1. GRANICA GEOLOGICZNA – jest to linia przecięcia się powierzchni oddzielającej 2 wydzielenia geologiczne z powierzchnią terenu.
Przebieg granic = intersekcja (najczęściej).
Aby móc poprowadzić granice geologiczne, trzeba znać WYDZIELENIA.
2. Konstruowanie TABELI WYDZIELEŃ.
W terenie - kartujemy wydzielenia własne, na podstawie LITOLOGII,
- potem przyporządkowujemy je formalnym wydzieleniom STRATYGRAFICZNYM.
OPISY wydzieleń muszą pozwalać na odróżnienie ich od innych.
KOLEJNOŚĆ wydzieleń – w zasadzie stratygraficzna (+ odmiany facjalne).
NUMERACJA wydzieleń - najpierw własna (numery), potem zwykle symbole literowe zgodne z instrukcją.
3. PROWADZENIE GRANIC GEOLOGICZNYCH
Granice geologiczne na mapie rysujemy W TERENIE (wyjątkiem – interpretacja zdjęć lotniczych).
Granice PEWNE i PRZYPUSZCZALNE.
4. Granice geologiczne w STARSZYM PODŁOŻU.
Kartujemy wydzielenia litologiczne (litologia + proponowana stratygrafia).
Przebieg granic geologicznych w terenie wyznaczamy na podstawie:
- obserwacji morfologicznych (związku rzeźby terenu z litologią skał podłoża),
- obserwacji geobotanicznych, użytkowania gruntów itp.
- KARTOWANIA ZWIETRZELIN utworów starszego podłoża.
Metody graficznego przedstawiania zwietrzelin na mapie.
5. Granice geologiczne w utworach czwartorzędowych.
WYDZIELENIA w czwartorzędzie = litologiczne + morfologiczno-genetyczne, obserwacje głównie geomorfologiczne.
Granice geologiczne w utworach czwartorzędowych:
- pewne granice,
- mniej pewne wydzielenia (stratygrafia).
Kwestia następstwa wiekowego utworów czwartorzędowych.
Najczęstsze wydzielenia w utworach czwartorzędowych:
- gliny zwałowe (moreny czołowe i denne), residua glin zwałowych,
- piaski fluwioglacjalne (sandry, ozy, kemy), piaski wysokiego zasypania,
- iły zastoiskowe,
- aluwia - kartuje się tarasy (krawędź i jej wysokość + opis litologii), starorzecza i ślady po nich, odsypy. Silnie zróżnicowane litologicznie: piaski, żwiry, torfy, namuły, mady,
- piaski eoliczne - pola piasków przewianych i wydmy,
- utwory przystokowe – deluwia,
- zwietrzeliny in situ.
6. ZASADA SUPERPOZYCJI przy rysowaniu granic na mapie = młodsze granice ścinają starsze (stąd kolejność rysowania granic).
7. POZOSTAŁE OBSERWACJE GEOLOGICZNE.
Obserwacje GEOLOGICZNO-INŻYNIERSKIE:
Rejestracja WSPÓŁCZESNYCH PROCESÓW GEOLOGICZNYCH:
- powierzchniowe ruchy masowe: osuwiska, spełzywanie, soliflukcja, zerwy darniowe.
- działalność niszcząca i budująca wody, wiatru, procesy krasowe.
Rejestracja SZKÓD GÓRNICZYCH I BUDOWLANYCH.
Obserwacje HYDROGEOLOGICZNE:
Rejestracja przejawów WÓD PODZIEMNYCH NA POWIERZCHNI TERENU:
- źródła (lokalizacja, rodzaj, wydajność, temperatura), wysięki i młaki.
Przejawy WÓD PODZIEMNYCH W WYROBISKACH - poziom nawiercony i ustalony.
Pomiary GŁĘBOKOŚCI ZWIERCIADŁA WODY W STUDNIACH:
- pomiary w okresie stabilnego poziomu wód,
- dane o cechach wody,
- dane o wahaniach zwierciadła.
Obserwacje SUROWCOWE.
Obserwacje SOZOLOGICZNE.
