• Geofizyka  i  jej  rola  w  naukach  o  Ziemi  – 

wprowadzenie

• Własności fizyczne minerałów i skał

• Przegląd metod geofizycznych

• Grawimetria

• Metody sejsmiczne

• Magnetyka

• Metody geoelektryczne

 

 

METODA OPORNOŚCIOWA

Wykorzystywany 

parametr 

fizyczny: 

oporność 

właściwa

Zakres wykorzystania:

• Poszukiwania złóż węglowodorów

• Regionalne badania geologiczne

• Poszukiwania złóż mineralnych

• Badania inżynierskie

• Badania hydrogeologiczne

• Detekcja pustek podziemnych

• Detekcja obszarów zanieczyszczeń

• Lokalizacja pogrzebanych obiektów metalowych

• Badania archeologiczne

 

 

METODA OPORNOŚCIOWA

• Podstawy teoretyczne

• Metodyka pomiarów i interpretacji

• Przykłady zastosowań

 

 

METODA OPORNOŚCIOWA

• Podstawy teoretyczne

• Metodyka pomiarów i interpretacji

• Przykłady zastosowań

 

 

METODA OPORNOŚCIOWA

• Metoda  opornościowa  opiera  się  na  zjawisku 

modyfikowania  przepływu  prądu  przez  obiekty 
geologiczne  (bądź  „antropogeniczne”  –  będące 
efektem  działalności  człowieka)  charakteryzujące 
się  oporem  właściwym  odmiennym  od  oporu 
właściwego skał otaczających

• Pierwsze  opornościowe  badania  geoelektryczne 

przeprowadził Conrad Schlumberger w Normandii 
w roku 1912

 

 

METODA OPORNOŚCIOWA

• Przewodność  elektryczna  skał  -  zdolność  do 

przewodzenia prądu elektrycznego

• Oporność skał

 – odwrotność przewodności

 

 

METODA OPORNOŚCIOWA

• Przepływ  prądu  w  znakomitej  większości  skał 

związany  jest  z  obecnością  roztworów  wodnych, 
gdyż większość minerałów jest izolatorami

• Jedynie  minerały  metaliczne  oraz  minerały  ilaste 

zachowują się jak przewodniki

• W  związku  z  częstą  obecnością  wody  w  skałach 

(co  jest  pochodną  ich  porowatości)  własności 
elektryczne  skał  zależą  tak  od  własności 
elektrycznych minerałów tworzących skał jak i od:

 procentowej zawartości roztworów wodnych

 składu chemicznego roztworów wodnych

 stężenia roztworów wodnych

 temperatury roztworów wodnych

 

 

METODA OPORNOŚCIOWA

• Oporność  jest  bardzo  zmiennym  parametrem, 

mogącym  osiągać  różne  wartości  nawet  w 
obrębie tej samej warstwy geologicznej

• oporność  danej  formacji  skalnej 

zmniejszają

 

wszelkie  procesy  prowadzące  do  powstania  w  jej 
obrębie szczelin i porów, którymi mogą migrować 
roztwory wodne:

 rozwój uskoków

 rozpuszczanie

 wietrzenie

 

 

METODA OPORNOŚCIOWA

• oporność  danej  formacji  skalnej 

zwiększają

 

wszelkie  procesy  prowadzące  do  redukcji 
porowatości:

 kompakcja

 metamorfizm

 wytrącanie się kalcytu i krzemionki w przestrzeni 

porowej skał (tj. zjawisko cementacji)

 

 

METODA OPORNOŚCIOWA

• Podstawy teoretyczne

• Metodyka pomiarów i interpretacji

• Przykłady zastosowań

 

 

METODA OPORNOŚCIOWA

• W  przypadku  górotworu  homogenicznego  (tj. 

charakteryzującego  się  jednorodnym  oporem  – 
przypadek 

czysto 

teoretyczny) 

pomiary 

geoelektryczne  bez  względu  na  konfigurację 
systemu pomiarowego dadzą jednorodne wartości

• W 

przypadku 

rzeczywistego 

górotworu 

charakteryzującego  się  zmiennością  oporności 
oraz występowaniem lokalnych ciał zaburzających 
pomiary geoelektryczne można wykorzystać do:

 określenia  zmian  oporności  w  obrębie  badanych 

serii skalnych

 lokalizacji ciał zaburzających

 

 

METODA OPORNOŚCIOWA

• Na  potrzeby  badań  opornościowych  opracowano 

szereg układów pomiarowych, które składają się z 
dwóch podstawowych elementów:

 para elektrod zasilających (AB)

 para elektrod pomiarowych (MN)

