3. Sekce věd o Zemi
- Mozaika litosféry Evropy - geofyzikální modely hluboké stavby kontinentů a jejich vývoje (Geofyzikální ústav)
- Magnetizmus hornin a jeho využití při studiu životního prostředí (Geofyzikální ústav)
- Zvětrávací a erozní toky arzenu ve hmotnostní bilanci na malém povodí (Geologický ústav)
- Hydrotermální silicifikace v okrajových zónách oháreckého příkopu a její vztah k tektonice a vulkanismu (Geologický ústav)
- Gigantismus fosilních pulců žáby Palaeobatrachus (neogén, Německo) (Geologický ústav)
- Celkový obraz dlouhodobých globálních změn horní atmosféry (Ústav fyziky atmosféry)
- Vliv sluneční aktivity na atmosférickou cirkulaci (Ústav fyziky atmosféry)
- Protonová teplotní anisotropie ve slunečním větru (Ústav fyziky atmosféry)
- Vliv ukončení hlubinné těžby uhlí na životní prostředí (Ústav geoniky)
- Zlepšování vlastností horninového masivu injektážemi (Ústav geoniky)
- Geografie malých měst (Ústav geoniky)
- Oxykarbidová skla s kobaltovými částicemi, připravená na bázi polymethyl(fenyl)siloxanů a ftalátu kobaltnatého (Ústav struktury a mechaniky hornin)
- Kreslení map isoseist metodou kriging (Ústav struktury a mechaniky hornin)
- Geopolymery pro rekonstrukci historického královského paláce v Ctesiphonu (arabsky Al-Mada´in) v Iráku (Ústav struktury a mechaniky hornin)
3.1 Mozaika litosféry Evropy - geofyzikální modely hluboké stavby kontinentů a jejich vývoje
V. Babuška, J.Plomerová
Pevný obal Země - litosféra, tvořený kůrou a nejsvrchnější částí pláště, zasahuje do hloubek 60 až 250 km. Topografie rozhraní litosféry s hlubší, plastickou částí zemského tělesa (obr.) je tedy mnohem výraznější než topografie zemského povrchu. Přitom však vývoj svrchního i spodního reliéfu pevného zemského obalu spolu souvisí, neboť procesy, které probíhají po více než 4 miliardy let na povrchu Země jsou do značné míry odrazem procesů v hloubce. I když geofyzika poznává hlavně současnou stavbu a složení naší planety, modelujeme i její vývoj "zapsaný" ve složitých strukturách litosféry. Jedním ze zdrojů informace je seismická tomografie, která využívá vlastnosti šíření vln zemským tělesem. Důležité je i studium směrové závislosti rychlostí seismických vln - jejich anizotropie. Získané výsledky ukazují na složitou mozaiku bloků pevného zemského obalu s výrazně nestejnorodou kůrou a systematicky orientovanou vnitřní stavbou plášťové části litosféry Evropy [1]. Tato stavba vznikla dlouhodobým vzájemným přirůstáním mikrokontinentů a horninových komplexů z oceánských zdrojů a odráží tak geodynamické cykly deskové tektoniky. Model lze aplikovat jak na nejstarší část evropské litosféry ve Skandinávii [2], tak i na geologicky nejmladší oblasti Středozemí [3], kde procesy deskové tektoniky probíhají i v současné době.
Model mocnosti litosféry střední Evropy odvozený ze statických členů relativních reziduí - odchylek v časech šíření teleseismických vln P vzhledem k referenčnímu radiálnímu modelu Země. BM - Český masív, MC - Francouzský centrální masív, RM - Rýnský masív, PB - Panonská pánev, MP - Moesijská platforma, TESZ - Trans-Evropská sutura.
Babuška, V. and Plomerová J., 2006. European mantle lithosphere assembled from rigid microplates with inherited seismic anisotropy. Phys. Earth Planet Inter., 158, 264-280, doi:10.1016/J.pepi.2006.01.010.
Plomerová, J., Babuška, V., Hyvonen, T., Vecsey, L., Kozlovskaya, E., Raita, T., and SSTWG, 2006. Proterozoic-Archean boundary in the upper mantle of eastern Fennoscandia as seen by seismic anisotropy. J. Geodyn. 41, 400-410.