8. Typowe OKAZY i PRÓBKI - numery okazów, metryczki, próby orientowane.
ZAŁĄCZNIKI DO MAPY GEOLOGICZNEJ. INSTRUKCJE. MATERIAŁY KURSOWE
MAPA GEOLOGICZNA - np. arkusz Szczegółowej Mapy Geologicznej Polski 1:50 000 składa się z:
1 - mapy geologicznej z objaśnieniami,
2 - przekroju geologicznego,
3 - profilu litologiczno-stratygraficznego,
4 - tekstu objaśniającego.
1. PRZEKRÓJ GEOLOGICZNY:
- przebiega wyjątkowo wzdłuż linii prostej, częściej - łamanej (przez otwory wiertnicze),
- w miarę możliwości prostopadle do struktur geologicznych (lub w Q – do granic form geomorfologicznych),
- dla starszego podłoża powinien być rysowany bez przewyższenia (są wyjątki),
- przewyższenie (do 25x) stosowane jest głównie w przekrojach czwartorzędowych,
- barwy i numery wydzieleń są zgodne z mapą i profilem litologiczno-stratygraficznym.
2. PROFIL LITOLOGICZNO - STRATYGRAFICZNY musi być zgodny z przekrojem geologicznym (następstwo wiekowe, miąższości, kontakty).
Zawiera on także ogniwa, które nie odsłaniają się na powierzchni oraz ma wyróżnione granice erozyjne i tektoniczne.
Jego lewa krawędź jest prosta i obok niej umieszczone są objaśnienia stratygraficzne (czasem w formie uproszczonej tabeli stratygraficznej).
Prawa krawędź przedstawia schematyczny profil odpornościowy występujących w nim utworów, a obok znajduje się szczegółowy opis litologii i podane są miąższości poszczególnych
ogniw.
Na profilu utwory czwartorzędowe są przedstawiane jako nierozdzielone - dlatego zwykle sporządza się dodatkowo:
SCHEMAT WYSTĘPOWANIA UTWORÓW CZWARTORZĘDOWYCH, ukazujący wszelkie możliwe wzajemne kontakty tych utworów.
3. TEKST OBJAŚNIAJĄCY jest zwykle osobną broszurką. W jego skład wchodzą zwykle następujące rozdziały (np. dla Szczegółowej Mapy Geologicznej Polski 1:50 000):
I. WSTĘP - położenie arkusza, realizacja i dokumentacja mapy, wykonane badania.
Wskazanie pozycji literatury w porządku stratygraficznym lub problemowym.
II. UKSZTAŁTOWANIE POWIERZCHNI TERENU - geomorfologia.
III. BUDOWA GEOLOGICZNA.
1. Stratygrafia. Syntetyczne omówienie utworów występujących na powierzchni terenu (powierzchni podczwartorzędowej), oraz przedstawionych na przekrojach i profilach.
2. Tektonika i rzeźba podłoża czwartorzędu. Tu: neotektonika i glacitektonika.
3. Rozwój budowy geologicznej + tabela litologiczno-stratygraficzna.
Rozdział powinien odnosić się jedynie do obszaru arkusza, pomijając informacje o charakterze regionalnym i podręcznikowym.
IV. PODSUMOWANIE:
- najważniejsze wyniki badań i nowe ujęcia zagadnień,
- nierozwiązane problemy geologiczne.
V. LITERATURA.
4. INSTRUKCJE:
- instrukcja do Szczegółowej Mapy Geologicznej Polski 1:50 000,
- instrukcja Kursu Kartowania Geologicznego.
5. MATERIAŁY WYKONYWANE NA KURSIE KARTOWANIA GEOLOGICZNEGO.
- notatnik terenowy,
- mapa geologiczna dokumentacyjna, skala 1:10 000,
- objaśnienia do mapy geologicznej dokumentacyjnej, przekroju geologicznego i schematu występowania utworów czwartorzędowych,
- mapa dokumentacyjna prac technicznych, skala 1:10 000,
- przekrój geologiczny, skala 1:10 000,
- profil litologiczno-stratygraficzny, skala 1:10 000,
- mapa geologiczna konturowa, skala 1:10 000,
- dokumentacja graficzna wybranych punktów dokumentacyjnych,
- karty wybranych punktów dokumentacyjnych.