• W  trakcie  prac  pomiarowych  mierzone  są 

następujące wartości:

 natężenie prądu w obwodzie zasilającym AB

 spadek napięcia w obwodzie pomiarowym MN

 rozmiary całego układu pomiarowego

 

 

METODA OPORNOŚCIOWA

• Najczęściej wykorzystywane układy (konfiguracje) 

pomiarowe to:

 układ Wennera

 układ gradientowy

 układ Schlumbergera

 układ jednobiegunowy (pole-dipole)

 układ dipolowy (dipole-dipole)

 

 

METODA OPORNOŚCIOWA

• Celem  geoelektrycznych  badań  opornościowych 

jest  identyfikacja  poziomych  i  pionowych  granic 
zmian oporności skał.

• Biorąc  to  pod  uwagę,  metody  opornościowe 

dzielimy na:

1. sondowania elektryczne 
2. profilowania elektryczne

 

 

METODA OPORNOŚCIOWA

• Sondowania  elektryczne

  opierają  się  na 

wykorzystaniu 

różnicy 

oporu 

właściwego 

następujących po sobie w pionie warstw.

• Wzrastająca  w  trakcie  sondowania  rozpiętość 

obwodu 

elektrycznego 

tworzonego 

przez 

instalację  elektryczną  i  skałę  powoduje,  iż 
sondowanie  obejmuje  coraz  głębsze  warstwy 
geologiczne o różnym oporze.

• Mierząc  zmiany  oporu  zachodzące  w  trakcie 

sondowań oraz geometrię systemu pomiarowego 
można określić pionową zmienność opornościową 
badanego ośrodka skalnego

 

 

METODA OPORNOŚCIOWA

• Profilowania elektryczne

 wykorzystują różnice 

oporu  właściwego  kontaktujących  ze  sobą 
utworów 

geologicznych 

wzdłuż 

wybranego 

kierunku obserwacji (profilu)

• Podstawowe  układy  pomiarowe  w  trakcie 

opornościowych profilowań elektrycznych to:

 układ Schlumbergera

 układ Wennera

 

 

METODA OPORNOŚCIOWA

• Dobór 

metodyki 

i 

konkretnego 

systemu 

pomiarowego 

zależy  od 

lokalnej 

budowy 

geologicznej  badanego  obiektu  i  jego  położenia 
w przestrzeni:

 jeśli  spodziewamy  się  granic  generalnie 

poziomych  bądź  połogich  to  wykorzystujemy 
metodę sondowań

 jeśli  spodziewamy  się  generalnie  granic 

pionowych  bądź  stromych  to  wykorzystujemy 
metodę profilowań

 

 

METODA OPORNOŚCIOWA

• Podstawy teoretyczne

• Metodyka pomiarów i interpretacji

• Przykłady zastosowań

 

 

METODA OPORNOŚCIOWA

Geoelektryczne  badania  opornościowe  znajdują 

szerokie  zastosowanie  w  różnego  rodzaju 
płytkich badaniach geologicznych:

• identyfikacja stref uskokowych

• zagadnienia hydrogeologiczne

• ochrona środowiska

• zagadnienia geotechniczne – archeologia

• lokalizacja podziemnych pustek

• geotermia

Wiele  z  tych  zagadnień  ma  szereg  punktów 

wspólnych.

 

 

METODA OPORNOŚCIOWA

Geoelektryczne  badania  opornościowe  znajdują 

szerokie  zastosowanie  w  różnego  rodzaju 
płytkich badaniach geologicznych:

• identyfikacja stref uskokowych

• zagadnienia hydrogeologiczne

• ochrona środowiska

• zagadnienia geotechniczne – archeologia

• lokalizacja podziemnych pustek

• geotermia

Wiele  z  tych  zagadnień  ma  szereg  punktów 

wspólnych.

 

 

METODA OPORNOŚCIOWA

Strefy uskokowe

:

• są 

często 

związane 

z 

mineralizacją 

/ 

okruszcowaniem  i  dlatego  ich  identyfikacja  jest 
istotna w trakcie poszukiwań złożowych

• stanowią drogi migracji wód

• mogą  być  związane  z  ryzykiem  wystąpienia 

lokalnych  ruchów  tektonicznych  (reaktywacja 
uskoku)

 

 

METODA OPORNOŚCIOWA

Geoelektryczne  badania  opornościowe  znajdują 

szerokie  zastosowanie  w  różnego  rodzaju 
płytkich badaniach geologicznych:

• identyfikacja stref uskokowych

• zagadnienia hydrogeologiczne

• ochrona środowiska

• zagadnienia geotechniczne – archeologia

• lokalizacja podziemnych pustek

• geotermia

Wiele  z  tych  zagadnień  ma  szereg  punktów 

wspólnych.

