2. Przestrzenna zmienność warunków deformacji górotworu w rejonie siodła głównego wyznaczona
2.4. Podsumowanie wyników
Analiza rozmiarowych parametrów uskoków z rejonu siodła głównego pozwoliła na stwierdzenie w badanej populacji licznych struktur różniących się geometrią i mechanizmem wzrostu od uskoków typu kruchego. Zauważono, że parametry
zróżnico-wania geometrii uskoków mogą stanowić kryte-rium regionalnego podziału rejonu badań na obszary, w których uskoki cechuje podobny sto-pień odmienności od idealnych uskoków typu kru-chego. Uznano, że zaobserwowane odmienności zostały wywołane zachowaniami podatnymi góro-tworu w okresie jego deformacji. Stopień kompen-sacji przemieszczeń na uskokach przez zachowania podatne górotworu jest zróżnicowany w skali rejo-nu badań. Na podstawie analizy terytorialnej para-metrów uskoków wyodrębniono obszary o małej podatności deformowanego ośrodka skalnego, zlo-kalizowane w południowym skrzydle uskoku kłod-nickiego i występujące na przemian obszary o średniej i dużej podatności odkształcanego góro-tworu w rejonie samego siodła głównego.
24 2. Przestrzenna zmienność warunków deformacji górotworu w rejonie siodła głównego wyznaczona...
Rys. 2.14. Zróżnicowanie przestrzenne wartości eliptyczności uskoków w obszarze badań wyznaczone na drodze matematycznej:
wartości eliptyczności charakteryzujące wyodrębnione obszary stanowią średnie arytmetyczne eliptyczności występujących w nich uskoków (por. ta-bela 2.1); pozostałe objaśnienia jak na rys. 2.13
Rys. 2.15. Lokalizacja epicentrów zdarzeń sejsmicznych o energii od 1× 105J do 9× 105J, odnotowanych w okresie od 3.01.1987 r.
do 13.04.2001 r. w obszarze prezentowanych badań parametrów rozmiarowych i eliptyczności uskoków
W obszarach, w których ośrodek skalny wyka-zywał małą podatność w czasie powstawania usko-ków, deformacja spowodowała jego znaczne znisz-czenie. Ówczesne zniszczenie ośrodka sprawia, że aktualnie w miejscach tych można się spodziewać dużej liczby zjawisk sejsmicznych o niewielkich energiach (rejestrowanych przez aparaturę pomia-rową, ale niegroźnych dla wyrobisk i powierzchni terenu). W obszarach, w których w świetle przepro-wadzonej analizy warunki deformacji cechowały się większą podatnością, odkształcany ośrodek skalny został zniszczony w mniejszym stopniu.
Można się tam obecnie spodziewać zdarzeń sej-smicznych o magnitudach większych niż w par-tiach górotworu charakteryzujących się małą warto-ścią obliczonej eliptyczności. Wyzwalanie wyso-kich energii w ogniskach zlokalizowanych na uskokach występujących w tych obszarach następu-je w wyniku opóźnienia relaksacji i związanej z nim kumulacji naprężeń w ośrodku skalnym. Po-twierdzenie takiej prognozy można znaleźć na ma-pach rozmieszczenia w badanym rejonie epicen-trów zdarzeń sejsmicznych o energiach rzędu 105J (rys. 2.15) i 107J (rys. 2.16) w latach 1987—2001.
Zróżnicowanie warunków deformacji górotworu w rejonie siodła głównego, określone na podstawie badań geometrii uskoków, wykazuje dobrą korela-cję z innymi cechami tej części GZW przewi-dzianymi przez model sejsmotektoniczny (między innymi z przebiegiem i kinematyką strefy podwyż-szonej aktywności tektonicznej, dynamiką zlokali-zowanej w sąsiedztwie struktury sejsmogenicznej oraz położeniem skupisk występowania silnych wstrząsów górniczych).
Oczekuje się, że wdrożenie metody wskazywa-nia obszarów zróżnicowanego zachowawskazywa-nia się
de-formowanego ośrodka skalnego w obrębie stref podwyższonej aktywności tektonicznej i sejsmicz-nej pozwoli na zwiększenie dokładności prognozo-wania zagrożenia sejsmicznego w GZW.
Literatura
BAILEYW.R., WALSHJ.J., MANZOCCHIT., 2005: Fault popula-tions, strain distribution and basement reactivation in the East Pennines Coalfield. J. Struct. Geol., 27, s. 913—928.
BARNETTJ.A.M., MORTIMERJ., RIPPONJ.H., WALSHJ.J., W AT-TERSON J., 1987: Displacement geometry in the volume containing a single normal fault. Am. Ass. Petrol. Geol.
Bull., 71, s. 925—937.
CHILDSC., NICOLA., WALSH J.J., WATTERSONJ., 2003: The growth and propagation of synsedimentary faults: a 3-D perspective. J. Struct. Geol., 25, s. 633—648.
IDZIAK A., TEPER L., ZUBEREK W.M., 1999: Sejsmiczność a tektonika Górnośląskiego Zagłębia Węglowego. Katowi-ce, Uniwersytet Śląski.
LISEK A., TEPER L., 2004: Analiza rozmiarowych paramet-rów uskoków w KWK „Staszic”; klucz do interpretacji ewolucji strefy uskokowej. W: Materiały 27. Sympozjum nt.
„Geologia formacji węglonośnych Polski”. Kraków, s. 93—98.
MARRET R., ALLMENDINGER R.W., 1991: Estimates of strain due to brittle faulting: sampling of fault populations.
J. Struct. Geol., 13, s. 735—738.
NICOL A., WALSH J.J., WATTERSON J., BRETAN P.G., 1995:
Three — dimensional geometry and growth of conjugate normal faults. J. Struct. Geol., 17, s. 847—862.