- schemat występowania utworów czwartorzędowych,
oraz inne załączniki, wykonywane w miarę potrzeby.
FOTOINTERPRETACJA GEOLOGICZNA – ZDJĘCIA LOTNICZEI. TELEDETEKCJA – podziały:
- według długości fali promieniowania elektromagnetycznego,
- metody pasywne i aktywne,
- według metody rejestracji obrazu:
fotograficzne,
telewizyjne,
skaning (analogowe i cyfrowe),
- ze względu na nośnik aparatury rejestrującej – lotnicza i satelitarna.
- podział tematyczny: m.in. → teledetekcja geologiczna, fotogeologia
(fotogeologia = fotointerpretacja geologiczna i fotogrametria geologiczna).
II. ZDJĘCIA LOTNICZE.
1. Geometria pojedynczego zdjęcia lotniczego. Rzut środkowy. Przesunięcia radialne.
Skala zdjęcia.
2. Zdjęcie lotnicze a mapa - rzut środkowy a ortogonalny.
3. Klasyczne kamery lotnicze: formaty zdjęć, ramka zdjęcia, znaczki tłowe, obiektywy.
Filmy (czarno- białe panchromatyczne, uczulone na podczerwień, barwne, spektrostrefowe).
Rozdzielczość obrazów fotograficznych.
Kamery cyfrowe, skanery.
4. Stereoskopowe zdjęcia lotnicze.
Zasada widzenia stereoskopowego - baza oczna.
Pokrycie terenu zdjęciami lotniczymi - szeregi, naloty.
Stereogram - zdjęcie lewe i prawe, baza stereogramu - przewyższenie stereoskopowe.
Stereoskop.
Geometria stereogramu - punktowe pomiary wysokości.
Fotogrametria lotnicza - mapy poziomicowe. Ortofotomapa.
Współczesne metody wizualizacji obrazów stereoskopowych i możliwości pomiarowe.
5. Fotogrametria naziemna. Fototeodolit. „Stereoszkice”.
III. FOTOINTERPRETACJA GEOLOGICZNA = odczytywanie treści geologicznej ze zdjęć lotniczych.
1. Analizujemy:
- rzeźbę terenu:
- związki morfologii z litologią,
- sieć drenażu,
- fototony związane z geologią,
- pokrycie roślinnością i zagospodarowanie terenu.
- strukturę,
- teksturę.
Zwykle analizujemy wszystkie czynniki łącznie.
Odmienna specyfika analizy starszego podłoża i utworów czwartorzędowych.
2. Etapy fotointerpretacji.
3. Ogólne zasady fotointerpretacji:
- starszego podłoża:
skały osadowe,
skały magmowe,
skały metamorficzne,
tektonika fałdowa,
tektonika nieciągła,
- utworów czwartorzędowych:
pochodzenia glacjalnego i fluwioglacjalnego,
pochodzenia rzecznego i eolicznego.
4. Najczęściej stosowane wydzielenia fotointerpretacyjne.
Klucze fotointerpretacyjne.
5. Strona manualna fotointerpretacji – wykonywanie większych opracowań.
Fotomozaika (i skorowidz),
interpretacja co 2-go zdjęcia,
zgrywanie styków między interpretowanymi zdjęciami,
zgrywanie styków między szeregami,
przenoszenie wyników fotointerpretacji na mapę.
TELEDETEKCJA SATELITARNA
1.Satelity z serii LANDSAT:
LANDSAT 1, 2, 3:
orbita 900 km, nachylona pod kątem 990 do równika,
obraz 185 x 185 km,
powtarzalność zdjęć co 18 (9) dni, o stałej godzinie czasu słonecznego (942),
urządzenia rejestrujące:
RBV - 3 kamery TV = pasma (band): 1,2,3 - zielony, czerwony, bliska IR,
Landsat 3 - 2 szerokopasmowe kamery,
MSS - skaner wielospektralny = 4 pasma: 4 - zielony, 5 - czerwony, 6 i 7 – bliska IR.
