Ministerstwo Środowiska - przejdź do strony głównej

Głębokie badania geofizyczne i geologiczne

1.Wprowadzenie. Przyszły rozwój cywilizacyjny świata będzie oczekiwał od nauk o Ziemi dokładnej wiedzy o strukturze i ewolucji całej zewnętrznej powłoki Ziemi, którą stanowi litosfera sięgająca na kontynentach do głębokości średnio 100 - 150 km. Aby zrozumieć Ziemię, musimy poznać procesy fizyczne zachodzące w jej wnętrzu.Procesy te w przeszłości geologicznej Ziemi były motorem zmian, które ukształtowały i nadal kształtują współczesne oblicze Ziemi i jej zasoby naturalne. Człowiek nigdy nie opuści planety Ziemi, musi więc poznać jej wnętrze, aby w sposób racjonalny gospodarować jej zasobami i umiejętnie sterować przyszłym rozwojem cywilizacyjnym z uwzględnieniem wiedzy o budowie i ewolucji litosfery. Na ten aspekt badań geologicznych i geofizycznych zwraca uwagę prominentna organizacja MEGA SCIENCE FORUM przy OECD w Paryżu, która wzywa międzynarodową społeczność naukową do koncentracji wysiłków zmierzających do zwiększenia głębokości dokładnej penetracji litosfery Ziemi, jako zadania o priorytetowym znaczeniu dla ludzkości. W Stanach Zjednoczonych sformułowano nowy 10-letni program badań litosfery Ziemi, znany jako ,,US Array" (Levander i in., 1999). Program ten zmierza do opracowania 3-wymiarowego obrazu budowy litosfery Ziemi dla kontynentu amerykańskiego, opartego na ścisłych podstawach fizycznych. Jest to w Stanach Zjednoczonych jeden z priorytetowych projektów, którego zadaniem jest zbudowanie podstaw dla dalszego rozwoju cywilizacyjnego w wielu aspektach, od dokumentacji zasobów mineralnych i ich genezy do określenia hazardu sejsmicznego i ewolucji Ziemi. Znaczenie i koszty programu ,,US Array" są porównywalne do przedsięwzięcia, jakim w badaniach kosmicznych jest teleskop Hubble'a.Podobne programy, na mniejszą skalę, są również przygotowywane w innych krajach. Podstawą tego typu programów badawczych są przede wszystkim metody jakimi dysponuje sejsmologia oraz nieliczne, bardzo kosztowne głębokie wiercenia.

2. Obszar badań. W strukturze geologicznej Europy obszar Polski ma kluczowe znaczenie dla zrozumienia budowy i ewolucji tektonicznej całego kontynentu europejskiego. Na obszarze Polski graniczą bowiem ze sobą trzy główne jednostki tektoniczne budujące kontynent europejski. Są to: stara platforma prekambryjska Wschodniej Europy nazywana również kratonem wschodnio-europejskim, wieku około miliarda lat, platforma paleozoiczna Centralnej i Zachodniej Europy wieku około trzystu milionów lat oraz pas najmłodszej górotwórczości alpejskiej reprezentowany przez Karpaty.

Strefa kontaktu kratonu wschodnioeuropejskiego z platforma paleozoiczną Europy Centralnej i Zachodniej, o rozciągłości ponad 2000 km, przecinająca kontynent europejski od północnego zachodu na południowy wschód - od Wysp Brytyjskich do Morza Czarnego, nosi nazwę szwu transeuropejskiego (Trans European Suture Zone, Blundell i in., 1992; Pharaoh, 1999). Strefa ta być może kontynuuje się dalej na zachód od Wysp Brytyjskich, po drugiej stronie Atlantyku, wchodząc w orogen Appalachów (Keller i Hatcher, 1999). Schemat geotektonicznego obrazu kontynentu europejskiego wokół strefy transeuropejskiego szwu opracowano w toku wieloletniej dyskusji prowadzonej w ramach międzynarodowego programu EUROPROBE (Gee i Zeyen, 1996). Obraz ten jest spojrzeniem z dużej perspektywy na paleozoiczną ewolucję tektoniczną Europy, zawierającą złożone serie cykli orogenicznych będących rezultatem kolizji Baltiki i Laurencji (północno-amerykański paleokontynent), Gondwany (Afryka / Ameryka Południowa) i interweniujących teranów jak Awalonia i Bohemia. Znana i dyskutowana w Polsce od kilkudziesięciu lat strefa Teisseyre'a - Tornquista (TTZ na schemacie geotektonicznym) w swoim przebiegu wchodzi w skład tak zdefiniowanego szwu transeuropejskiego.

