prof. dr hab. Piotr Tuchołka

Prof. dr Piotr Tuchołka
Département des Sciences de la Terre, Université de Paris Sud
Recenzja pracy doktorskiej zatytułowanej
ANALIZA PRZESTRZENNA WYBRANYCH FORM DEPOZYCYJNYCH
CENTRALNEJ
POLSKI,
W
OPARCIU
O
BADANIA
SEDYMENTOLOGICZNE I GEORADAROWE
przedstawionej przez Panią Magister Annę Lejzerowicz przed Radą Wydziału
Geologii Uniwersytetu Warszawskiego.
Praca została przygotowana pod kierunkiem prof. dr hab. Anny Wysockiej i dr
Sebastiana Kowalczyka.
Tematem wiodącym przedstawionej pracy jest zastosowanie metody radaru
geologicznego (Ground Penetrating Radar GPR) do rozpoznawania form
sedymentacyjnych.
Manuskrypt skonstruowany jest w nowoczesny, i coraz bardziej popularny sposób
wokół publikacji: trzech artykułów w czasopismach i dwu recenzowanych
rozszerzonych abstraktów w materiałach konferencyjnych.
W części opisowej kandydatka wprowadza tematykę i przedstawia historię
dotychczasowych badan młodych struktur sedymentacyjnych przy pomocy
radaru geologicznego; GPR staje się jednym z coraz bardziej popularnych
narzędzi badawczych, pozwalających na nieinwazyjne rozpoznanie struktur
podpowierzchniowych, pomimo ograniczonej na ogół głębokości rozpoznania i
zastosowań limitowanych niektórymi charakterystykami fizycznymi podłoża.
Zalety metody radarowej stanowią przede wszystkim: niska stosunkowo cena
aparatury, szybkość uzyskiwania ciągłego i o dobrej rozdzielczości obrazu
podłoża i możliwość przeprowadzenia prac rozpoznawczych nawet przez
pojedynczego operatora przy użyciu przenośnego i lekkiego sprzętu. Dobrze
określonym celem pracy jest pokazanie możliwości interpretacji wyników
pomiarów radarowych w badaniach struktur sedymentacyjnych w piaskach
oligoceńskich i czwartorzędowych osadach glacjalnych i rzecznych korytowych
i deltowych. Autorka dokonuje porównania obrazów radarowych ze
szczegółowymi badaniami sedymentologicznymi w czterech odsłonięciach. W
jednym artykule przedstawione są wyniki bardzo szczegółowych badań
sedymentologicznych osadów polodowcowych z czwartego odsłonięcia.
W opisie metodologii przedstawiona jest metodyka badan terenowych zarówno
sedymentologicznych i kartograficznych jak i geofizycznych (GPR) oraz badań
laboratoryjnych i interpretacyjnych. Badania sedymentologiczne obejmują
analizę litofacjalną, analizę uziarnienia, określenie tekstury, badanie składu
litologicznego i petrograficznego i określenie charakteru ziaren, ich obtoczenie i
zmatowienie. W terenie, dokumentacja obejmuje wszelkie elementy pozwalające
na opis form geomorfologicznych na powierzchni jak i pod powierzchnia gruntu
tam gdzie to jest możliwe. Badania geofizyczne obejmują liczne profile mające
na celu określenie granic zmian własności fizycznych i ich korelacje z
informacjami teksturalnymi i geomorfologicznymi dla odtworzenia struktur
sedymentologicznych w dwóch i trzech wymiarach.
Na około pięciu stronach autorka daje krótki opis metodyki pomiarów
georadarowych opisując zastosowanie impulsów elektromagnetycznych ich
propagacji, odbijania i załamania w zależności od własności fizycznych ośrodka.
Autorka zwraca szczególną uwagę na tłumienie fali elektromagnetycznej w
zależności od własności skał, przez które ta fala przechodzi i koncentruje się na
stałej dielektrycznej ośrodka; pewnym brakiem jest nie wspomnienie
przewodności elektrycznej, która jest głównym powodem zmniejszania
amplitudy fal radarowych i powoduje, ze pewne kompleksy geologiczne (iły,
poziomy wodonośne z silną mineralizacją) są niewdzięcznym obiektem badan
radarowych za względu na płytki zasięg uzyskiwanego sygnału.
