Sciencemag.cz
Doporučujeme
Na rozdíl od běžných seismografů umožňuje rotafon kompletní popis seismického pohybu v okolí měřicího bodu.
Ve spolupráci Matfyzu a Ústavu struktury a mechaniky hornin AV ČR vzniká unikátní zařízení určené k měření seismických pohybů. Rotafon byl na letošní Invent Areně oceněn zlatou medailí jako nejlepší vynález a čeká ho ostrý provoz.
Na vývoji nového typu seismografu už téměř deset let spolupracují doc. Johana Brokešová z Katedry geofyziky MFF UK a dr. Jiří Málek z Ústavu struktury a mechaniky hornin AV ČR.
Rotafon je mechanický senzorový systém, který dokáže registrovat až devět složek seismického pohybu. „V jednom bodě jediným přístrojem je možné měřit tři složky posunutí, tři složky rotace a popřípadě tři složky deformace půdy. Na rozdíl od běžně využívaných seismografů to umožňuje kompletní popis seismického pohybu v okolí měřicího bodu,“ přibližuje doc. Brokešová. Mimořádně citlivý systém je vhodný zejména pro výzkum velmi slabých lokálních zemětřesení.
Český seismograf má za sebou laboratorní testy i zkušební měření v terénu a je připraven pro ostrý provoz. Sedm nových zařízení se brzy zapojí do projektu RINGEN, který je zaměřen na výzkum potenciálu využití geotermální energie v ČR. Jedná se také o umístění rotafonů v blízkosti jaderných elektráren Temelín a Dukovany.
Využití se do budoucna předpokládá i v dalších oblastech, jako je seismická prospekce nerostných surovin, inženýrská seismologie při zabezpečení strategických staveb, vyhledávání vodních zdrojů nebo identifikace tektonických zlomů v hloubce. Z vědeckého hlediska by měl nový typ seismických dat přispět k lepšímu poznání fyzikálních procesů probíhajících v ohnisku zemětřesení.
„Již teď můžeme říci, že se nám podařilo prokázat existenci měřitelných rotačních pohybů lokálních mikrozemětřesení v nejrůznějších geodynamicky aktivních oblastech. Měření nám umožnilo odvodit obecné rovnice popisující vztahy rotačních a translačních složek v epicentrálních oblastech těchto slabých zemětřesení. Tyto rovnice umožňují určit seismickou rychlost a tedy kvalitu podloží v mělké přípovrchové struktuře,“ říká doc. Brokešová, jež se výzkumu této problematiky věnuje také v rámci Mezinárodní pracovní skupiny pro rotační seismologii (International Working Group of Rotational Seismology).
Zařízení se v červnu představilo na veletrhu Invent Arena v Třinci, kde bylo renomovanou organizací IFIA (International Federation of Inventor’s Associations) oceněno zlatou medailí jako nejlepší vynález. Autoři nové technologie už také získali několik českých patentů a nyní žádají o zákonnou ochranu svého vynálezu v EU a USA.
Doc. Johana Brokešová (foto: Luboš Svoboda, MFF UK)
O novém zařízení jsme hovořili s doc. Brokešovou:
V čem se rotafon liší od jiných běžně využívaných seismografů?
Rotafon dokáže registrovat šest až devět složek seismického pohybu v krátkoperiodickém oboru, tj. tři složky posunutí (translace), tři složky rotace a popřípadě tři složky deformace půdy. Běžný seismograf měří maximálně jen tři translační složky. Ostatní seismické pohyby je nutné měřit na specializovaných přístrojích, jako jsou různé typy seismických rotačních senzorů, které však zdaleka nejsou univerzálně využitelné ani běžně dostupné.
Další možností, jak zjišťovat i jiné než pouze translační složky, je využít tzv. skupinové stanice (array), což však vyžaduje instalaci mnoha klasických seismografů v relativně malé vzdálenosti od sebe. Takové řešení má řadu technických problémů a v porovnání s naším přístupem, kdy vše měříme jen jedním přístrojem, je i mnohem nákladnější.
