Zastosowanie satelitarnej interferometrii radarowej do identyfikacji mobilności form solnych centralnej Polski na przykładzie wysadu solnego Inowrocław

• Autorzy: Piątkowska A. , Surała M. , Perski Z. , Graniczny M.

Warianty tytułu

EN

Application of the SAR interferometric methods to identify the mobility of the salt structures in central Poland on the example of the salt diapir in Inowrocław

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Wysad solny Inowrocław jest typową formą geologiczną dla regionu Wysoczyzny Kujawskiej, znajdującej się w centralnej Polsce. W ujęciu regionalnym obszar wysadu solnego Inowrocławia jest genetycznie związany z tektoniką blokową podłoża kompleksu permskiego, która była jednym z ważniejszych czynników inicjujących i warunkujących dźwiganie się antyklin solnych ku górze. Strefy tektoniczne, zakorzenione w głębokim podłożu, kontynuują się ku warstwom przypowierzchniowym, wykazując do dziś aktywność tektoniczną. Aktywność ta wpływa na zachowanie się terenu bezpośrednio w otoczeniu wysadu solnego Inowrocław. W zaprezentowanych badaniach wykorzystano dane pozyskane w technice persistent scatterer interferometry (PSI), w celu zbadania zależności pomiędzy pionowymi ruchami terenu a wykształceniem strukturalno-geologicznym wysadu solnego oraz wykształceniem powierzchni morfologicznej podłoża osadów czwartorzędu. Badania były prowadzone w wymiarze lokalnym (wysad solny Inowrocław) oraz regionalnym (fragmenty antyklin solnych Inowrocławia, Gopła, Barcina i Góry). Stwierdzono proste zależności pomiędzy ukształtowaniem powierzchni terenu i podłoża czwartorzędu a mapą przedstawiającą rozkład wartości ruchów pionowych. Przypuszcza się, iż mechanizm mobilności terenu nad wysadem solnym Inowrocław związany jest ze współczesną aktywnością halotektoniczną, a za wypiętrzanie lub osiadanie terenu odpowiedzialnych jest wiele różnych czynników. Są to między innymi: litologia (np. reakcja czapy gipsowej z wodami podziemnymi różnych poziomów, powodująca zwiększenie objętości skały lub, przez utratę wilgoci, osiadanie kompleksu gipsowego), tektonika (uskoki, tektonika solna), wpływ eksploatacji górniczej oraz zmiany poziomu wód gruntowych. Przybliżone wartości przemieszczeń terenu w rejonie wysadu solnego i w rejonie pobliskich struktur solnych określają wyniki badań interferometrii satelitarnej PSI. Wyznaczenie stref aktywnych tektonicznie dzięki przeprowadzonej szczegółowej analizie geologiczno-strukturalnej pozwoliło określić charakter stwierdzonych ruchów. W procesie podnoszenia i osiadania terenu dopatrzono się również związków z naturalnymi, współczesnymi procesami halotektoniki. Zaprezentowane wyniki badań pokazują wagę i potencjał wykorzystania metody PSI oraz technik satelitarnej interferometrii radarowej do badania ruchów masowych w rejonie struktur solnych.

EN

The presence of salt structures in the Inowrocław area of the Kujawy region constitutes the geological setting, which is typical for lowlands of Central Poland. In the regional aspect salt structure in the Inowrocław area is genetically connected with block tectonic of the subsurface of Permian complex. It was one of the most important factor initiating uplift of the salt anticlines. Tectonic zones, rooted in the deep substratum show activity till the present times. This activity influences at the configuration of the terrain surface in the vicinity of the Inowrocaw salt diapir. Persistent scatterer interferometry (PSI) method was applied for studying relationships between vertical movements of the earth surface and structural – geological development of the Inowrocław diapir as well as morphological surface of Quaternary substratum. These investigations were carried out in the local scale (around Inowrocław salt diapir) and regional (fragments of the salt anticlines of Inowrocław, Gopło, Barcin and Góra). Simple relationships were confirmed between shape of the terrain relief and Quaternary substratum and map of the distribution of the vertical movements. It is assumed that mechanism of the terrain mobility above Inowrocław salt diapir is connected with contemporary halotectonic activity. However, for the uplift and subsidence of this area are responsible many other factors. There are as follow: lithology (reactions between gypsum cap and groundwater of different horizons, leading to increase of rock volume or lose of moisture content of the gypsum complex, and finally – subsidence), tectonics (faults and halotectonic phenomena), impact of mining exploitation and changes of groundwater levels. Results of analysis of PSI data show approximate values of ground movements in this area. Active tectonic zones determined during detailed geological – structural analysis enabled to better understanding of the character of ground movements. The relationship between ground movements and contemporary halotectonic phenomena was observed, too. Presented data show big potential of the PSI radar satellite methodology for investigation and analysis of ground movements at the areas of salt structures.