Istotne dla interpretacji profili georadarowych jest zastosowanie pojęcia facji
radarowej zdefiniowanej, jako fragment obrazu na profilu o charakterystycznych
cechach refleksów zapisanych przez linie sygnału. Ten termin wprowadzony w
latach 1990tych służy do wyznaczenia i zdeterminowania granic określonych
formacji w ramach profilu i jest próbą zobiektywizowania analizy obrazu
radarowego. Jest to jednak obiektywizacja w zasadzie jakościowa i ograniczona
do subiektywnego opisu form przedstawionych przez zapis radarowy. Należy
mieć nadzieje, ze w przyszłości będzie możliwe zastosowanie obiektywnych
kryteriów identyfikacji facji radarowych np. przez analizę spektralną linii zapisu,
migracje geometryczna refleksji, analizę amplitudy sygnału itp.
Wszystkie badania georadarowe zostały wykonane przy pomocy aparatury Mala
Geoscience przy wykorzystaniu anten o podstawowych częstościach 250 i 500
MHz. Podstawowe przetwarzanie danych było wykonywane przy użyciu
programu komercyjnego ReflexW, który jest standardem tego typu działania.
Publikacje wchodzące w skład pracy
Cztery artykuły przedstawiają badania georadarowe i sedymentologiczne:
Czuryłowicz K., Lejzerowicz A., Kowalczyk S., Wysocka A. (2014) The
original depositional architecture of Paleogene quartz-glauconite sands in
the Lubartów area, eastern Poland. Geological Quarterly, 58 (1), 125-144.
Artykuł jest ciekawą i dobrze udokumentowaną analizą struktury
skomplikowanego sedymentologicznie kompleksu piasków w regionie
Lubartowa. Analiza sedymentologiczna oparta jest zarówno na próbach z
otworów wiertniczych jak i na badaniu odsłonięć związanych z eksploatacja
piasku. Bogate dane sedymentologiczne powiązane z precyzyjna dokumentacja
kartograficzna pozwalają na skonstruowanie modelu przestrzennego struktur w
trzech wymiarach. Ten model jest sprawdzony przez pomiary georadarowe, które
pozwalają sprawdzić i potwierdzić kontynuacje struktur widocznych w
odsłonięciach i punktowo identyfikowalnych w wierceniach w całej objętości
kompleksu. Kombinacja obrazowania GPR i modelu opartego na statystyce
danych
sedymentologicznych
pozwoliła
na
konstrukcje
modeli
trójwymiarowych. Porównanie obrazów radarowych z przekrojami widocznymi
w ścianach odkrywki w spektakularny sposób wykazuje wzajemną zgodność i
precyzje obrazów GPR.
Lejzerowicz, A., Czuryłowicz, K., Kowalczyk, S., Wysocka, A. (2014) Ground
Penetrating Radar and sedimentological investigations of quartz-glauconite
sands in the Lubartów area (south-east Poland). Proceedings of the 15th
International Conference on Ground Penetrating Radar (GPR 2014), June
30-July 4, 2014, Brussels, Belgium, 239-244.
Publikacja jest rozwinięciem poprzedniego artykułu o piaskach z regionu
Lubartowa opartym na dodatkowych profilach GPR i analizach
sedymentologicznych. Wydzielenie facji radarowych pozwala na próbę
trójwymiarowej interpretacji całości badanego kompleksu a także bardzo
szczegółową identyfikacje warstwowania, szczególnie w obecności mineralizacji
związkami żelaza.
Lejzerowicz A., Kowalczyk S., Wysocka A. (2014) The usefulness of ground
penetrating radar images for the research of a large sand-bed braided river:
case study from the Vistula River (central Poland). Geologos, 20 (1), 35-47.
Artykuł opisuje serię profili georadarowych w piaszczystych osadach Wisły na
terenie Warszawy. Liczne profile wykonane na dwu obszarach interpretowane są
poprzez wydzielenie trzech facji radarowych na podstawie form refleksji
(nachylenie i częstość refleksów) i ich porównanie z analizą charakterystyk
sedymentacyjnych określonych w odsłonięciach i wykopach. W konkluzji
autorzy stwierdzają pewną odpowiedniość dwu facji radarowych z trzema
litofacjami osadów warstwowanych i jednej facji radarowej z litofacja piasków
masywnych. Artykuł pozostawia pewien niedosyt, jako, ze pokazane są jedynie 4
profile radarowe z 27 wykonanych w terenie i można mieć nadzieje, ze w
perspektywie analiza wszystkich profili pozwoliłaby na prawdziwie
trójwymiarową interpretacje form sedymentologicznych. Mam nadzieję, że w
przyszłości całość uzyskanych danych zostanie opracowana i opublikowana.