Jaké informace se dají z vašich dat vyčíst?
Zpracování různých typů dat umožňuje určit směr a rychlost příchodu vln odpovídajících různým fázím seismogramu. Tyto parametry seismického vlnového pole jsou výrazně ovlivněny lokální geologickou strukturou. Prostřednictvím vícesložkových dat se snažíme získat informace nejen o šíření seismických vln a jejich zdroji, ale právě také o této lokální struktuře.
Zařízení jste v minulosti testovali na několika místech po světě. Kde?
Rotafon jsme testovali jak v laboratorních podmínkách, abychom prověřili jeho funkčnost, tak při různých pilotních měřeních v terénu. Šlo o měřicí kampaně v trvání několika měsíců případně i let. Naše přístroje byly instalovány v oblasti zemětřesných rojů na Chebsku a také v riftové oblasti v Etiopii a v Korintském zálivu v Řecku. Za podpory Fulbrightovy nadace a GAČR jsme instalovali několik přístrojů v Kalifornii, konkrétně v geotermální oblasti The Geysers, ve vulkanické oblasti Long Valley Caldera a v centrální části pohoří Sierra Nevada. Zhruba pět let už probíhá měření v okolí vulkánu Katla na jižním Islandu. Nejnovější instalace proběhla v podzemní laboratoři pro výzkum technologií hlubinného úložiště jaderného odpadu ve švýcarském Grimselu.
Jak velké ohrožení představuje zemětřesení pro nás v ČR?
Zemětřesení neumíme předpovídat a pravděpodobnost, že se u nás vyskytne v silnější podobě, není úplně nulová – což dokládají i paleoseismické nálezy – obecně ji ale považujeme za velice nízkou. Na našem území však můžeme pocítit silná zemětřesení s epicentrem v některých blízkých seismicky aktivních oblastech, což je například severní Itálie, a ta mohou být rizikem pro strategické stavby. Navíc i menší zemětřesení s ohnisky na našem území, třeba ta v západních Čechách, mohou způsobit materiální škody.
Zatím u nás naštěstí nemáme doloženy žádné oběti na životech, a to ani z historických pramenů. Jiné jevy seismického původu, konkrétně důlní otřesy však mají obětí již několik set. Každopádně si musíme uvědomit, že zemětřesení je přírodní jev globálního charakteru, který nerespektuje státní hranice. Jeho výzkum je možný pouze v široké mezinárodní spolupráci a prostřednictvím moderních seismických přístrojů.
Jaké možnosti využití se tedy u nás pro rotafon nabízejí?
Rotafon je optimalizován pro detekci slabých lokálních zemětřesení, která se u nás hojně vyskytují v západních Čechách, na Hronovsku nebo v Jeseníkách. Vedle toho existují také tzv. indukované seismické jevy čili zemětřesení vyvolaná uměle lidskou činností. Patří k nim například důlní otřesy a mikrozemětřesení vzniklá v souvislosti s produkcí geotermální energie, injektáží vody při hydraulickém štěpení či napuštěním vodních přehrad.
Další zdroje seismických vln může člověk přímo ovládat, jsou to různé exploze nebo speciální generátory. Tyto umělé zdroje využíváme v geotechnickém průzkumu například k prospekci surovin, inženýrské seismologii apod. V posledních desetiletích u nás vznikly důležité stavby, zvláště jaderné elektrárny, jejichž poškození v důsledku seismických pohybů by mělo katastrofální následky. Jejich seismický monitoring je proto velmi důležitý.
Převzato z Matfyz.cz
Pozvánky MFF UK
31. října 2018
Myung-Jin Kim (Korea Astronomy and Space Science Institute, Daejeon, Republic of Korea)
Observational and rotational properties of asteroids: DEEP-South and KEEP-North project
Podrobnosti
1. listopadu 2018
O silném redukcionismu a nezkrotné emergenci
Vladimír Havlík
Filosofický ústav AV ČR
Podrobnosti