Plomerová, J., Margheriti, L., Park, J., Babuška, V., Pondrelli, S., Vecsey, L., Piccinini, D., Levin, V., Baccheschi, P., and Salimbeni, S, 2006. Seismic Anisotropy beneath the Northern Apennines (Italy): Mantle Flow or Lithosphere Fabric? Earth Planet. Sci. Lett. 247, 157-170.
3.2 Magnetizmus hornin a jeho využití při studiu životního prostředí
E. Petrovský, A. Kapička, H. Fialová
V rámci studia magnetických vlastností hornin, zejména pak antropogenních částic produkovaných průmyslovou činností, jsme ve spolupráci s kolegy z Polska (Zabrze) a Rakouska (Leoben) dokončili rozsáhlé studium svrchních a spodních půd v různých oblastech Polska, Rakouska a ČR. Poukázali jsme na odlišnosti magnetických vlastností půd v závislosti na geologickém podloží, charakteru a intenzitě průmyslové činnosti v dané oblasti, jakož i na možnosti magnetického odlišení dominantních litogenních a antropogenních příspěvků. Podrobně jsme analyzovali více než 600 vertikálních profilů rozložení magnetické susceptibility v půdách a vytipovali celkem sedm charakteristických průběhů, které odráží význam litogenního a antropogenního příspěvku k mineralogickému složení různých typů půd.
Ve spolupráci s kolegy z Německa (Tuebingen) a Bulharska (Sofia) jsme pak dokončili systematický výzkum magnetických vlastností sedimentů z řečiště Vltavy a půd z jejího bezprostředního okolí. Výsledkem je "magnetická" mapa prakticky celého toku Vltavy, na které lze rozlišit oblastí s výrazným magnetickým projevem litogenního původu a rozsah lokálních efektů, které mají původ v lidské činnosti (průmysl, obydlí a pod).
Typical iron-oxide spherical particle (diameter of about 20 m) found in abundance in topsoils from industrial region of Ostrava (Fialová et al., 2006).
Fialová, H., Maier, G., Petrovský, E., Kapička, A., Boyko, T., Scholger, R., MAGPROX Team: Magnetic properties of soils from sites with different geological and environmental settings, - J. Appl. Geophys. 59 (2006) 273-283
Magiera, T., Strzyszcz, Z., Kapička, A., Petrovský, E.: Discrimination of lithogenic and anthropogenic influences on topsoil magnetic susceptibility in Central Europe, - Geoderma 130 (2006) 299-311
Knab, M., Hoffmann, V., Petrovský, E., Kapička, A., Jordanova, N., Appel, E.: Surveying the anthropogenic impact of the Moldau river sediments and nearby soils using magnetic susceptibility, - Environ. Geol. 49 (2006) 527-535
3.3 Zvětrávací a erozní toky arzenu ve hmotnostní bilanci na malém povodí
Kontaminace půd a přírodních vod toxickým arzenem je častým problematickým jevem v mnoha oblastech naší planety. V tomto článku jsme se zabývali přírodními zdroji tohoto prvku v půdách. Na zlatonosném revíru Mokrsko-Čelina jsme pomocí metody hmotnostní bilance As ve dvou malých experimentální povodích studovali rychlost zvětrávání arzenu. Zvětrávání horniny bohaté arzenopyritem vlivem rozrušení (mechanické zvětrávání) a rozpouštění (chemické zvětrávání) bylo vypočteno upravenou bilanční rovnicí pro křemík a sodík. Zjistili jsme, že celkovým zvětráváním granitu (průměrný obsah As v hornině cca 1 400 mg.kg-1) bohatého arsenopyritem dochází ke vstupu přibližně 1 370 g.ha-1.rok-1 As do půd. Celkovým zvětráváním vulkanosedimentární horniny, která obsahuje menší množství arzenu (cca 200 mg.kg-1), vstupuje do půdy přibližně 80 g.ha-1.rok-1 As. Tyto hodnoty v porovnání se vstupy As z dalších přírodních i antropogenních zdrojů indikují, že zvětrávací proces je ve studovaných lokalitách zcela převažujícím zdrojem (více jak 95 %) zvýšeného obsahu As v půdě, přírodních vodách a biosféře. Prokázali jsme, že jednoduchý matematický model ke zjištění rychlosti zvětrávání a eroze představený v tomto článku může dobře posloužit k určení a porovnání míry kontaminace As z přírodních ale i antropogenních zdrojů.
Vstupy a výstupy arzenu do systému malého hydrologického povodí, které byly využity ve výpočtu rychlosti zvětrávání metodou hmotnostní bilance.