Zdolność rozdzielcza 79 m, obraz 185 x 185 km złożony z 7,5 mln. pikseli,
każde pasmo rejestrowane w 64 odcieniach szarości.
LANDSAT 4 – 7:
orbita 705 km, późniejsza godzina rejestracji, częstsza powtarzalność - co 16 (8) dni,
obraz 183 x 170km,
skaner TM (Thematic Mapper) - 7 pasm: 1,2,3 - światło widzialne, 4,5,7 -bliska IR (7 - specjalnie do rozróżniania skał – 2,08-2,35 mm), 6 - IR termalna.
Zdolność rozdzielcza Landsat’a 4: pasma 1 - 5 i 7 = 30 m (IR termalna 120 m), w następnych satelitach 20 m i mniejsza (oprócz IR termalnej).
Rejestracja każdego pasma w 256 odcieniach szarości (obraz = 35 mln. pikseli na pasmo).
Landsat 7 (1999) – skaner ETM+ - 8 pasm
(panchromatyczne, 6 pasm światła widzialnego, IR termalna),
rozdzielczość odpowiednio 15, 30 i 60 m, 1 obraz = 3,8 GB.
Standardowe materiały z Landsat’a: taśmy, negatywy, odbitki. Zamawianie materiałów.
Źródła internetowe: m.in. Earth Science Data Interface (ESDI): http://glcfapp.umiacs.umd.edu:8080/esdi/index.jsp
2. Inne satelity teledetekcyjne:
SPOT 1 (1986 – 1990, reaktywowany 1993), SPOT 2 (1990 - ): SPOT 3: (1993-1996),
SPOT 4: (1998 -), SPOT 5 (2002 -)
Skaner HRV: 2 pasy skanowania o szerokości 60 km każdy,
2 warianty pracy - panchromatyczny i wielospektralny (rozdzielczość 10 i 20 m),
pasma: zielone, czerwone, bliska IR i średnia IR,
możliwość wykonywania zdjęć stereoskopowych (SPOT 5 - także wzdłuż orbity).
IRS-1c: (Indie, 1995) – 4-pasmowy skaner o rozdzielczości 20 m (panchromatycznie – 10 m). Razem z IRS-1d (1997) 12-dniowy cykl powtarzalności obrazów.
Od 2005 IRS = Cartosat 1, 2 (2007), 2A (2008) - wzrost rozdzielczości - 2,5 - 0,8 m.
Cartosat 3 (2009?) - rozdzielczość 25 cm.
RESURS-01 3 (Rosja, 1994) pas 600 km, rozdzielczość 170 m (IR termalna 680 m), także skaner o dużej rozdzielczości (45 m), RESURS-DK 1 (2006) 0,9 i 1,5 m.
TERRA. (USA + Japonia), 24.02.2000, w ramach programu EOS (Earth Observing System),
m.in. skaner ASTER (Advanced Spaceborne Thermal Emission and Reflection Radiometer),
14 pasm, rozdzielczość 15 – 90 m/piksel, 3 subsystemy:
WNIR = Visible and Near IR: pasma 1, 2, 3,
SWIR = Shortwave IR: pasma 4 - 9,
TIR = Thermal IR: pasma 10 - 14.
Satelity o dużej rozdzielczości obrazu – Ikonos, Quick Bird, OrbView, GeoEye.
(komercyjne, konsorcjum Orbimage + SpaceImaging, od 2006 = GeoEye).
Rozdzielczość poniżej 1 m (GeoEye 1 = 41 cm) w paśmie panchromatycznym, obrazy wielospektralne o nieco mniejszej rozdzielczości (GeoEye 1 = 1,6 m)
Współczesne tendencje w teledetekcji satelitarnej. Mikrosatelity.
Obrazy satelitarne w Internecie: Google Earth, WorldWind (NASA), GLCF (Global Land Cover Facility).
Wyszukiwarki obrazów satelitarnych: DESCW, EOLI-SA, GLCF .
