Katedra Geologii Ogólnej i Geoturystyki

geoturystyka, sedymentologia, geologia regionalna, mikropaleontologia, dendrochronologia, kartografia, GIS, modelowanie przestrzenne, geostatystyka

Sedymentologia eksperymentalna

Historia

Laboratoryjne badania struktur sedymentacyjnych mają na AGH tradycję ponad trzydziestoletnią. Dzięki inicjatywie profesora Janusza Kotlarczyka z zespołem (dr Krzysztof Pasierbiewicz i mgr Jan Kępiński), od 1973 roku w Zakładzie Geologii Ogólnej i Matematycznej, na Wydziale Geologii, Geofizyki i Ochrony Środowiska AGH istnieje jedyne w Polsce laboratorium sedymentologiczne, zajmujące się reprodukowaniem struktur sedymentacyjnych. Początkowo badania dotyczyły genezy struktur sedymentacyjnych w zależności od warunków przepływu i morfologii dna, natomiast później, w okresie ostatnich 10 lat, prace zespołu skoncentrowały się głównie na ważnym problemie geologii Karpat - genezie karpackich laminitów ilasto-diatomitowych. Owocem badań było szereg publikacji, praca doktorska dr Krzysztofa Pasierbiewicza oraz dydaktyka (w ramach przedmiotu geologia ogólna).

Teraźniejszość

W roku 2001 ukonstytuował się nowy zespół badawczy: dr Wojciech Mastej i mgr Jan Kępiński (Wydział Geologii, Geofizyki i Ochrony Środowiska) oraz dr Leszek Petryka, mgr Marcin Zych (Wydział Fizyki i Informatyki Stosowanej). Wysiłkiem Zakładu, laboratorium przeniesiono do nowego pomieszczenia i zmodernizowano jego wyposażenie. Najważniejsze było uruchomienie prototypowego miernika izotopowego, służącego do nieinwazyjnych, prawie natychmiastowych pomiarów koncentracji przepływającej zawiesiny o frakcji mułowej, w oparciu o pochłanianie promieniowania g. Był to znaczny postęp, gdyż do tego czasu, pomiar koncentracji był pracochłonny i czasochłonny. Trzeba było odfiltrować albo odwirować (2500 obr/min) sedyment z próbki o stałej objętości, następnie suszyć go i ważyć z dokładnością do 0.1 mg. Niemożliwa też była rejestracja szybkich zmian koncentracji w czasie.

Laboratorium sedymentologiczne w ZGPOŚ

Za pomocą układu dwóch mierników izotopowych, umożliwiających śledzenie małych fluktuacji koncentracji zawiesiny na krótkim odcinku (tzw. metoda korelacyjna), jest możliwy prawie natychmiastowy pomiar prędkości na określonej głębokości i śledzenie zmian prędkości w czasie. Przed rokiem 2001 możliwe było jedynie obliczenie średniej prędkości przepływu ze wzoru Bernoulli'ego, na podstawie obliczonego wcześniej, ze wzoru Thomsona, natężenia przepływu przez przelew trójkątny.

Po 2001 roku, prace w laboratoriu koncentrują się na kalibracji pomiarów koncentracji zawiesiny i zweryfikowaniu jakości pomiarów prędkości przepływu. Kalibracja polega na obliczeniu krzywych korelacji koncentracji w zależności od ilości rejestrowanych fotonów promieniowania, dla różnych materiałów sedymentacyjnych. Wyniki tych badań, dla dwóch użytych materiałów sedymentacyjnych: iłów z zapadliska karpackiego oraz diatomitów jeziornych z Borovan (Czechy), są bardzo obiecujące. Okazało się, że dla typowych koncentracji można stosować liniowy model regresji oraz, co ważniejsze, postać prostej regresji nie zależy od materiału sedymentacyjnego. Weryfikacja pomiarów prędkości przebiegła pomyślnie: prędkości mierzone metodą korelacyjną i znacznikową (promieniotwórczy izotop technetu wstrzykiwany do kanału przepływowego) okazały się zbieżne i porównywalne z prędkościami średnimi, obliczonymi z natężenia przepływu oraz z prędkościami powierzchniowymi, mierzonymi bezpośrednio, z wykorzystaniem skrawków korka.