Drahota P., Pačes T., Pertold Z., Mihaljevič M., Skřivan P.: Weathering and erosion fluxes of arsenic in watershed mass budgets. - Science of the Total Environment, 372: 306-316 (2006).
3.4 Hydrotermální silicifikace v okrajových zónách oháreckého příkopu a její vztah k tektonice a vulkanismu
Vznik horizontálních deskovitých těles křemence v pískovcových sekvencích bývá v oháreckém riftu i jinde ve světě tradičně spojován s mobilizací SiO2 tropickým zvětráváním a vznikem povrchové prokřemenělé slupky - silkrety. Těleso skalických křemenců u Litoměřic v oháreckém příkopu (severní Čechy, eocénní starosedelské souvrství) je však prostorově spjato s tělesem nadložního horkého pyroklastického proudu tefritového složení - tufu Dlouhého vrchu - a nové výzkumy prokázaly i spojitost genetickou. Bylo provedeno petrografické a geochemické studium hlavních horninových typů v profilu přes hranici tuf/křemenec. Výsledky dokumentují vzájemné reakce mezi tufem a jeho původně pískovým podložím za postupně klesající teploty. Ty lze shrnout do tří fází: 1. odnos alkálií z tufu a současná rekrystalizace vulkanického skla, 2. odnos SiO2 z vulkanického skla za vzniku smektitu a pokračující odnos alkálií z bazálních částí tělesa tufu, 3. přeměna smektitu na bázi tufu na kaolinit a illit. Teplé alkalické roztoky pronikající do podloží tufu vyvolaly ve fázích 1 a 2 korozi křemenných zrn v pískách pod bází tufu a krystalizací SiO2 v hlubších partiích profilu: nejprve v podobě opálových povlaků na křemenných zrnech a později v podobě krystalově omezených křemenných obrůstů. Původní porózita písku (kolem 30 %) tak klesla až na 3,8 % v pozdějším křemenci. Výpočty hmotové bilance prokázaly, že samotný tuf nemohl poskytnout dostatek SiO2 pro vznik 10 m mocného tělesa křemence, a že novotvořený tmel v křemenci tedy musí pocházet z rozpouštění křemenných zrn v bezprostředním podloží tufu. Hranici mezi zčásti korodovaným svrchním křemencem a silně tmeleným spodním křemencem lze považovat za úroveň hladiny podzemní vody v době vmístění pyroklastického proudu. Vzhledem k tomu, že proces silicifikace byl do jisté míry určován reliéfem v této době, lze skalické křemence považovat za zvláštní typ silkrety vázané na hladinu podzemní vody. Mobilizace SiO2 však nebyla vyvolána klimatickými vlivy, ale tepelným účinkem pyroklastického proudu. Transport SiO2 byl převážně vertikální a nikoliv horizontální. Z tohoto hlediska může být účelné revidovat vznik dalších horizontálních těles křemenců, považovaných za typické silkrety.
Časový vývoj tvorby křemitého tmelu ve skalických křemencích od stádia pískovcové diageneze po hydrotermální stádium související s vmístěním horkého pyroklastického proudu. Levá část obrázku ukazuje převážně krystalově omezené křemenné obrůsty původních zrn ve spodní části křemencové polohy. Pravá část obrázku znázorňuje vývoj od opálových obrůstů k výplňovému tmelu tvořenému mikrokrystalickým křemenem v horní části křemencové polohy.
Malý, K.D., Cajz, V., Adamovič, J., Zachariáš, J.: Silicification of quartz arenites overlain by volcaniclastic deposits: an alternative to silcrete formation. - Geologica Carpathica, 57, 6: 461-472 (2006).