Słowa kluczowe

PL

interferometria satelitarna; struktury solne; wysad Inowrocław

EN

satellite interferometry; salt structures; Inowrocław salt diapir

• Wydawca: Państwowy Instytut Geologiczny - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego
• Rocznik: 2012
• Tom: nr 452
• Strony: 237--244
• Opis fizyczny: Bibliogr. 32 poz., il.

Twórcy

autor

Piątkowska A.

• Państwowy Instytut Geologiczny – Państwowy Instytut Badawczy, ul. Rakowiecka 4, 00-975 Warszawa

autor

Surała M.

• Państwowy Instytut Geologiczny – Państwowy Instytut Badawczy, ul. Rakowiecka 4, 00-975 Warszawa

autor

Perski Z.

• Państwowy Instytut Geologiczny – Państwowy Instytut Badawczy, Oddział Karpacki, ul. Skrzatów 1, 31-560 Kraków

autor

Graniczny M.

• Państwowy Instytut Geologiczny – Państwowy Instytut Badawczy, ul. Rakowiecka 4, 00-975 Warszawa

Bibliografia

• [1] BARANIECKA D.M., 1975 — Zależności wykształcenia osadów czwartorzędowych od struktur i dynamiki podłoża w środkowej części Niżu Polskiego. Z badań czwartorzędu w Polsce. Biul. Inst. Geol., 288, 16: 5-97.
• [2] BARANIECKA D.M., 1980 — Geneza elementów wklęsłych powierzchni podłoża czwartorzędu na obszarze wału kujawskiego i niecki warszawskiej. Biul. Ist. Geol., 322, 24: 31-64.
• [3] BRZEZIŃSKI M., 2009 — Objaśnienia do Szczegółowej Mapy Geologicznej Polski 1:50 000, arkusz Inowrocław. Centr. Arch. Geol. PIG-PIB, Warszawa.
• [4] DADLEZ R., 1980 — Mapa tektoniczna cechsztyńsko-mezozoicz- nego kompleksu strukturalnego na Niżu Polskim w skali 1:500 000. Państw. Inst. Geol., Warszawa.
• [5] DADLEZ R., MAREK S. 1974 — Budowa geologiczna Polski. Tektonika: 280-304. Państw. Inst. Geol., Warszawa.
• [6] MAREK S., PAJCHLOWA M., 1997 – Epikontynentalny perm i mezozoik w Polsce. Pr Państw Inst. Geol., 153.
• [7] DADLEZ R., MAREK S., POKORSKI J., 2000 — Mapa geologiczna Polski bez utworów kenozoiku, 1:1 000 000. Państw. Inst. Geol., Warszawa.
• [8] FERRETTI A., PRATI C., ROCCA F., 2001 — Permanent Scauerers in SAR Interferometry. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 39, 1: 8-20.
• [9] GRANICZNY M., 1989 — Fotolineamenty i ich znaczenie geologiczne. Instr. Met. Bad. Geol., 50.
• [10] GRANICZNY M., BOVENGA F., KOWALSKI Z., PERSKI Z., PIĄTKOWSKA A., SURAŁA M., UŚCINOWICZ S., WASOWSKI J., ZDANOWSKI A., 2011 — Problematyka wykorzystania interferometrii satelitarnej w badaniach geologicznych. Biul. Państw Inst. Geol., 446: 53-64.
• [11] HARDY H.R., Jr. LANGER M., 1984 — The mechanical behavior of salt. Trans Tech Publications. Proceedings of the First Conference sponsored by the Pennsylvania State University, Rock Mechanics Laboratory.
• [12] HOOPER A., 2008 — A multi-temporal InSAR method incorporating both persistent scatterer and small baseline approaches. Geophys. Res. Letters, 35, L16302.
• [13] HUANYIN Y., GUANG L., PERSKI Z., HUADONG G., 2011 — Satellite radar reveals land subsidence over coal mines: 3 ss. SPIE Newsroom.
• [14] JEZIORSKI J., 1995 — Objaśnienia do Szczegółowej Mapy Geologicznej Polski 1:50 000, arkusz Gniewkowo. Centr. Arch. Geol. PIG-PIB, Warszawa.
• [15] KRAWCZYK A., PERSKI Z., HANSSEN R., 2007 — Application of ASAR interferometry for motorway deformation monitoring. ESA ENVISAT Symposium, Montreux, Switzerland, 23-27 April 2007.
• [16] KUHN F., 2011 — Ground motion detection using persistent scatter interferometry – Berlin case study. Terrafirma User Workshop, Essen, March 22, 2011.
