Mikroseismické monitorování skalních svahů v norských fjordech

Nestabilní skalní svah v lokalitě Åknes

Sesuvy skalních svahů ve fjordech mohou způsobit materiální škody i ztráty na životech a představují vážné riziko pro místní obyvatele i turisty. Například ve fjordech v západním Norsku přišlo v minulém století následkem tří velkých sesuvů skalních masivů a následných vln tsunami o život 175 lidí. V současné době je monitorována lokalita Åknes v oblasti Møre og Romsdal, kde byl v roce 1985 objeven pomocí geologického mapování nestabilní skalní svah. Extenzometrická měření prokázala jeho porušenost četnými mikrotrhlinami a sesuvný pohyb s průměrnou rychlostí 4 cm/rok. Geologická, geodetická a geofyzikální měření provedená v létě 2004 pak odhalila, že celkový objem nestabilní části skalního masivu je odhadem 40–70 milionů kubických metrů a v některých místech byly naměřeny sesuvné pohyby až 15 cm/rok. Náhlé utržení a zřícení skalního masivu do vod fjordu by tak mohlo vybudit lokální vlny tsunami ohrožující blízké vesnice i nákladní a turistickou lodní dopravu.

Monitorování seismicity

Svah je nepřetržitě monitorován v reálném čase firmou NORSAR pomocí extenzometrů a sítě seismických stanic. Seismická síť je složena z 8 třísložkových 4,5 Hz geofonů GS11D od firmy Geospace, rozmístěných na ploše 250 × 150 m. Sběr dat zajišťuje 24kanálový digitizér opatřený časovým signálem z GPS. Systém je napájen bateriemi nabíjenými dieselovým generátorem. Data jsou přenášena telemetricky do 13 km vzdálené vesnice Hellesylt a dále po internetu do zpracovatelského centra firmy NORSAR v Kjeller. Systém sběru dat započal v listopadu 2005 a pracuje s minimem výpadků. Záznamy mikrootřesů jsou nahrávány ve spouštěném režimu se vzorkovací frekvencí 1 kHz a denně se průměrně přenese přibližně 250 MB dat. Spolehlivost přístrojů osazených na svahu a přenosu dat je velmi důležitá, protože v případě poruchy je oblast dostupná pouze pomocí helikoptéry.

Zpracování dat a detekce mikrootřesů

Hlavním úkolem zpracovatelského centra je detekovat v seismických záznamech lokální mikrootřesy spojené s praskáním skalního masivu a sledovat jejich četnost v čase. Sesuvný pohyb skalního masivu s ustálenou rychlostí je doprovázen stabilní četností mikrootřesů s drobnými denními či sezonními variacemi. Pokud by se ovšem pohyb masivu začal zrychlovat a spěl k náhlému utržení, počet mikrootřesů by významně narůstal a zpracovatelské centrum by muselo spustit systém včasného varování. Zpracování nepřetržitého toku velkého množství dat si tak vynucuje provoz v plně automatizovaném režimu s využitím pokročilých algoritmů na detekci a identifikaci mikrootřesů.

Informace o projektu spolupráce

Dlouhodobé sledování stability skalního masivu v lokalitě Åknes je zajišťováno výzkumnou organizací NORSAR, Kjeller, Norsko, jež se zaměřuje na sledování a výzkum seismicity v Norsku. Vývoj algoritmů na automatickou detekci mikrootřesů je prováděn ve spolupráci s Geofyzikálním ústavem AV ČR v rámci evropského projektu 7. rámcového programu Advanced industrial microseismic monitoring (AIM) řešeného v období 2009–2013. Tento projekt je zaměřen na spolupráci seismologických akademických pracovišť s průmyslovými partnery při sledování a analýze mikroseismicity ve společensky a průmyslově významných lokalitách. Z akademických institucí se projektu účastní Geofyzikální ústav AV ČR v Praze, jenž je hlavním koordinátorem, dále Ústav struktury a mechaniky hornin AV ČR v Praze a Geofyzikální ústav SAV v Bratislavě. Průmyslovými partnery jsou NORSAR (Kjeller, Norsko), Progseis (Trnava, Slovensko), ESG (Kingston, Kanada) a IMS (Stellenbosch, Jihoafrická republika). Z dalších úkolů řešených v projektu lze jmenovat např. výzkum seismicity v Malých Karpatech na Slovensku a výzkum důlních otřesů v rudném dole Pyhäsalmi ve Finsku, v hlubinném zlatém dole Moab Khotsong v Jihoafrické republice a ve zlatém a měděném dole Cadia- Ridgeway v Austrálii. V rámci projektu se realizovaly v Geofyzikálním ústavu AV ČR roční stáže tří postdoktorandů z Francie, Itálie a Kanady.

Zdroje

Obrázky a základní informace o sesuvu skalního masivu v Åknes v Norsku jsou převzaty z webové stránky firmy NORSAR.