3.5 Gigantismus fosilních pulců žáby Palaeobatrachus (neogén, Německo)
V miocénních usazeninách vulkanické oblasti Randecker Maar (Německo) byly nalezeny fosílie gigantických pulců vymřelých žab rodu Palaeobatrachus v různých stádiích vývoje. Největší z nich dosahuje délky 150 mm a představuje rané stádium přeměny v dospělého jedince (tzv. metamorfózy); nejmenší z popsané trojice měří 100 mm a reprezentuje terminální fázi přeměny. Obvyklá velikost pulců rodu Palaeobatrachus (stejně jako jim blízce příbuzných pipidních žab, fosilních i dnešních) je do 60 mm délky. Pro vysvětlení jevu autoři uvažovali jak ekologické podmínky na lokalitě, tak možné patologické vlivy. Je známo, že pulci, u nichž se nevyvine štítná žláza, dosahují neobvykle velkých rozměrů a že k jejich přeměně v dospělého jedince vůbec nedochází. Nalezení fosilní pulci rodu Palaeobatrachus však nejsou analogií tohoto případu, protože metamorfovat mohli. Důvodem jejich neobvyklé velikosti byly proto zřejmě faktory prostředí - velikost vodní nádrže a stálost vodní hladiny (tedy že nádrž periodicky nevysychá), přítomnost či nepřítomnost predátorů, délka období vhodného k růstu. K vyvolání gigantismu zmíněných pulců mohly přispět všechny tyto faktory. Lze tak usuzovat z analogie se současností: v dnešních trvalých vodních nádržích vyšších zeměpisných šířek a nadmořských výšek mají některé žáby (např. rody Rana a Telmatobius) tendenci ke gigantismu pulců, obdobně jako tropické druhy (Pseudis paradoxa) obývající sezónní, rychle vysychající jezírka. Paleoekologická data o oblasti Randecker Maar svědčí o semi-tropickém podnebí a o stabilitě vodní nádrže. Podmínkou vzniku gigantismu u pulců mohl být i nedostatek predátorů.
Obří pulec vymřelé žáby Palaeobatrachus bývalého kráterového jezera spodnomiocénní lokality Randecker Maar v Německu.
Roček, Z., Böttcher, R. A., Wassersug, R.: Gigantism in tadpoles of the Neogene frog Palaeobatrachus. - Paleobiology 32, 4: 666-675 (2006).
3.6 Celkový obraz dlouhodobých globálních změn horní atmosféry
J. Laštovička
Mezinárodní kolektiv vedený J. Laštovičkou vytvořil prvý celkový obraz dlouhodobých globálních změn horní atmosféry a ionosféry, schematicky ukázaný na obrázku. Jejich hlavní příčinou je zesilující skleníkový efekt, vyvolaný hlavně růstem koncentrace CO2, jistou roli ve výškách pod 200 km hraje i zeslabení ozónové vrstvy a ve výškách nad 200 km růst geomagnetické aktivity v průběhu 20. století. Horní atmosféra (výšky nad 50 km) se ochlazuje a následně smršťuje s dopadem na orbitální dobu života družic. Změny v ionosféře jsou vyvolány teplotně způsobenými změnami v chemismu a fotochemii atmosféry a ionosféry s možným dopadem na šíření radiových vln, a tím i práci systému GPS. Trendy v teplotě mezosféry, elektronové koncentraci v dolní ionosféře, elektronové koncentraci a výšce jejího maxima v E vrstvě ionosféry, elektronové koncentraci v maximu F1 vrstvy ionosféry i v neutrální hustotě a iontové teplotě v termosféře, vytvářející celkový obraz globálních změn horní atmosféry, spolu navzájem souhlasí a kvalitativně odpovídají změnám, které předpovídají modely pro zesilující skleníkový efekt.
Změny v atmosféře. Atmosférické vrstvy jsou definovány profilem teploty (hnědě). Ionosférické vrstvy jsou definovány profilem elektronové koncentrace (fialově). Šipky ukazují směr změn. Červeně - ohřev; modře - ochlazování; zeleně - teplota se nemění; černě - změny elektronové koncentrace (horizontálně) a výšky vrstev ionosféry (vertikálně). Převzato z Laštovička et al., Science, 2006.
Laštovička J., Akmaev R.A., Beig G., Bremer J., Emmert J.T.: Global change in the upper atmosphere. - Science 314 (5803): 1253-1254 (2006).
Laštovička J., Mikhailov A.V., Ulich T., Bremer J., Elias A.G., Ortiz de Adler N., Jara V, Abarca del Rio R., Foppiano A.J., Ovalle E., Danilov A.D.: Long-term trends in foF2: A comparison of various methods. - J. Atmos. Solar-Terr. Phys. 68 (17), 1854-1870 (2006).
Laštovička J., Akmaev R.A., Beig G., Bremer J., Emmert J.T., Jacobi C., Jarvis M., Nedoluha G., Portnyagin Yu.I., Ulich Th.: Emerging pattern of global change in the upper atmosphere and ionosphere. - Ann. Geophysicae (v recenzním řízení).