 

 

METODA OPORNOŚCIOWA

Metody  opornościowe  są  na  szeroką  skalę 

wykorzystywane 

w 

problematyce 

hydrogeologicznej:

 poszukiwania wód pitnych w skałach porowatych

 poszukiwania 

wód 

pitnych 

w 

skałach 

szczelinowatych

 wyznaczania  stref  mieszania  się  wód  słodkich  i 

zasolonych

 

 

• Porowate  piaskowce,  piaski,  żwirowce  i  żwiry  po 

nasyceniu  wodą  mają  znacznie  niższą  oporność 
niż  otaczające  je  nieprzepuszczalne  iły  i  gliny 
(np. doliny wcięte w obręb glin polodowcowych i 
wypełnione piaskami i żwirami)

Wykorzystanie badań elektroopornościowych do 

identyfikacji warstw wodonośnych

 

 

• W 

przypadku 

skał 

szczelinowatych 

zidentyfikowanie  lokalnych,  na  ogół  liniowych 
zmian  oporności  może  wskazać  na  koncentrację 
stref spękanych a tym samym na obecność wód 
podpowierzchniowych

• Badania dotyczące stref uskokowych i zagadnień 

hydrogeologicznych 

mają 

szczególnie 

duż 

zastosowanie  w  obszarach,  gdzie  podłoże 
zbudowane jest z masywnych skał krystalicznych 
przykrytych  niewielkiej  miąższości  pokrywą 
osadową  zbudowaną  z  generalnie  młodych 
(współczesnych) 

utworów 

(pokrywa 

zwietrzelinowa)

Wykorzystanie badań elektroopornościowych do 

identyfikacji wodonośnych stref uskokowych

 

 

• W  przypadku  mieszania  się  wód  zasolonych 

(znacznie podwyższona oporność) i wód słodkich 
(niższa  oporność)  badania  opornościowe  mogą 
pozwolić  na  określenie  zasięgu  zasolonych  wód, 
zanieczyszczających zbiorniki wód słodkich

• Badania  takie  służyć  mogą  do  identyfikacji  tak 

naturalnych  nagromadzeń  wód  zasolonych  jak  i 
wód  zasolonych  migrujących  związanych  z 
działalnością człowieka

Wykorzystanie badań elektroopornościowych do 

identyfikacji kontaktu wód słodkich i zasolonych

 

 

METODA OPORNOŚCIOWA

Geoelektryczne  badania  opornościowe  znajdują 

szerokie  zastosowanie  w  różnego  rodzaju 
płytkich badaniach geologicznych:

• identyfikacja stref uskokowych

• zagadnienia hydrogeologiczne

• ochrona środowiska

• zagadnienia geotechniczne – archeologia

• lokalizacja podziemnych pustek

• geotermia

Wiele  z  tych  zagadnień  ma  szereg  punktów 

wspólnych.

 

 

Wykorzystanie badań elektroopornościowych do 

problemów związanych z ochroną środowiska

• W  związku  z  gwałtowną  industrializacją  wielu 

regionów Ziemi dramatycznie wzrasta zagrożenie 
zanieczyszczenia  naturalnego  środowiska  przez 
różnego rodzaju  substancje chemiczne

• W  razie  awarii  zbiorników  takich  substancji  do 

wód  podpowierzchniowych  mogą  się  dostać 
znaczne  ilości  trujących  i  toksycznych  związków 
chemicznych,  które  mogą  spowodować  zupełną 
destrukcję poziomów wodonośnych

 

 

• Wysypisko  odpadów  komunalnych  w  Nowym  Sączu 

ulokowane  jest  w  starym  wyrobisku  po  wydobyciu 
gliny (Antoniuk i Mościcki, 2000).

• W  związku  z  brakiem  informacji  o  miąższości 

(grubości)  wysypiska  oraz  o  charakterze  skał 
występujących  w  jego  podłożu  wykonano  badania 
geoelektryczne.

• Ich  celem  było  stwierdzenie  ewentualnych  stref 

nieszczelności  w  obwałowaniu  wysypiska,  przez 
które szkodliwe odcieki mogły infiltrować na obszary 
otaczające.

• Zastosowano metodą opornościową, gdyż odcieki są 

bardzo wysoko zmineralizowane i charakteryzują się 
niską opornością.