Laboratorium służy nadal do celów dydaktycznych. W latach 2001-2005, dzięki badaniom laboratoryjnym powstało kilka prac magisterskich: trzy prace (dwie obronione) na Wydziale Geologii, Geofizyki i Ochrony Środowiska oraz dwie na Wydziale Fizyki i Informatyki Stosowanej.

W obecnym 2005 roku, pomieszczenie laboratorium przeszło gruntowny remont: zbudowano nowy system bezawaryjnego odprowadzania wody z kanału przepływowego oraz położono płytki ceramiczne.

Przyszłość

Mimo gwałtownego rozwoju technik komputerowego modelowania przepływu, czołowe ośrodki sedymentologii eksperymentalnej na świecie nie rezygnują z badań laboratoryjnych. Wiąże się to z ciągle ograniczonymi możliwościami modelowania oraz z koniecznością weryfikacji modeli w warunkach laboratoryjnych. Zatem oba te podejścia trzeba traktować komplementarnie, a laboratoryjne badania przepływu nadal mają przed sobą przyszłość. Ich istotnym ograniczeniem są jednak możliwości inwestycyjne.

Laboratorium Zakładu Geologii Podstawowej i Ochrony Środowiska na Wydziale Geologii, Geofizyki i Ochrony Środowiska umożliwia w chwili obecnej prowadzenie prac naukowych i dydaktycznych w dziedzinie sedymentologii eksperymentalnej, jednak wymaga dalszego inwestowania. Najważniejsza wydaje się konieczność modernizacji systemu komputerowego, umożliwiająca pełne zautomatyzowanie procesów odczytu (on line), przetworzenia i wizualizacji danych pomiarowych. Zwiększenie potencjału laboratorium dałaby także instalacja dodatkowej, wydajniejszej pompy, co umożliwiłoby badania grubszych frakcji przy większych prędkościach przepływu.

W najbliższej przyszłości planuje się kontynuować badania nad genezą karpackich laminitów ilasto-diatomitowych z wykorzystaniem nowych mierników. Niezależnie od tego, prowadzone będą dalsze prace nad dokładniejszą kalibracją pomiarów koncentracji dla zawiesin mułowo-okrzemkwych oraz dla innych materiałów sedymentacyjnych.

Publikacje:

Pasierbiewicz, K.W., 1975, Laboratorium do modelowych badań sedymentologicznych (Laboratory equipment for sedimentary experiments): Zeszyty Naukowe AGH. Geologia, v.1, p. 49-60.

Pasierbiewicz, K.W., 1976, Prądowe formy depozycyjne występujące na dnie koryt aluwialnych w świetle badań laboratoryjnych (Alluvial bed forms in the light of flume experiments): Postępy Nauk Geologicznych, v.7, p. 7-49.

Pasierbiewicz, K.W., 1977, Laboratoryjne modelowanie niektórych typów warstwowań przekątnych (Laboratory modelling of some types of cross-bedded units): Spraw. Pos. Kom. Nauk PAN, v. 21, p. 113-116.

Pasierbiewicz, K.W., 1980, Próba systematyki warstwowań przekątnych (preliminary classification of cross-bedded units): Materiały z Konferencji Naukowej n.t. "Współczesne i kopalne środowiska sedymentacji skał okruchowych" (modern and ancient sedimentation environments of clastic rocks):, Warszawa, Listopad 1980,

Pasierbiewicz, K.W., 1980, Wpływ morfologii podłoża sedymentacyjnego na wykształcenie strukturalne warstwowań smużystych, falistych i soczewkowych, w świetle wstępnych badań laboratoryjnych (Influence of morphology of sedimentation base upon structural development of flaser, wavy and lenticular bedding): Materiały z Konferencji Naukowej n.t. "Współczesne i kopalne środowiska sedymentacji skał okruchowych" (modern and ancient sedimentation environments of clastic rocks):, Warszawa, Listopad 1980,

Pasierbiewicz, K.W., 1981, Systematyka jednostek warstwowania przekątnego (Genetic classification of cross-bedding): Zesz. Nauk. AGH, Geologia, v. 7, p. 40-57.