3.7 Vliv sluneční aktivity na atmosférickou cirkulaci
R.Huth, L.Pokorná (ÚFA AV ČR) J.Bochníček, P.Hejda (GFÚ AV ČR)
Vliv proměnlivého vstupu slunečního záření na vyšší vrstvy atmosféry je nyní vědeckou komunitou všeobecně přijímán; důkazů, že dlouhodobé změny sluneční aktivity ovlivňují i troposféru, přibývá, nicméně jsou stále považovány za problematické. Naše práce přispívá k tomuto důkazu tím, že ukazujeme, že módy nízkofrekvenční proměnlivosti ve střední troposféře (v hladině 500 hPa, tj. okolo 5,5 km výšky) severní polokoule v zimě jsou citlivé na změny sluneční aktivity. Zmiňované módy sestávají z velkých, často vzájemně vzdálených oblastí, s podobným vývojem v čase v dlouhých časových měřítkách (1 měsíc a déle). Jedním z těchto módů je např. Severoatlantská oscilace (NAO), jež má značný vliv na podmínky počasí ve velké části Evropy. Módy byly určeny pomocí statistických metod zvlášť pro nízkou, střední a vysokou sluneční aktivitu. Prokázali jsme, že poloha módů, jejich plošný rozsah a intenzita závisí na sluneční aktivitě. Při maximech 11-letého slunečního cyklu mají módy tendenci být orientovány více zonálně, zasahovat přes větší vzdálenosti a jejich akční centra zabírají větší plochu. Dále pozorujeme, že za slunečního maxima jsou zonálně orientované módy silnější a meridionálně orientované módy slabší než za slunečního minima. Při vysoké sluneční aktivitě se NAO štěpí na dva módy, z nichž jeden je posunut západně od průměrné polohy NAO a druhý je tvořen vlnovou řadou se středem nad Středomořím, jež zasahuje až do střední Asie. Tyto závěry souhlasí s předchozími výsledky, že cirkulace nad Severním Atlantikem je více zonální při maximech sluneční aktivity; naše studie však jde dále a hlouběji než předchozí analýzy.
Severoatlantská oscilace (NAO) za (zleva) nízké, střední a vysoké sluneční aktivity. Zobrazeny jsou korelace mezi intenzitou NAO a výškami hladiny 500 hPa; interval mezi izočarami je 0,2, záporné izočáry jsou čárkované, nulová izočára je vynechána. Vpravo jsou šedě vyznačeny oblasti, kde je rozdíl korelací mezi vysokou a nízkou aktivitou statisticky významně odlišný od nuly.
Huth, R., Pokorná, L., Bochníček, J., Hejda, P.: Solar cycle effects on modes of low-frequency circulation variability. - J. Geophys. Res., 111, D22107, doi: 10.1029/ 2005JD006813 (2006).
3.8 Protonová teplotní anisotropie ve slunečním větru
Petr Hellinger, Pavel Trávníček
Sluneční vítr je proud řídkého (~5 částic na cm3), ale rychlého (~500 km/s) a horkého (~100 000 K) plazmatu, tj. protonů a elektronů a malé populace těžkých iontů ze sluneční korony. Sluneční vítr formuje a silně ovlivňuje zemskou magnetosféru. Některé vlastnosti slunečního větru jsou docela záhadné, ještě jsme sluneční vítr zcela nepochopili. Sluneční vítr je značně proměnlivý a často je teplejší a rychlejší, než se očekává z teoretických modelů. Ve spolupráci s kolegy z Kavliho institutu (Massachusetts Institute of Technology, USA) jsme detailně analyzovali rozsáhlý datový soubor ze satelitu WIND a odhalili další hádankovou vlastnost protonů ve slunečním větru. Tyto protony mají obvykle dvě teploty: jednu teplotu podél směru lokálního magnetického pole, T ||p, a druhou teplotu kolmo na tento směr, T |p. Tyto teploty jsou obvykle různé - protonová teplota je anizotropní. Rozdíl mezi těmito dvěma teplotami ale nemůže nabývat libovolných hodnot - protony s extrémní teplotní anizotropií jsou nestabilní a generují vlny, které přibližují obě teploty k sobě; tyto nestability tak představují hranice, které omezují možné teplotní anizotropie. Dříve se předpokládalo, že teoreticky dominantní nestability (protonová cyklotronní a paralelní hadicová nestabilita) omezují pozorovatelné protonové teplotní anizotropie. Naše analýza však ukazuje, že pozorovaná omezení souhlasí spíše s teoreticky slabšími nestabilitami (zrcadlová a šikmá hadicová nestabilita). Práce dále zahrnuje teoretické a simulační výsledky, které mohou vysvětlit rozpory mezi teoretickou předpovědí a pozorováními družice WIND - nelineární jevy spojené s nestacionárností slunečního větru a s přítomností minoritních těžkých iontů.