3. GEOLOGICZNA INTERPRETACJA obrazów satelitarnych.
Duży obszar (do kilkudziesięciu tys. km2) na 1 obrazie = łatwa interpretacja sieci drenażu, regionalnych struktur tektonicznych.
Cyfrowy zapis obrazów + wielospektralność = możliwości przetwarzania obrazu,
kompozycje barwne (także w barwach fałszywych) + możliwość stosowania „indeksów” (prostych operacji arytmetycznych pomiędzy poszczególnymi kanałami) = niekiedy możliwa czytelność litologii.
Czytelność struktur tektonicznych:
struktury fałdowe - czytelne na podstawie ich intersekcyjnego przebiegu.
Struktury nieciągłe = lineamenty.
Lineament (W.H.Hobbs 1904) = możliwa do zinterpretowania cecha liniowa powierzchni (lub ich kompozycja), zorientowana na pewnych odcinkach prostoliniowo (lub lekko
krzywoliniowo) i odzwierciedlająca prawdopodobnie pewne zjawiska w podłożu.
Geologiczne uwarunkowania lineamentów.
Struktury pierścieniowe (koliste) = prawdopodobnie ślady dawnego wulkanizmu lub kraterów uderzeniowych (metamorfizmu uderzeniowego?).
OBRAZY SATELITARNE I RADAROWE - lotnicze i satelitarne.
Radar bocznego wybierania (SLAR). Rozdzielczość poprzeczna i podłużna; syntetyczna apertura (SAR) - rozdzielczość radarów lotniczych do 1 m.
Radary satelitarne. Radary satelitarne na promach kosmicznych (SIR) - rozdzielczość rzędu kilkudziesięciu m. Satelity radarowe: Almaz, ERS 1 (1991- 1999), JERS-1 (1992 - 1996), Radarsat 1 i ERS-2 (1995), Radarsat 2 (2004).
Stosowane pasma (długości fal): k ≈ 1 cm, x ≈ 3 cm, c ≈ 5 cm, s ≈ 7 cm, l ≈ 25 cm, p > 30 cm
Różne kierunki polaryzacji wiązki (pionowy V, poziomy H).
Różne pasma + kierunki polaryzacji = możliwość tworzenia kompozycji barwnych.
Różne kąty nachylenia wiązki = możliwość tworzenia obrazów stereoskopowych.
Charakterystyka obrazów radarowych - różnice między lotniczymi i satelitarnymi.
Na obrazach radarowych nie są widoczne: chmury, zamglenia i wegetacja, przy niektórych pasmach (o większej długości fal) – również zwietrzeliny. Dobrze czytelna rzeźba terenu.
Mniejszy kąt padania wiązki = lepsza czytelność rzeźby, ale większe martwe pola.
Kierunek nalotu i jego wpływ na czytelność rzeźby terenu.
Rozpraszanie, odbijanie i pochłanianie wiązki przez różnego rodzaju powierzchnie - wpływ własności dielektrycznych powierzchni.
Zniekształcenia w obrazowaniu stoków.
GEOLOGICZNA INTERPRETACJA OBRAZÓW RADAROWYCH:
- interpretacja rzeźby terenu = jej związków z litologią i tektoniką (jak w fotointerpretacji),
- mikrorelief = możliwość interpretacji litologii.
SATELITARNA INTERFEROMETRIA RADAROWA (InSAR),
Persistent Scatterer Interferometry (PSI, PSinSAR).
Radary „naziemne” – GPR (Ground Penetrating Radar) = płytka geofizyka, przydatne głównie w badaniach podłoża zwietrzelin, w archeologii itp.
Obrazy TERMALNE: lotnicze i satelitarne.
Badania LUMINESCENCJI: FLD, Luminex.
Techniki LASEROWE - LIDAR = Light Detecting And Ranging.
Cyfrowe modele rzeźby terenu - DEM = Digital Elevation Model. DTM = Digital Terrain Model. Sposoby sporządzania DEM..
Misja SRTM (Shuttle Radar Topographic Mission), SRTM - 3, SRTM - 1.
Podstawy geologicznej interpretacji DEM.
...