Przejście od młodych struktur paleozoicznych Europy Centralnej i Zachodniej przez strefę transeuropejskiego szwu do starych struktur prekambryjskich Europy Północnej i Wschodniej charakteryzuje się ogromną zmianą własności fizycznych całej litosfery. Dla przykładu, miąższości skorupy ziemskiej na obszarze platformy paleozoicznej wynoszą około 30 km, podczas gdy kraton wschodnioeuropejski charakteryzuje się grubą skorupą o miąższościach 45-50 km (np. Guterch i in. 1986; Guterch i Grad 1996). Zmiany te są drastyczne i trudne do interpretacji. Ich konsekwencją jest powstanie w strefie transeuropejskiego szwu niezwykle złożonych struktur skorupy ziemskiej. Szeroka strefa transeuropejskiego szwu (100 - 150 km), przecinająca obszar Polski od północnego zachodu na południowy wschód stanowi więc niezwykle interesujące naturalne laboratorium do badań procesów tektonofizycznych zachodzących we wnętrzu Ziemi i kształtujących jej oblicze. Jest to główna struktura geologiczna kontynentu europejskiego na północ od Alp, której korzenie sięgają na 100 - 200 km w głąb Ziemi (Zielhuis i Nolet, 1994).

Permsko-mezozoiczny basen polski rozpościerający się między granicą państwa na zachodzie, brzeżną strefą kratonu wschodnio-europejskiego na północnym wschodzie, wypiętrzonymi Górami Świętokrzyskimi na południowym wschodzie oraz blokiem górnośląskim, Sudetami i ich przedpolem na południu i południowym zachodzie, charakteryzuje się wybitnie anomalnymi własnościami fizycznymi skorupy ziemskiej. Między innymi, głębokie sondowania sejsmiczne wykonane na obszarze basenu polskiego w ubiegłych latach wykazały, że prędkości podłużnych fal sejsmicznych mniejsze od 6,0 km/s mogą sięgać aż do głębokości 20 km (np. Guterch i in., 1994). Oznacza to, że wielki basen sedymentacyjny na obszarze Polski może osiągać rekordowe, nawet 20 kilometrowe miąższości, przy całkowitej grubości skorupy ziemskiej wynoszącej tylko 30 - 35 km. Powstaje zasadnicze pytanie - jakiego typu skorupa ziemska występuje w basenie polskim? Jaki jest zasięg przestrzenny ośrodka o tak niskich prędkościach fal podłużnych P? Te cechy decydują, między innymi, o unikatowym charakterze polskiego odcinka transeuropejskiego szwu wywołując wzmożone zainteresowanie międzynarodowej społeczności geologów i geofizyków.

Współczesne badania geologiczne i geofizyczne muszą przekroczyć dotychczasową barierę technologiczną i zdecydowanie zwiększyć zasięg dokładnej penetracji głębokich struktur skorupy ziemskiej i litosfery. Główne przedsięwzięcia naukowe służące temu celowi to głębokie wiercenia i towarzyszące im wielodyscyplinarne badania geofizyczne w otworach oraz nowoczesne głębokie badania sejsmiczne, prowadzone zarówno w układzie dwuwymiarowym jak i trójwymiarowym. Są to przedsięwzięcia badawcze kosztowne, pod względem technologicznym bardzo złożone i stąd wymagające szerokiej współpracy międzynarodowej. Wyniki badań osiągnięte tymi metodami stanowią podstawę dla wielu specjalizacji z zakresu nauk o Ziemi oraz mają wybitne znaczenie strategiczne, zarówno dla badań podstawowych jak i aplikacyjnych.