četnost měření
( je podíl mezi paralelním protonovým tlakem a tlakem magnetickým) a protonovou teplotní anizotropií T|p/ T||p (škála je na kraji napravo). Červeně šrafované oblasti jsou zakázané, tj. jsou silně nestabilní vůči protonové cyklotronní a paralelní hadicové nestabilitě (nalevo) a vůči zrcadlové a šikmé hadicové nestabilitě (napravo). Hellinger, P., Trávníček, P.: Parallel and oblique proton fire hose instabilities in the presence of alpha/proton drift: Hybrid simulations. - J. Geophys. Res. 111: A01107, doi: 10.1029/2005JA011318 (2006).
Hellinger, P., Trávníček, P., Kasper, J. C., Lazarus, A. J.: Solar wind proton temperature anisotropy: Linear theory and WIND/SWE observations. - Geophys. Res. Lett. 33: L09101, doi: 10.1029/2006GL025925 (2006).
Matteini, L., Landi, S., Hellinger, P., Velli, M.: Parallel proton fire hose instability in the expanding solar wind: Hybrid simulations. - J. Geophys. Res. 111: A10101, doi: 10.1029/2006JA011667 (2006).
3.9 Vliv ukončení hlubinné těžby uhlí na životní prostředí
Petr Martinec s kolektivem autorů
Kniha je věnována vlivu útlumu nebo ukončení hlubinné těžby černého uhlí a lignitu ve třech uhelných revírech v ČR s rozdílnou hloubkou uložení uhelných slojí a s různou geologickou stavbou (jihomoravský lignitový revír, kladenský revír a ostravsko-karvinský revír).
V jednotlivých revírech jsou hodnoceny ložiskové a hydrogeologické poměry, vývoj těžby, dále ovlivnění životního prostředí hlubinnou těžbou uhlí a lignitu. V další části je popsán vliv postupu útlumu nebo ukončení hlubinné těžby na vývoj poklesů, ovlivnění hydrogeologických podmínek oblasti se zastaveným čerpáním vod z dolu a ochrany dosud činných dolů. Na problematiku hydrogeologie navazují změny v plynovém režimu (slojový metan, plyn v opuštěných dolech, výstup důlního plynu na povrch). Specifickým problémem je vývoj a perspektiva seismické aktivity po ukončení dobývání v ostravské části OKR a v kladenském revíru. Rekultivační činnost v krajině po roce 1990 a vývoj bioty v hornicky ovlivněné krajině doplňují obraz změn v životním prostředí v jednotlivých regionech Stručně jsou zmíněny i demografické a sociální změny v hornických regionech.
Kniha (v české a anglické mutaci) představuje první souhrnné zpracování aktuální problematiky.
Martinec P. et al: Termination of underground coal mining and its impact on the environment. Anagram Ostrava 2006, 128 pages, ISBN 80-7342-118-6
Martinec P. et al: Vliv ukončení hlubinné těžby uhlí na životní prostředí. Anagram Ostrava 2006, 128 stran, ISBN 80-7342-098-8
3.10 Zlepšování vlastností horninového masivu injektážemi
Kamil Souček s kolektivem autorů
Soubor poznatků o postupech a výsledcích cíleného ovlivňování vlastností horninového masivu pomocí chemických injektážních prostředků především za účelem zvýšení bezpečnosti a stability podzemních děl v podmínkách zvýšeného statického a dynamického namáhání. Zejména zpevnění málo pevných, ale křehkých vrstev masivu v okolí podzemních děl je charakterizováno kvalitativní změnou přetvárných vlastností vzniklého geokompozitu, projevující se ve významném zvýšení soudržnosti a vznikem reziduální pevnosti materiálu za mezí porušení původního materiálu. Podobně lze použitím vhodně volených injektážních materiálů cíleně ošetřit systém již existujících trhlin v masivu a zajistit tak v případě významných deformací jeho zvýšenou soudržnost nebo dosáhnout v makro měřítku rehabilitace až původní pevnosti neporušeného materiálu. Práce, zahrnující několik kvalitních publikací byla završena návrhy a reálným ověřením metodik a technologií zpevnění masivu pomocí chemických injektáží v podmínkách uhelného hornictví. Experimenty in-situ prokázaly reálnost a oprávněnost využití chemických injektáží pro cílenou úpravu materiálových vlastností masivu v praxi. Výborných výsledků zpevnění je dosahováno zejména v kombinaci s kotevními prvky.