• [17] LANARI R., 2003 — Small baseline DIFSAR techniques for earth surface deformation analysis. Third International Workshop on ERS SAR Interferometry, 'FRINGE 03', Frascati, Italy, 1-5 Dec 2003.
• [18] LISTKOWSKA H., 1991 — Objaśnienia do Szczegółowej Mapy Geologicznej Polski 1:50 000, arkusz Pakość. Centr. Arch. Geol. PIG-PIB, Warszawa.
• [19] PERSKI Z., MRÓZ M., 2007 — Zastosowanie metod interferometrii radarowej InSAR do badania naturalnych ruchów powierzchni terenu w Polsce. Projekt Geo-In-SAR, application of SAR interferometric (InSAR) methods for the study of natural earth surface displacements in Poland. Geo-In-SAR Project. Archiwum Fotogrametrii, Kartografii i Teledetekcji, 17b: 613-624.
• [20] PERSKI Z., KRAWCZYK A., MARINKOVIC P., 2008 — Satelitarna interferometria radarowa (InSAR) wysokiej rozdzielczości z wykorzystaniem danych TerraSAR-X. W: XVI Ogólnopolskie Sympozjum Naukowe „Geoinformacja obrazowa w świetle aktualnych potrzeb", Międzyzdroje 15-17 października 2008.
• [21] PERSKI Z., HANSSEN R., 2005 — The interpretation of bam fault kinematics using Envisat SAR interferometric data. Proceedings of FRINGE OS workshop, Frascati Italy, 28 Nov - 02 Dec 2005, ESA SP-610 CD-ROM.
• [22] PERSKI Z., 2010 — Kompleksowa analiza interferogramów. W: Geneza i charakterystyka zagrożenia sejsmicznego w Górnośląskim Zagłębiu Węglowym (red. W.M. Zuberek, K. Jochymczyk): 41-45. Wyd. U. Śl., Katowice.
• [23] PIĄTKOWSKA A., 1989 — Analizy fotogeologiczna rejonu Kujaw. Centr. Arch. Geol. PIG-PIB, Warszawa.
• [24] PIĄTKOWSKA A., 2003 — Cechsztyńsko-mezozoiczny kompleks strukturalny Kujaw w świetle cyfrowej analizy danych teledetekcyjnych. Instr. Met. Bad. Geol., 57: 1-59.
• [25] PIĄTKOWSKA A., 2007 — Remote Sensing methods for morphotectonic analysis of salt structures. Schriftenereihe der Deutschen Gesellschaft fur Creowissenchafen. Heft 53 Geo-Pomerania Szczecin. Geology cross-bordering the Western and Eastern European Platform. Joint Meeting DGG-PTG.
• [26] PIĄTKOWSKA A., GRANICZNY M., SURAŁA M., PERSKI Z., 2011 — Application of SAR interferometric methods to identify the mobility of the area above salt diapir in Inowrocław City. Kujawy region (Poland). Abstract - FRINGE 2011, Workshop 19-23 September 2011 (ESA-ESRIN) Frascati, Rome.
• [27] POPIOŁEK E., HEJMANOWSKI R., KRAWCZYK A., PERSKI Z., 2002 — Application of Satellite Radar Interferometry to the examination of the areas of mining exploitation. Surface Mining Braunkohle & Other Minerals, 54, 1: 74-82.
• [28] REFICE A., BOVENGA F., PASQUARIELLO G., DENORA D., DOLORES FIDELIBUS M., SPILOTRO G., 2011 — Bulging of the salt dome of Lesina Marina (Gargano, Southern Italy) revealed by DInSAR techniques. Geoph. Res., Abstracts. 13, EGU General Assembly.
• [29] SENI S.J., JACKSON M.P.A., 1983 — Evolution of salt structures, East Texas diapir province; Part 1, Sedimentary record of halokinesis. Am. Assoc. Petrol. Geol. Bull., 67, 8: 1219-1244.
• [30] TARKA R., 1992 — Tektonika wybranych złóż soli w Polsce na podstawie badań mezostrukturalnych. Pr. Państw. Inst. Geol., 137.
• [31] WASOWSKI J., SINGHROY V., BOVENGA F., 2005 — Using different satellite radar sensors and InSAR techniques for monitoring slope deformations W: Proceedings of the conference Mass movement hazard in various environments: 38-40. Kraków.
• [32] WROTEK K., 1993 — Objaśnienia do Szczegółowej Mapy Geologicznej Polski 1:50 000, arkusz Złotniki Kujawskie. Centr. Arch. Geol. PIG-PIB, Warszawa.