Wychodząc naprzeciw pilnym potrzebom głębokiego rozpoznania geologicznego i geofizycznego obszaru Polski zaprojektowano i zrealizowano dotąd dwa wielkie programy sejsmicznych badań głębokich struktur litosfery, znane jako międzynarodowe projekty POLONAISE '97 i CELEBRATION 2000. Schematyczna lokalizacja linii profilowych w obydwu projektach jest przedstawiona poniżej:

 

 

3. Międzynarodowy eksperyment sejsmiczny POLONAISE '97. Badania sejsmiczne w projekcie POLONAISE '97 (POlish Lithospheric ONsets - An International Seismic Experiment 1997),zrealizowane w maju 1997 r. na obszarze Polski północnej, centralnej i zachodniej, objęły swoim zasięgiem skorupę ziemską i dolną litosferę do głębokości ponad100 km. W badaniach sejsmicznych narzędziem badawczym są fale sprężyste, sztucznie wzbudzane przy pomocy materiałów wybuchowych w głębokich otworach wiertniczych (40-50 m), rozchodzące się z prędkością od 2 - 3 km/s w warstwach przypowierzchniowych do 8,5-8,7 km/s w dolnej litosferze na głębokości rzędu 100 km (fale P), a następnie rejestrowane przez stacje sejsmiczne wzdłuż linii profilowych w odległościach nawet do 1000-1500 km. Analiza zapisów zarejestrowanych fal sejsmicznych pozwala na określenie struktury i własności fizycznych całej litosfery.Sejsmiczne prace eksperymentalne zostały wykonane wzdłuż 5 profili o łącznej długości około 2000 km (lokalizacja profili). Rejestracje sejsmiczne wykonano w układzie metodycznym, możliwie najdokładniejszym, z odległościami między punktami rejestracyjnymi 1-3 km. Odległości między punktami strzałowymi - punktami wzbudzania fal sejsmicznych, zmieniały się w przedziale 15-35 km. Ogółem zlokalizowano na wszystkich profilach 63 punkty strzałowe, w tym 59 na obszarze Polski, 3 na Litwie i 1 w Niemczech.

Głównym zadaniem wykonanych badań było dokładne rozpoznanie wewnętrznej budowy skorupy ziemskiej: układu strukturalnego, identyfikacji głównych granic skorupowych i rozkładu prędkości fal sejsmicznych wewnątrz skorupy. Dwa profile biegnące równolegle do struktur geologicznych spełniły to zadanie, odpowiednio: dla platformy wschodnio-europejskiej (profil P3) i dla pasma waryscyjskiego (profil P1). Profile poprzeczne (P2 i P4) przecięły w poprzek basen polski, krzyżując się z profilami podłużnymi. Natomiast profil P5 przeciął wyniesienie mazursko-suwalskie.

W pracach rejestracyjnych wzięło udział 613 nowoczesnych aparatur sejsmicznych z 10 organizacji naukowych w Stanach Zjednoczonych, Kanadzie i Europie Zachodniej oraz własnych.

Przykłady wybranych wyników badań. Sejsmiczne dane otrzymane w eksperymencie POLONAISE '97 są wyjątkowo wysokiej jakości, z reguły z pierwszymi impulsami i późniejszymi fazami łatwo korelującymi się w całych przedziałach rejestracji. Maksymalne odległości z poprawną rejestracją fal sejsmicznych sięgają500 - 600 km. W tak dużych odległościach od punktów strzałowych rejestrują się już fale, które penetrują dolną litosferę do głębokości około 100 km.