Lejzerowicz A., Kowalczyk S., Wysocka A. (2012) Sedimentary architecture
and ground penetrating radar (GPR) analysis of sandy-gravel esker deposits
in Kozlow, Central Poland. Proceedings of the 14th International Conference
on Ground Penetrating Radar (GPR 2012), June 4-8, 2012 Shanghai, China,
vol. III, 676-681.
Artykuł przedstawia wyniki badan osadów fluwioglacjalnych z ozu w Kozłowie
pochodzących z schyłkowej fazy zlodowacenia środkowopolskiego.
Charakterystyczne dla tych osadów przewarstwienia piasków i żwirów powodują
wyraźne kontrasty sygnału radarowego i pozwalają na dokonanie analizy
wewnętrznej struktury kompleksu sedymentacyjnego.
Piąty artykuł opisuje badania sedymentologiczne w rejonie Paplina:
Lejzerowicz A., Wysocka A. Osady polodowcowe w żwirowni w Paplinie
(Wysoczyzna Rawska) w świetle badań teksturalnych. Landform Analysis
(artykuł przyjęty do druku).
Praca przedstawia szczegółową dokumentacje badan sedymentologicznych i
teksturalnych osadów polodowcowych zlodowacenia środkowo-polskiego w
Paplinie. Duże zróżnicowanie, szczególnie uziarnienia, tych sadow piaszczystożwirowych, pozwoliło na uzyskanie wyraźnych kontrastów sygnału
georadarowego opisanego w artykule powyżej.
Wnioski końcowe
W przedstawionej pracy mgr Anna Lejzerowicz wykazuje przydatność radaru
geologicznego dla szczegółowego badania struktur sedymentacyjnych w osadach
piaszczystych i żwirowych. Przedstawione prace, pomiary terenowe i
laboratoryjne, interpretacja i wnioski geologiczne dowodzą, ze kandydatka jest
kompetentna zarówno w badaniach sedymentologicznych jak i w zastosowaniu
badan geofizycznych (radaru geologicznego). Praca przy wykorzystaniu różnych
technik badawczych jest zawsze cenna w rozwoju nauk przyrodniczych i daje
dobre perspektywy w przyszłości. Należy się spodziewać, ze w przyszłości
kandydatka spróbuje rozwinąć metody interpretacyjne, szczególnie w
wykorzystaniu danych georadarowych w sposób bardziej skwantyfikowany, to
znaczy w wykorzystaniu ogromnej ilości materiału badawczego, jakim jest zapis
radarowy do ścisłego określenia parametrów sygnału na przykład w określeniu
częstości dominujących dla poszczególnych facji, wytłumaczeniu i
wykorzystaniu tłumienia amplitudy sygnału w zależności od własności
fizycznych osadów jak na przykład przewodność elektryczna, systematycznym
wykorzystaniu hiperboli dyfrakcyjnych dla analizy prędkości rozchodzenia się
fali w gruncie. Ważnym postępem w perspektywie może być wykorzystanie
wszystkich profili równoległych dla konstrukcji rzeczywistych modeli
trójwymiarowych.
Praca, w swojej nowoczesnej formie, zawiera dużą ilość wyników badawczych i
jest interesująca. Dla wygody czytelnika, lepiej by było, gdyby włączone w nią
manuskrypty w druku, były przedstawione w formie zbliżonej do artykułu
finalnego tzn. z rysunkami i tabelami w tekście, a nie na końcu po bibliografii.
Pomimo pewnych uwag krytycznych, uważam, ze mgr Anna Lejzerowicz
przedstawiła prace doktorska, która dowodzi dojrzałości naukowej i spełnia
kryteria pozwalające na nadanie stopnia naukowego doktora na poziomie
międzynarodowym. Rozprawa pozwala sądzić, ze kandydatka posiada
umiejętność samodzielnego prowadzenia pracy naukowej, wyczerpuje to
wymagania Ustawy z dnia 14 marca 2003 roku o stopniach naukowych i tytułach
naukowych. Dlatego wnioskuję o dopuszczenie mgr Anny Lejzerowicz do
dalszych etapów postępowania o nadanie stopnia doktora.
Orsay, 5 kwietnia 2015 roku
Piotr Tuchołka