Souček K., Staš L., Obara Y. Fukahori D.: Chemical grouts influence on mechanical properties of coal - Laboratory research, (Ed. Z. Aioutantis, K Komnitsas), In Advanced in Mineral Resources Managment and Enironmental Geotechnology 2006 - AMIREG 2006, Hania, Řecko, pp. 523 - 528, ISBN: 960-89228-1-X Souček K., Staš L., Obara Y. Fukahori D.: X-ray CT observation of failure in coal geo-composites. In :Proceedings of the First Euroemditerranean Symposium on Advances in Geomaterials and Structures. Tunis : Commission universitaire pour le development, 2006 - (Darve, F.) s. 269-274. ISBN 978-9973-61-317-2. Kroutilová, I., Matějka, L., Sikora, A., Souček, K., Staš, L.: Curing of epoxy systems at sub-glass transition temperature. Journal of Applied Polymer Science. Roč. 99, č. 6 (2006), s. 3669-3676. ISSN 0021-8995 (Impakt faktor: 1.072, rok: 2005) Šňupárek, R., Staš, L., Souček, K., Zeman, V., Schellong, L. :Výzkum vlastností uhelných geokompozitů. Uhlí, rudy, geologický průzkum. roč. 54, č. 10 (2006), s. 35-39. ISSN 1210-7697
3.11 Geografie malých měst
Antonín Vaishar s kolektivem autorů
Výsledky mnohaletého úsilí posunuly poznání dosud zanedbávané problematiky malých měst v Česku. Výzkum umožnil provést typologii malých měst Moravy a Slezska, na jejímž základě byly vysloveny prognózy příštího vývoje jednotlivých typů. Byla vyčleněna malá města metropolitních regionů, malá města dobře přístupných nížinných oblastí a malá města marginálních, často pohraničních regionů. Byly charakterizovány základní zvláštnosti malých měst v porovnání s velkými a středními městy na jedné a s venkovskými obcemi na druhé straně a jejich funkce zejména ve sféře setrvalosti venkovského osídlení a poskytnutí alternativních residenčních preferencí. Na základě anketních šetření byly učiněny poznatky ve sféře vnímání malých měst jejich obyvateli. Byla provedena srovnávací studie slovinských a moravských malých měst. Byly vyčleněny typy malých měst podle ekonomických, sociálních a environmentálních ukazatelů a jednotlivé typy podrobeny analýze z hlediska trvalé udržitelnosti. Lze předpokládat, že výsledky mají platnost pro celý středoevropský prostor.
Cigale, D., Lampič, B., Ogrin, M., Plut, D., Rebernik, D., Špes, M., Vintar Mally, K., Cetkovský, S., Kallabová, E., Vaishar, A., Zapletalová, J. (2006): Sustainable Development of Small Towns: A Slovenian-Czech Comparative Methodological Approach. Moravian Geographical Reports 14, č. 1, s. 17-28
Vaishar, A., Greer-Wootten, B.: Sustainable development in Moravia: An interpretation of the role of the small-town sector in transitional socioeconomic evolution. In: Bochniarz, Z., Cohen, G.B.: The environment and sustainable development in the new central Europe. Berghahn Books, New York - Oxford 2006, s.217-231
Vaishar, A. (2006): Geography of Small Towns. In: Lois Gonzáles, R.C. (ed.): Urban changes in different scales: Systems and structures. Universidade de Santiago de Compostela, p.297-308
3.12 Oxykarbidová skla s kobaltovými částicemi, připravená na bázi polymethyl(fenyl)siloxanů a ftalátu kobaltnatého
F. Kolář, V. Machovič, J. Svítilová
Silikonoxykarbidová skla připravená z Lukosilu 901 obsahují okolo 40 % volného uhlíku, který tvoří kontinuální síť. Odolnost těchto skel proti oxidaci za vysokých teplot je proto nízká, při zahřívání na vzduchu dochází k desintegraci na prášek SiO2.