RIPPONJ.H., 1985: Contoured patterns of the throw and hade of normal faults in the Coal Measures (Westphalian) of north-east Derbyshire. Proc. Yorks. Geol. Soc., 45, s. 147—161.
TEPERL., 1998: Wpływ nieciągłości podłoża karbonu na sej-smotektonikę północnej części Górnośląskiego Zagłębia Węglowego. Katowice, Uniwersytet Śląski.
2.4. Podsumowanie wyników 25
Rys. 2.16. Lokalizacja epicentrów zdarzeń sejsmicznych o energii od 1× 107J do 9× 107J, odnotowanych w okresie od 3.01.1987 r.
do 13.04.2001 r. w obszarze prezentowanych badań parametrów rozmiarowych i eliptyczności uskoków
4 — Geneza...
TEPERL., LISEKA., 2006: Analysis of displacement geometry:
A tool for identifying kinematic type of fault. Publs. Inst.
Geophys. Pol. Acad. Sci., M-29 (395), s. 119—130.
WALSHJ.J., WATTERSONJ., 1988a: Analysis of the relationship between displacements and dimension of faults. J. Struct.
Geol., 10, s. 239—247.
WALSH J.J., WATTERSON J., 1988b: Dips of normal faults in British Coal Measures and other sedimentary sequences.
J. Geol. Soc. Lond., 145, s. 859—873.
WALSH J.J., WATTERSON J., 1989: Displacement gradient on fault surfaces. J. Struct. Geol., 11, s. 307—316.
WALSH J.J., WATTERSONJ., 1990: New methods of fault pro-jection for coal mine planning. Proc. Yorks. Geol. Soc., 48, s. 209—219.
Lesław Teper, Anna Lisek 26 2. Przestrzenna zmienność warunków deformacji górotworu w rejonie siodła głównego wyznaczona...
3.1. Pomiary przemieszczeń w technologii statycznej GPS
3.1.1. Wstęp
Badania sejsmologiczne wstrząsów o wysokich energiach, które są prowadzone na terenie Górno-śląskiego Zagłębia Węglowego, wskazują na ich ścisły związek z budową geologiczną tego obszaru.
Potwierdzeniem tezy o tektonicznym i eksploata-cyjnym charakterze wstrząsów może być wykona-nie długoterminowych badań geodynamicznych, prowadzonych na lokalną i regionalną skalę. Inter-pretacja tego rodzaju badań w rejonach prowadze-nia intensywnej eksploatacji górniczej jest bardzo trudna, ze względu na występowanie dużych prze-mieszczeń, wywołanych przez podziemną eksploa-tację górniczą. Z tego powodu badania geodyna-miczne wykonywane techniką GPS w rejonach pro-wadzenia eksploatacji górniczej powinny zostać uzupełnione dodatkowo o szczegółowe badania geologiczne, sejsmologiczne oraz satelitarną inter-ferometrię radarową. Jednakże odprężenie górotwo-ru wywołane przez eksploatację górniczą może po-wodować wyzwolenie istniejących naprężeń tekto-nicznych. Kluczowe znaczenie w kompleksowej interpretacji danych ma bardzo dokładne rozpozna-nie geologiczne, wynikające z prowadzenia prac górniczych.
Obecnie do pomiaru deformacji na terenie całego świata rutynowo stosuje się technikę pomia-rów statycznych GPS, która zapewnia milimetrową dokładność określenia położenia punktów. Ze względu na rodzaj występujących deformacji — za-równo niewielkich przemieszczeń wywołanych na-prężeniami tektonicznymi, jak i dużych przemiesz-czeń będących następstwem eksploatacji górniczej, do ich interpretacji niezbędny jest długi okres
ob-serwacji. W najbliższym otoczeniu Górnośląskiego Zagłębia Węglowego pomiary deformacji techniką GPS wykonywane są w Sudetach (np. BOSY i in., 2006). We wschodniej części GZW oraz na terenie Małopolski pomiary deformacji prowadzone były przez zespół profesora W. Górala (GÓRAL, S ZEW-CZYK, 2004; GÓRAL i in., 2005). Badania geodyna-miczne przeprowadzano również w Tatrach (C ZAR-NECKI i in., 2003) oraz Pieninach (CZARNECKI, 2004). Publikacje te należy traktować jako przy-kładowe. Na terenie centralnej części Górnego Śląska, gdzie intensywnie wydobywano węgiel ka-mienny, pomiary deformacji w ujęciu geodyna-micznym nie miały miejsca. Wykonywano jedynie cykliczny pomiar sieci niwelacyjnej GIGANT.
W niniejszym rozdziale przedstawiono wstępne wyniki pomiarów przemieszczeń prowadzonych w technologii statycznej GPS ośmiu punktów poło-żonych na terenie Górnośląskiego Zagłębia Węglo-wego.
3.1.2. Lokalizacja badań
Punkty pomiarowe rozmieszczono na różnych jednostkach geologicznych Górnośląskiego Za-głębia Węglowego — na niecce głównej, siodle głównym oraz w rejonie synkliny Bytomia. Linia pomiarowa obejmująca 8 punktów biegnie od Świerklańca na północy, przez Piekary, Rudę Śląską, aż za Mikołów i ma w przybliżeniu prze-bieg południkowy. Przecina duże dyslokacje, w tym uskok kłodnicki. Pomiary na niej prowadzo-no od 2005 r. W 2007 r. linia pomiarowa została przedłużona na południe za uskok książęcy. Lokali-zację punktów pomiarowych ilustruje rys. 3.20, na którym równocześnie przedstawiono podsumowa-nie wyników badań.