Wykorzystanie badań elektroopornościowych do 

problemów związanych z ochroną środowiska

 

 

• W  otoczeniu  nieczynnego  wysypiska  odpadów 

komunalnych  w  miejscowości  Niedźwiedź  koło 
Mszany 

Dolnej 

przeprowadzono 

badania 

elektrooporowe 

celem 

identyfikacji 

miejsc 

potencjalnych 

odcieków, 

niebezpiecznych 

dla 

potoku Poręba (Antoniuk i Mościcki, 2000).

• Stwierdzono występowanie strefy infiltracji odcieków 

skierowanej w stronę potoku

Wykorzystanie badań elektroopornościowych do 

problemów związanych z ochroną środowiska

 

 

• Badania  wykonane  w  Świnoujściu  miały  na  celu 

prześledzenie  rozchodzenia  się  zasolonych  wód 
podziemnych (Twarogowski, 2000).

• Świnoujście  ulokowane  jest  na  nizinie  nadmorskiej, 

zbudowanej z piasków holoceńskich tworzących trzy 
systemy wydm, oraz z torfowisk.

• Powierzchnia  terenu  rozcięta  jest  licznymi  rowami 

melioracyjnymi, w których przy sztormowej pogodzie 
może pojawić się słona woda.

• Utwory  kredy  zawierają  również  poziomy  wód 

zasolonych,  niedostatecznie  odizolowanych  od 
wodonośnych poziomów czwartorzędowych

Wykorzystanie badań elektroopornościowych do 

problemów związanych z ochroną środowiska

 

 

METODA OPORNOŚCIOWA

Geoelektryczne  badania  opornościowe  znajdują 

szerokie  zastosowanie  w  różnego  rodzaju 
płytkich badaniach geologicznych:

• identyfikacja stref uskokowych

• zagadnienia hydrogeologiczne

• ochrona środowiska

• zagadnienia geotechniczne – archeologia

• lokalizacja podziemnych pustek

• geotermia

Wiele  z  tych  zagadnień  ma  szereg  punktów 

wspólnych.

 

 

• Do 

zagadnień 

geotechnicznych 

zaliczamy 

wszelkie  problemy  związane  z  konstrukcją 
budynków i identyfikacją ich pozostałości

• Do  tego  typu  problematyki  zaliczyć  można 

również poszukiwanie obiektów archeologicznych 
– pozostałości historycznych budynków

• Pozostałości  pogrzebanych  budynków  na  ogół 

charakteryzują  się  wyższą  opornością  niż  ich 
otoczenie,  co  pozwala  na  wykorzystanie  metod 
opornościowych do ich identyfikacji

Wykorzystanie badań elektroopornościowych do 

problemów geotechnicznych

 

 

METODA OPORNOŚCIOWA

Geoelektryczne  badania  opornościowe  znajdują 

szerokie  zastosowanie  w  różnego  rodzaju 
płytkich badaniach geologicznych:

• identyfikacja stref uskokowych

• zagadnienia hydrogeologiczne

• ochrona środowiska

• zagadnienia geotechniczne – archeologia

• lokalizacja podziemnych pustek

• geotermia

Wiele  z  tych  zagadnień  ma  szereg  punktów 

wspólnych.

 

 

Wykorzystanie badań elektroopornościowych do 

lokalizacji podziemnych pustek

• Podziemne 

pustki 

wypełnione 

powietrzem 

działają  jak  izolatory  (powietrze  nie  przewodzi 
prądu elektrycznego) i charakteryzują się wysoką 
opornością

• Podziemne 

pustki 

wypełnione 

gliną 

charakteryzują się niskimi oporami gdyż gliny są 
generalnie dobrymi przewodnikami

 

 

METODA OPORNOŚCIOWA

Geoelektryczne  badania  opornościowe  znajdują 

szerokie  zastosowanie  w  różnego  rodzaju 
płytkich badaniach geologicznych:

• identyfikacja stref uskokowych

• zagadnienia hydrogeologiczne

• ochrona środowiska

• zagadnienia geotechniczne – archeologia

• lokalizacja podziemnych pustek

• geotermia

Wiele  z  tych  zagadnień  ma  szereg  punktów 

wspólnych.

 

 

Wykorzystanie badań elektroopornościowych do 

zagadnień geotermicznych

• Identyfikacja  anomalnych  stref  pola  cieplnego 

oraz  podziemnych  stref  akumulacji  anomalnie 
gorących  wód  mają  podstawowe  znaczenie  dla 
geotermii

• Oporność  wody  maleje  wraz  ze  wzrostem 

temperatury i tym samym badania opornościowe 
mogą  być  wykorzystywane  do  identyfikacji 
obszarów  istotnych  ze  względu  na  potencjał 
geotermalny