Ze względu na zmienny zasięg basenu polskiego profile sejsmiczne w eksperymencie POLONAISE '97 zostały tak zlokalizowane, aby scharakteryzować basen nie tylko w jego osiowej strefie, lecz by sięgnąć również daleko na północny wschód i południowy zachód, na obrzeżające go bloki skorupowe. Dzięki zgromadzeniu ponad 600 aparatur sejsmicznych można było wykonać jednocześnie rejestracje na poszczególnych profilach w układzie podłużnym, a także w układzie przestrzennym. Otrzymany w ten sposób bogaty zbiór rejestracji sejsmicznych, podłużnych i nie podłużnych, uzupełniony danymi z wcześniej zrealizowanych profili pozwoli na przeprowadzenie 3-wymiarowej interpretacji głębokiej struktury skorupy ziemskiej basenu polskiego oraz północno-wschodniej części platformy prekambryjskiej. Interpretację otrzymanych danych sejsmicznych prowadzi się kilkoma niezależnymi metodami, w tym przede wszystkim tzw. metodą tomografii 2-wymiarowej oraz metodą promieniową.

Poniżej przedstawiono przykładowo tomograficzne modele rozkładu prędkości fal sejsmicznych podłużnych P dla profili P1 i P3 oraz P4 (lokalizacja profili) otrzymane metodą inwersji hodografów pierwszych impulsów (Hole, 1992).

Linie ciągłe oznaczają izolinie prędkości w km/s. Dwie izolinie prędkości6,0 km/s oraz 8,0 km/s można w przybliżeniu interpretować odpowiednio, jako granicę podłoża krystalicznego oraz granicę Moho. Modele te wskazują na wybitnie blokową budowęskorupy ziemskiej, eksponując wyraźne zróżnicowanie jej struktury, z dolną granicą skorupy ziemskiej tzw. granicą Moho włącznie. Jest to wstępny obraz struktury skorupy ziemskiej na profilach POLONAISE '97 (Guterch i in., 1999) ale też najbardziej obiektywny, ponieważ jest oparty na modelowaniu wyłącznie tylko pierwszych wstąpień fal refrakcyjnych.

Głównym elementem górnego piętra tomograficznego modelu rozkładu prędkości fal P w skorupie na profilu P4 jest występowanie w przedziale odległości ~ 150-300 km głębokiego basenu, w którym skały o prędkościach <6,0 km/ssięgają głębokości do 16-20 km. Widać wyraźną asymetrię basenu: stosunkowo łagodne nachylenie w jego części południowo-zachodniej, oraz ostre ograniczenie od strony północno-wschodniej, które określa jednoznacznie krawędź platformy prekambryjskiej na trzechsetnym kilometrze profilu P4 w rejonie Torunia. Skorupa platformy paleozoicznej (0-150 km profilu) wyraźnie dzieli się na część górną o stosunkowo małym gradiencieprędkości (między izoliniami 6 i 7 km/s) oraz wysokogradientową dolną skorupę (między izoliniami 7 i 8 km/s). W części północno-wschodniej, na obszarze platformy prekambryjskiej (~350-800 km profilu) gradienty prędkości w piętrze krystalicznym są wyraźnie mniejsze, osiągając zbliżone wartości w piętrze górnym, środkowym i dolnym. Głębokość tak zdefiniowanej granicy Moho zmienia się w szerokim przedziale wartości, od ok. 32 km na platformie paleozoicznej, do ok. 42 km na platformie prekambryjskiej, osiągając maksymalną głębokość ok. 50 km w strefie Teisseyre'a - Tornquista (ok. 300 km profilu). Asymetryczny basen, o maksymalnej głębokości ok. 20 km, jest bardzo wyraźnie przesunięty na SW względem depresji granicy Moho sięgającej 50 km głębokości i przesuniętej na NE pod krawędź platformy prekambryjskiej.

Podstawą dla szczegółowej charakterystyki fizycznej skorupy ziemskiej są wyniki modelowania sejsmicznych pól falowych metodą promieniową (Červený i Pšenčik, 1983), która pozwala na wyznaczenie granic sejsmicznych prędkości granicznych i gradientów prędkości fal sejsmicznych. Model skorupy ziemskiej otrzymany tą metodą dla profilu P1 w eksperymencie POLONAISE '97 jest przedstawiony poniżej.

