An Inversion of Rayleigh Waves Dispersion Curves as a Tool to Recognize the Bedrock Depth in Chorzów Stary, Poland

Abstract

Abstract Identification of a bedrock beneath soft cover is one of the most important task in engineering geology. The location of boundary-overburden information may be used by investors, builders and municipal authorities to design an infrastructure or land-use plans. In such issues the application of appropriate geophysical methods is useful. However, in urban zones and areas characterized by subsurface soft layer the usage of certain methods (eg.: seismic refraction) is not advisable. The passive method of Refraction Microtremor (ReMi) can fulfill its tasks in the relatively difficult urban environment. The vertical S-wave velocity profiles were carried out as a result of inversion of Rayleigh wave dispersion curves obtained from ReMi method. The change of S-wave velocities allowed to distinguish shallow geological layers in the area of Chorzów Stary. Preliminary measurements allowed to identify the Carboniferous bedrock at a depth of 14 -18 m what has been confirmed by resistivity imaging. Furthermore, unconsolidated deposits are also recognized and the seismic results show a good correlation with the available geological information and resistivity imaging data. Abstrakt Rozpoznanie zalegania sztywnego podłoża pod warstwą luźnych osadów jest jednym z ważniejszych zagadnień w geologii inżynierskiej. Informacja o położeniu granicy podłożenadkład wykorzystana może zostać przez inwestorów, inżynierów budowlanych lub władze gmin do projektowania właściwych konstrukcji lub planowania zagospodarowania przestrzennego. W takich sytuacjach przydatne stają się rozwiązania jakie proponują właściwe metody geofizyczne. Jednakże w strefach zurbanizowanych oraz charakteryzujących się luźnymi warstwami przypowierzchniowymi zastosowanie niektórych metod (np.: sejsmiki refrakcyjnej) nie jest wskazane. Metoda refrakcji mikrodrgań ReMi (pasywna) spełnia swoje zadania w tych względnie trudnych warunkach. W wyniku inwersji krzywych dyspersyjnych fal Rayleigha otrzymano pionowe zmiany prędkości fali S, co pozwoliło na rozróżnienie warstw geologicznych. W rejonie Chorzowa Starego przeprowadzono wstępne pomiary, które pozwoliły na rozpoznanie zalegania podłoża karbońskiego na głębokości ok. 15 m. Wydzielone warstwy w strefie osadów luźnych wykazały także dobrą korelację z dostępną informacją geologiczną oraz pomiarami inwersyjnego obrazowania oporności.