Silikonoxykarbidy s obsahem kobaltu byly připraveny polymerizací a následnou pyrolýzou homogenních směsí polymethyl(fenyl)siloxanů a Co-ftalátu, který byl k polysiloxanové pryskyřici přidáván jako roztok v benzylalkolu.
Struktura skel byla studována elektronovou mikroskopií, BSE, Ramanovou a IR spektroskopií. Bylo zjištěno, že přídavek kobaltu kladně ovlivňuje polymerizační proces - zvyšuje se polymerizační stupeň skelné fáze a vzrůstá rovněž obsah struktur Q3 a Q4. Během pyrolýzy je vznikající volný uhlík uzavírán v SiO(Co)C strukturách. Při zahřívání SiOC skel s obsahem kobaltu je tedy přístup vzdušného kyslíku k hořlavým složkám silně omezen. Odolnost proti oxidaci je proto mnohem vyšší, k desintegraci nedochází, materiál si zachovává kompaktnost.
SEM mikrosnímek Si(Co) OC skla s 1,5 % kobaltu
Kolář F., Machovič V., Svítilová J. (2006): Cobalt-containing silicon oxycarbide glasses derived from poly[methyl(phenyl)]siloxane and cobalt phthalate, Journal of Non-Crystalline Solids 352, 2892-2896.
3.13 Kreslení map isoseist metodou kriging
Z. Schenková, V. Schenk, R. Pichl, P. Kottnauer
Makroseismická intenzita, užitečná míra velikosti zemětřesných účinků, je dosud využívána v řadě seismologických aplikací. Isoseisty představují prostorové rozdělení makroseismických intenzit a jejich tvar závisí na vlastnostech zdroje, stavbě litosféry, orientaci tektonických linií, lokální geologii a topografii. Pro automatické počítačové kreslení map isoseist byla předložena bodová gridová metoda kriging. Míra zhlazení a numerické parametry užité v algoritmu kriging byly testovány na čtyřech dobře dokumentovaných řeckých zemětřeseních reprezentujících různé tektonické a geomorfologické režimy. Byla definována optimální kombinace parametrů krigingu. Mapy isoseist těchto zemětřesení jsou prezentovány a diskutovány z hlediska jejich současného využití v makroseismologii. Aplikace tohoto přístupu zaručuje standardizaci a homogenizaci kreslení map isoseist. Mapy pak mohou být snadno analyzovány a vzájemně porovnávány. Jestliže je kompilován větší počet takovýchto map, mohou být významnou vstupní informací pro ocenění zemětřesného ohrožení či úkoly územního a urbanistického plánování.
center>
Mapa isoseist zemětřesení Kozani-Grevena, 1995 nakreslená metodou kriging
Schenková Z., Schenk V., Kalogeras, I., Pichl R., Kottnauer P., Papatsimba, C. and Panopoulou G. (2006): Isoseismal maps drawing by the kriging method. Journal of Seismology, Springer, DOI 10.1007/s 10950-006-9023-1.
3.14 Geopolymery pro rekonstrukci historického královského paláce v Ctesiphonu (arabsky Al-Mada´in) v Iráku
P. Straka, T. Hanzlíček, I. Perná, M. Steinerová
Předmětem výzkumu bylo studium technologie geopolymerů pro rekonstrukci paláce v Ctesiphonu, stavební památky světového kulturního dědictví poblíž Bagdádu, vystavěné pravděpodobně z nepálených cihel. Cílem bylo určit původní techniku výroby dovezených vzorků cihel a navrhnout materiálovou skladbu geopolymerního kompozitu pro opravu objektu.
Na základě spektrálních analýz bylo prokázáno, že palác byl vystavěn z nepálených cihel na bázi geopolymerů se sádro-vápennými pojivy. Byly rovněž nalezeny i žárově přeměněné materiály, které však mohly být důsledkem rozsáhlých požárů v minulosti.
Výsledkem byl návrh materiálové skladby pro uvedený účel s použitím surovin z Jordánska, které se nejvíce blížily charakteru materiálů výchozích vzorků. Partnerská Jordánská královská vědecká společnost v Ammánu vzorky geopolymerních kompozitů převzala.
Dnešní stav ctesiphonského paláce.
Zlomek originálu cihly spojené geopolymerním kompozitem.
Prezentováno na 7. mezinárodní konferenci "SAUVEUR" 31.5.-3.6.2006 v Praze.
