené na základě profilu č.3, byly konsistentní s hloubkami z kolmých profilů č.1 a 2 s výjimkou konců profilů v prorážkách v blízkosti bočních stěn, kde byly stanoveny hloubky menší, což bylo způsobeno průchodem vln rychlejším vápencem bočních stěn jeskyně, nikoli zvýšením úrovně dna nebo výrazné reflexní polohy. Zjištěné hodnoty hloubek byly vyneseny do středu mezi body odpalu a snímání (viz obr.2). Západně od hlavní chodby byly zjištěny hloubky reflexní polohy - pravděpodobně dna Holštejnské jeskyně - v rozmezí 16,6 - 22,5m. Východně od hlavní chodby mezi prorážkami XVI a XVII se pohybovaly hodnoty hloubek mezi 17 až 25 m. Tyto údaje bude nutno při dalším měření navázat na známé hloubkové údaje ze sond v prorážkách VIII a IX, které narazily na skalní dno v hloubkách 16 resp. 18 metrů. Zjištěné hodnoty hloubek jsou maximální, protože rychlosti vln P a S v sedimentech mohou být nižší, než rychlosti stanovené v horizontálním směru při stropě jeskyně. Na záznamech č. 33, 42, 43 a 46 byly zjištěny další odražené vlny v pozdějších časech, které vzhledem k jejich relativně nízké zdálnivé rychlosti mohly odpovídat odrazům od boků jeskyně, ale ze záznamů nebyl jednoznačně určen směr k reflexním plochám. 4. Závěr Seismická reflexní měření v jeskyních jsou ojedinělá a jejich specifika spočívá v tom, že je nutno ve vlnovém obraze rozpoznat reflexe ze spodních, svrchních a bočních stěn jeskynního profilu. Při pokusném seismickém měření v Holštejnské jeskyni bylo zjištěno, že je možno úderovou seismikou získat kvalitní záznamy pro interpretaci požadovaných odrazů až z hloubek okolo 30 - 40m. Jako nejvhodnějšími se jeví odrazy, generované údery na stěny jeskyně (nikoli na sedimentární výplň), s měřením na kolmých profilech. Tato konfigurace eliminuje jak rušivé zvukové vlny, tak i intenzivní povrchové vlny v sedimentech. Zjištěné odrazy, pozorovatelné na všech navzájem kolmých profilech, svědčí o výrazném rozhraní v hloubkách cca 20 - 25 m pod stropem jeskyně, které s největší pravděpodobností odpovídá dnu jeskyně v nadmořské výšce cca 450 m n.m.. Systém pokusného měření nebyl vhodný pro interpretaci odrazů od boků jeskyně. Literatura
|
Komentář