Profil P1 jest zlokalizowany w strefie tzw. frontu deformacji waryscyjskich (schemat geotektonicznego obrazu kontynentu europejskiego). Skorupa ziemska na tym profilu ma w zasadzie budowę 2-warstwową, o całkowitej miąższości 30-32 km. Górne piętro skorupowe sięgające do głębokości 16-22 km charakteryzuje się anomalnie niskimi prędkościami fal sejsmicznych, nie większymi w ogólności niż 6,0-6,1 km/s. A zatem staropaleozoiczne podłoże skorupy może sięgać w tym rejonie nawet do głębokości 22 km. Dolne piętro skorupy ziemskiej, między około 20 i 30 km głębokości, charakteryzuje się dużymi prędkościami fal P zawierającymi się w przedziale 6,6-7,3 km/s, a nawet 7,5 km/s. Ponadto, dolne piętro skorupowe na profilu P1 charakteryzuje się bardzo silną ,,sejsmiczną refleksyjnością" i dużymi gradientami prędkości fal sprężystych P. Prędkość fal sejsmicznych P na granicy Moho, doskonale udokumentowana, jest nieoczekiwanie duża i wynosi około 8,4 km/s (Jensen i in., 1999).

Opierając się na wymienionych własnościach fizycznych skorupy ziemskiej na profilu P1 wydzielone zostały strefy transparentne i laminacyjne w skorupie tej części basenu polskiego. Problemem podstawowym jest ścisłe określenie typu skorupy ziemskiej na obszarze platformy paleozoicznej zachodniej Polski oraz zrozumienie natury staropaleozoicznego podłoża krystalicznego sięgającego maksymalnej głębokości około 20 km.

Innym 2-wymiarowym sejsmicznym modelem skorupy ziemskiej otrzymanym metodą promieniową, który charakteryzuje strukturę skorupy basenu polskiego, jest model z profilu TTZ. Profil TTZ biegnie od Trzebiatowa nad Bałtykiem do Mińska Mazowieckiego w przybliżeniu wzdłuż osi maksymalnej subsydencji rowu polskiego, równolegle do krawędzi platformy prekambryjskiej. Niskie prędkości fal sejsmicznych P (vp? 6,0 km/s) także i na tym profilu sięgają maksymalnej głębokości około 20 km. Prędkości fal sejsmicznych na granicy Moho są również duże i wynoszą 8,3-8,4 km/s. Głębokość granicy Moho, wyznaczająca całkowitą grubość skorupy ziemskiej, zmienia się wzdłuż profilu TTZ od 35 km na NW do około 43 km na południowo wschodnim końcu profilu. Miąższość skorupy ziemskiej na profilu TTZ nie osiąga maksymalnej grubości skorupy charakterystycznej dla rowu polskiego, ponieważ profil biegnie po skłonie granicy Moho zanurzającej się pod platformą prekambryjską. Ta sytuacja geometryczna granicy Moho w rowie polskim została bardzo dobrze udokumentowana na wyżej omówionym tomograficznym modelu skorupy na profilu P4 w eksperymencie POLONAISE '97.

Istotnym elementem przekroju skorupy ziemskiej na profilu TTZ jest strefa kontaktu bloków skorupowych występująca na dwóchsetnym kilometrze w rejonie Torunia, potwierdzona także znaną w tym rejonie anomalią grawimetryczną Bouguera.

