An inversion of Rayleigh waves dispersion curves as a tool to recognize the bedrock depth in Chorzów Stary, Poland

• Autorzy: Mendecki M. J. , Zuberek W.M. , Hrehorowicz P. , Jarek Sz.

Identyfikatory

DOI

10.2478/ctg-2012-0005

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Identification of a bedrock beneath soft cover is one of the most important task in engineering geology. The location of boundary-overburden information may be used by investors, builders and municipal authorities to design an infrastructure or land-use plans. In such issues the application of appropriate geophysical methods is useful. However, in urban zones and areas characterized by subsurface soft layer the usage of certain methods (eg.: seismic refraction) is not advisable. The passive method of Refraction Microtremor (ReMi) can fulfill its tasks in the relatively difficult urban environment. The vertical S-wave velocity profiles were carried out as a result of inversion of Rayleigh wave dispersion curves obtained from ReMi method. The change of S-wave velocities allowed to distinguish shallow geological layers in the area of Chorzów Stary. Preliminary measurements allowed to identify the Carboniferous bedrock at a depth of 14-18 m what has been confirmed by resistivity imaging. Furthermore, unconsolidated deposits are also recognized and the seismic results show a good correlation with the available geological information and resistivity imaging data.

PL

Rozpoznanie zalegania sztywnego podłoża pod warstwą luźnych osadów jest jednym z ważniejszych zagadnień w geologii inżynierskiej. Informacja o położeniu granicy podłożenadkład wykorzystana może zostać przez inwestorów, inżynierów budowlanych lub władze gmin do projektowania właściwych konstrukcji lub planowania zagospodarowania przestrzennego. W takich sytuacjach przydatne stają się rozwiązania jakie proponują właściwe metody geofizyczne. Jednakże w strefach zurbanizowanych oraz charakteryzujących się luźnymi warstwami przypowierzchniowymi zastosowanie niektórych metod (np.: sejsmiki refrakcyjnej) nie jest wskazane. Metoda refrakcji mikrodrgań ReMi (pasywna) spełnia swoje zadania w tych względnie trudnych warunkach. W wyniku inwersji krzywych dyspersyjnych fal Rayleigha otrzymano pionowe zmiany prędkości fali S, co pozwoliło na rozróżnienie warstw geologicznych. W rejonie Chorzowa Starego przeprowadzono wstępne pomiary, które pozwoliły na rozpoznanie zalegania podłoża karbońskiego na głębokości ok. 15 m. Wydzielone warstwy w strefie osadów luźnych wykazały także dobrą korelację z dostępną informacją geologiczną oraz pomiarami inwersyjnego obrazowania oporności.

Słowa kluczowe

EN

ambient seismic noise; ReMi; resistivity imaging; bedrock-overburden boundary; Chorzów Stary

PL

szum sejsmiczny; ReMi; obrazowanie oporności; granica podłoże-nadkład; Chorzów Stary

• Wydawca: De Gruyter
• Czasopismo: Contemporary Trends in Geoscience
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 1, iss. 1
• Strony: 39--44
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Mendecki M. J.

• Faculty of Earth Science, University of Silesia, Bedzinska Str. 60, 41-200 Sosnowiec

autor

Zuberek W.M.

• Faculty of Earth Science, University of Silesia, Bedzinska Str. 60, 41-200 Sosnowiec

autor

Hrehorowicz P.

• Faculty of Earth Science, University of Silesia, Bedzinska Str. 60, 41-200 Sosnowiec

autor

Jarek Sz.

• Faculty of Earth Science, University of Silesia, Bedzinska Str. 60, 41-200 Sosnowiec

Bibliografia

• 1. Benjumea B., Macau A., Gabàs A., Bellmunt F., Figueras S., Cirés J. (2011) Integrated geophysical profiles and H/V microtremor measurements for subsoil characterization. Surface Geophysics, 9, 413-425
• 2. Boiero D., Socco L.V. (2011) The meaning of surface wave dispersion curves in weakly laterally varying structures. Near Surface Geophysics, 9, 561-570
• 3. Dal Moro G., Pipan M., Gabrielli P. (2007) Rayleigh wave dispersion curve inversion via genetic algorithms and marginal posterior probability density estimation. Journal of Applied Geophysics, 61, 39-55
• 4. Hamimu L., Safani J., Nawawi1 M. (2011) Improving the accurate assessment of a shear-wave velocity reversal profile using joint inversion of the effective Rayleigh wave and multimode Love wave dispersion curves. Near Surface Geophysics, 9, 1-14
• 5. Lai, C.G., Rix, G.J. (1998) Simultaneous inversion of Rayleigh phase velocity and attenuation for near-surface site characterization. Georgia Institute of Technology, School of Civil and Environmental Engineering, Report No.GITCEE/GEO-98-2, July 1998, 258 pp.
• 6. Loke, M.H., Acwort, I. and Dahlin, T. (2003) A comparison of smooth and blocky inversion methods in 2-D electrical imaging surveys. Exploration Geophysics 34(3), 182-187.
• 7. Loke, M.H. (2004) Tutorial: 2-D and 3-D electrical imaging surveys in: www.geoelectrical.com.
• 8. Louie J.N. (2001) Faster, Better: Shear-Wave Velocity to 100 Meters Depth from Refraction Microtremor Arrays. Bulletin of the Seismological Society of America, 91, 2, 347-364
• 9. Nakamura Y. (1989) A method for dynamic characteristics estimation of subsurface using microtremor on the ground surface. Quarterly Report of Railway Technical Research Institute, 30, 1, 25-33
• 10. Ramillien G. (2001) Genetic algorithms for geophysical parameter inversion from altimeter data. Geophys. J. Int. 147, 393-402
• 11. Rudzki, M. (2002) The use of electrical resistivity method to detect subsurface antropogenic object, Publis. Inst. Geophys. Pol. Acad. Sc., M. 25 (313), (in Polish).
• 12. SeisImager/SWTM Manual (2009) Geometrics, Inc.
• 13. Schön, J.H. (1996) Physical Properties of rocks, Pergamon.
• 14. Strobbia C., Laake A., Vermeer P., Glushchenko A. (2011) Surface waves: use them then lose them. Surface-wave analysis, inversion and attenuation in land reflection seismic surveying. Near Surface Geophysics, 9, 503-514
• 15. Teleford, W.M., Geldart, L.P. and Sheriff, R.E. (1990) Applied Geophysics, 2nd ed. Cambridge University Press, Cambridge.
• 16. Wyczółkowski J. (1957) The Detailed Geological Map of Poland, scale 1:50 000, sheet Zabrze, M34-62A, Geological Institute, Warsaw (in polish)
• 17. Xia J., Miller R.D., Park C.B. (1999) Estimation of near-surface shear-wave velocity by inversion of Rayleigh waves. Geophysics, 64, 3, 691-700

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.