Pasierbiewicz, K.W., 1982, Wpływ morfologii podłoża sedymentacyjnego na strukturę hydrodynamiczną przepływu w strefie strumienia mikrodelty (Influence of sedimentation base morphology upon hydrodynamics of flow in microdelta stream zone): Spraw. Pos. Kom. Nauk PAN, v. 26, p. 116-117.

Pasierbiewicz, K.W., 1982, Badania modelowe nad wpływem morfologii podłoża sedymentacyjnego na wykształcenie strukturalne jednostek warstwowania przekątnego (Flume studies on the influence of sedimentation base morphology upon structural development of cross-bedded units): Zesz. Nauk. AGH. Geologia, v. 8, p. 23-43.

Pasierbiewicz, K.W., 1982, Experimental study of cross-strata development on an undulatory surface and implications relative to the origin of flaser and wavy bedding: Journal of Sedimentary Petrology, v. 52, p. 0769-0778.

Pasierbiewicz, K.W., 1983, Struktury quasi-deformacyjne powstałe w trakcie tworzenia się warstwowań przekątnych. Badania eksperymentalne (Quasi-deformational structures developed during formation of cross-bedding): Spraw. Pos. Kom. Nauk PAN, v. 27, p. 195-198.

Pasierbiewicz, K.W., 1984, Proposition of a new interpretation of flaser, wavy and lenticular bedding: Zesz Nauk. AGH, Geologia, v.10, p. 5-39.

Pasierbiewicz, K.W., 1986, Nowa koncepcja genezy deformacyjnych struktur sedymentacyjnych o charakterze pogrązowo-konwolutnym oparta na wynikach modelowych badań eksperymentalnych (A new concept of the origin of sedimentary structures of load cast - convolute type based on results of flume experiments): Spraw. Pos. Kom. Nauk PAN, v.30, p. 289-290.

Pasierbiewicz, K.W., 1995, Badania laboratoryjne nad genezą karpackich laminitów diatomitowych (Laboratory experiments on the origin of Carpathian diatomaceous laminites): Spraw. Pos. Kom. Nauk PAN.

Pasierbiewicz, K.W and Kotlarczyk J, 1997, Flume experiments with fine-grained suspension, with applications for the origin of mud laminites: Journal of Sedimentary Research, v.67, No.3, p.510-513.

Pasierbiewicz, K.W, Kępiński J.,2004, Badania laboratoryjne jako przyczynek do wyjaśnienia mechanizmu sedymentacji karpackich laminitów diatomitowych: Zesz. Nauk. AGH Geologia, v.3, z. 1, p. 67-84.

Petryka L., Zych M., Mastej W., Kępiński J., Rzepa G., 2005, Analiza przepływu zawiesin okrzemkowo-iłowych w laboratoryjnym kanale otwartym. Materiały Krajowego Sympozjum "Technika jądrowa w przemyśle, medycynie, rolnictwie i ochronie środowiska, Kraków 7-9 września 2005".

 

Forum Geoprodukt

Forum Geoprodukt

Geopark Kielce oraz KGOiG zapraszają na II Ogólnopolskie Forum Geo-Produkt 2016 pt.: Warsztaty: "GEO-PRODUKT - od pomysłu do realizacji".

Więcej

Kurs pilotów wycieczek

KGOiG jest organizatorem szkolenia pilotów wycieczek trwającego osiem semestrów w ramach studiów na kierunku Turystyka i Rekreacja.

Więcej