Przykłady nowych sejsmicznych modeli skorupy ziemskiej przedstawione w niniejszym artykule określają i definiują w sposób ścisły drastyczne zmiany własności fizycznych skorupy w strefie przejścia od struktur paleozoicznych zachodniej Polski do struktur prekambryjskich Polski północno-wschodniej przez strefę transeuropejskiego szwu. Prędkości fal sejsmicznych w basenie polskim pozostają bardzo niskie (< 6,0-6,1 km/s) aż do maksymalnych głębokości 20-22 km. Zatem pokrywa osadowa w basenie polskim może osiągać miąższości nawet ponad 20 km. W podłożu tak zdefiniowanego wielkiego basenu sedymentacyjnego na obszarze Polski występują prawdopodobnie silnie zmetamorfizowane skały osadowe i / albo skały pochodzenia wulkanicznego. Pokrywa osadowa w basenie polskim spoczywa bezpośrednio na dolnym piętrze skorupy ziemskiej o miąższości zaledwie 10 - 15 km. Dolna skorupa na obszarze basenu polskiego charakteryzuje się bardzo wysokimi prędkościami fal sejsmicznych (6,6-7,5 km/s), wysokimi pionowymi gradientami prędkości oraz bardzo silną sejsmiczną ,,refleksyjnością", która świadczy o subhoryzontalnej laminacji tego piętra skorupowego. Przyjmuje się, że sejsmiczna ,,refleksyjność" dolnego piętra skorupy ziemskiej pozostaje w ścisłym związku z jej tektoniczną i geologiczną historią. W tej sytuacji strefa przejścia od dolnej skorupy do górnego płaszcza Ziemi, czyli nieciągłości Moho, jest jedną z najbardziej krytycznych stref w litosferze i najtrudniejszą do interpretacji. Ten region odpowiada prawdopodobnie, w znacznym stopniu, za styl procesów tektonicznych wyrażających się na powierzchni orogenami, basenami sedymentacyjnymi, ryftami, jak również procesami formującymi zasoby mineralne.

4. Międzynarodowy eksperyment sejsmiczny CELEBRATION 2000. Pomyślna realizacja i osiągnięte wyniki w projekcie POLONAISE '97 skłoniły szereg zespołów naukowych z Europy, Stanów Zjednoczonych i Kanady do udziału w następnym przedsięwzięciu badawczym tego typu, zaproponowanym przez stronę polską na obszarze Europy Centralnej. Wielka operacja sejsmiczna, znana jako CELEBRATION 2000 (Central European Lithospheric Experiment Based on Refraction) została przeprowadzona w dniach od 1 czerwca do 3 lipca 2000 r. na obszarze południowej i wschodniej Polski, Słowacji, Węgier, Austrii, Czech i południowo-wschodnich Niemiec oraz częściowo także na Białorusi i w Rosji. Schematyczny szkic geologiczny obszaru badań CELEBRATION 2000 jest przedstawiony poniżej:

Szczegółowymi schematami sejsmicznych prac pomiarowych objęte zostały wszystkie najważniejsze jednostki tektoniczne i znane struktury geologiczne Europy Centralnej, od kratonu wschodnioeuropejskiego, ze szczególnym uwzględnieniem jego południowo-zachodniego obrzeżenia, przez górotwór świętokrzyski, blok małopolski, strefę dyslokacyjną Grójca, strefę Kraków-Lubliniec, polsko-słowackie Karpaty, basen panoński na Węgrzech, strefę przedalpejską w Austrii i masyw czeski. Jest to obszar o niezwykle złożonej historii geologicznej i największych kontrastach w budowie litosfery kontynentu europejskiego, będący swego rodzaju węzłem geotektonicznym Europy. Miąższość skorupy ziemskiej na badanym obszarze zmienia się od około 25 km w basenie panońskim do około 55 km w południowo-wschodniej Polsce.

W pracach eksperymentalnych CELEBRATION 2000 wzięło udział 28 instytucji z 11 krajów europejskich oraz z Kanady i Stanów Zjednoczonych. Do przeprowadzenia prac rejestracyjnych zdołano zgromadzić 1230 nowoczesnych automatycznych stacji sejsmicznych (około 60 - 70 % zasobów światowych). Na całym obszarze Europy Centralnej objętym badaniami przygotowano 147 punktów strzałowych. Rekordowa ilość zgromadzonych aparatur sejsmicznych oraz wyjątkowo duża ilość punktów wzbudzania fal sejsmicznych spowodowały, że jest to największy eksperyment sejsmiczny w historii światowej geofizyki, zrealizowany z wyjątkową dokładnością. Schemat sejsmicznych prac eksperymentalnych w projekcie CELEBRATION 2000 jest przedstawiony poniżej:

Wszystkie planowane sejsmiczne prace pomiarowe zostały w pełni wykonane. Cel główny przedsięwzięcia badawczego został osiągnięty. Całkowita długość profili sejsmicznych wynosi około 9000 km. Dzięki zastosowaniu oryginalnej metodyki badań, z udziałem rekordowej ilości aparatur sejsmicznych, będzie możliwa konstrukcja przestrzennego obrazu litosfery dla większości badanych struktur geologicznych południowej ipołudniowo-wschodniej Polski, w nawiązaniu do wiodących struktur kontynentu europejskiego. Pełne wyniki badań, po ich opracowaniu i interpretacji, będą miały uniwersalne znaczenie zarówno dla badań podstawowych, jak i aplikacyjnych (przykłady rejestracji CELEBRATION 2000).

Eksperyment sejsmiczny CELEBRATION 2000 został zrealizowany z inicjatywy Stowarzyszenia dla Głębokich Badań Geologicznych. Centrum koordynacyjne i dyspozycyjne dla prac polowych mieściło się w bazie technicznej przedsiębiorstwa GEOFIZYKA Kraków, w Krakowie - Płaszowie. Wykonawcami programu badań były w Polsce Instytuty Geofizyki Polskiej Akademii Nauk i Uniwersytetu Warszawskiego. Głównymi wykonawcami sejsmicznych prac polowych były przedsiębiorstwa geofizyczne GEOFIZYKA Kraków i GEOFIZYKA Toruń. W całej operacji sejsmicznej CELEBRATION 2000 wzięło udział około 1000 geofizyków inżynierów i techników. Według zgodnej opinii amerykańskich i europejskich środowisk naukowych, bardzo złożone pod względem organizacyjnym i logistycznym przedsięwzięcie badawcze, realizowane na obszarze ośmiu krajów, koordynowane i kierowane przez polskie instytucje, przebiegło niezwykle sprawnie. Przygotowania do realizacji projektu CELEBRATION 2000 trwały około 3 lat.

______________.______________

Cel główny zrealizowanych programów badań POLONAISE '97 i CELEBRATION 2000 został osiągnięty. Złożony proces modelowania głębokich struktur skorupy ziemskiej i dolnej litosfery jest realizowany przy użyciu nowoczesnych procedur interpretacyjnych. Już otrzymane i spodziewane wyniki mają kluczowe znaczenie dla zbadania budowy i ewolucji skorupy ziemskiej od północno-zachodniej Polski po Karpaty włącznie. Przedstawiony system nowoczesnych profili sejsmicznych POLONAISE '97 i CELEBRATION 2000, uzupełniony w następnych latach planowanymi profilami obejmującymi przedsudecie i Sudety oraz obszary przyległe w Czechach i w Niemczech oraz Alpy południowo-wschodnie, stworzy głębokie ramy tektonofizyczne dla 3-wymiarowej interpretacji geofizycznej i geologicznej litosfery całego obszaru od Bałtyku po Adriatyk.

5. Podsumowanie. Nowe programy badań geologicznych i geofizycznych zmierzają do dokładnego określenia stanu fizycznego wnętrza Ziemi, dynamiki procesów w niej zachodzących i do ścisłego odtworzenia dramatycznych dziejów naszej planety. U podstaw tych programów znajduje się głębokie przeświadczenie, że powstaje nowa tektonika litosferyczna Ziemi oparta z jednej strony na ścisłych podstawach fizycznych, a z drugiej strony na zweryfikowanych i nowych wynikach badań geologicznych. Ścisła integracja danych o fizycznym stanie wnętrza Ziemi, jej budowie i procesach w niej zachodzących, oraz wyników szeroko rozumianych badań przyrodniczych jest głównym celem współczesnej geodynamiki.

Badania głębokich struktur litosfery prowadzone z inicjatywy polskich instytucji naukowych, w ramach międzynarodowych projektów POLONAISE '97 i CELEBRATION 2000 na obszarze Europy Centralnej, w tym głównie na obszarze Polski, spełniają najwyższe standardy techniczne i dokumentacyjne. Obydwa projekty zostały zaliczone do największych eksperymentów sejsmicznych nowej generacji, jakie dotąd zostały wykonane na świecie. Głównym i bezpośrednim celem zrealizowanych badań jest możliwie najdokładniejsze odtworzenie głęboko-litosferycznych założeń budowy tektonosfery ze szczególnym uwzględnieniem stref, w których zachodziły procesy przekształcające lub niszczące skorupę ziemską.

Należy sądzić, że tego typu badaniom już w najbliższej przyszłości będzie towarzyszyło wzmożone zainteresowanie edukacyjne, ponieważ badania te dotyczą planety Ziemi, która jest i pozostanie na zawsze kolebką naszej cywilizacji. Kolonizacja obiektów pozaziemskich, w odległej nawet przyszłości, z różnych względów jest niemożliwa. Eksploracja innych planet pozostanie niezwykle interesującą dziedziną nauki, chociażby dla celów poznawczych i porównawczych. Natomiast priorytety badawcze, zwłaszcza te o znaczeniu aplikacyjnym, będą prawdopodobnie ściśle związane z Ziemią.

Podziękowania

Projekt badawczy POLONAISE'97 był finansowany wspólnie przez Narodowy Fundusz Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej na zlecenie Departamentu Geologii Ministerstwa Środowiska oraz przez Polskie Górnictwo Naftowe i Gazownictwo. Prace sejsmiczne na obszarze Litwy były finansowane przez Litewską Służbę Geologiczną, a na obszarze Niemiec przez GeoForschungsZentrum w Poczdamie. Duńska Rada Badań Naukowych finansowała udział w projekcie POLONAISE'97 zespołu Uniwersytetu w Kopenhadze. Projekt CELEBRATION 2000 jest finansowany przez Komitet Badań Naukowych w ramach prac badawczo-rozwojowych objętych projektem celowym zamawianym 06/21/99 przy dofinansowaniu i na wniosek Ministerstwa Środowiska. Część prac w projekcie CELEBRATION 2000 była finansowana także przez Polskie Górnictwo Naftowe i Gazownictwo. Istotny wkład do wykonania obydwu projektów wniósł Instytut Geofizyki PAN, bez którego udziału realizacja badań byłaby niemożliwa. Również Instytut Geofizyki UW uczestniczył w przedstawionych programach badawczych w ramach własnych środków finansowych.

Wszystkie zagraniczne zespoły naukowe, które uczestniczyły w badaniach na obszarze Polski były dotowane z własnych źródeł finansowych. W szczególności, znaczący wkład do realizacji obydwu programów badań wniosła Narodowa Fundacja Naukowa w Waszyngtonie w USA, w ramach porozumienia i współpracy z Polską Akademią Nauk.

Wszystkim wymienionym instytucjom i osobom, które przyczyniły się do realizacji obydwu projektów, POLONAISE '97 i CELEBRATION 2000, należą się słowa szczególnego podziękowania. Na szczególne podkreślenie zasługuje również wspaniała atmosfera współpracy wszystkich ekip działających na ogromnym obszarze badań obejmującym Polskę, Słowację, Węgry, Austrię, Czechy, Niemcy, Białoruś i Rosję. Powodzenie w realizacji tego typu projektów badawczych wymagało absolutnej dyscypliny czasowej i precyzyjnego wykonywania ustalonych procedur. Tym rygorom podporządkowały się wszystkie zespoły badawcze pracujące na obszarze około 0,5 mil. km2. Wreszcie słowa uznania należy wyrazić przedsiębiorstwom GEOFIZYKA Kraków i GEOFIZYKA Toruń za wysoce profesjonalne i znakomite wykonanie bardzo trudnych sejsmicznych prac polowych.

Literatura

 

Text: A. Guterch, compiled by W. Czuba

wróć do poprzedniej strony