Test of the maximum penetration depth of the Roteg GPR above the Hranice Abyss and in the Moravian Karst
Roč.27,č.1-2(2020)
A new kind of Ground Penetrating Radar (GPR) ”Roteg“ was tested at generally known speleological sites in the Czech Republic. The first examined site – the Hranice Abyss located in the Hranice Karst – is the deepest underwater cave in the world.
This GPR is characterised by much higher pulse power, antennas with rather high voltage (5–15 kV), and, in particular, the special design of the pulse generator.
The radar survey near the Hranice Abyss has shown that it is possible to detect reflections of electromagnetic pulses coming from the speleogenic structures of the abyss itself and from lithological boundaries occurring below the water table – something which was not anticipated and was verified for the first time ever. Plausibly detectable reflections were detected from the depths of 580 m below the surface – which is approximately 515 m below the water level – using the longest available 6-metre antennas tuned to the frequency of 25 MHz.
The second site tested was the quarry of Malá dohoda near the municipality of Holštejn, the Moravian Karst, the Czech Republic. The GPR used was the same as above except the power output to the transmitting antenna which produced pulses of 20 kV. The radarogram showed cavities located at the depth of up to 300 m, the layers on the boundary between Lažánky and Vilémovice members of limestone at the depth of 400 m, basement sandstones and conglomerates at the depth of 600–700 m, and granite rocks below this level.
Both of the tests mentioned above confirmed the extraordinary big penetration depth of the GPR signal which exceeded 500 m when using the maximum power on transmitting antennas.
Ground Penetrating Radar; penetration depth; karst; Hranice Abyss; limestones
Pavel Kalenda
CoalExp, Dr. P. Kalenda Pražmo 129
Annan, A. P. (2005): Ground-penetrating radar. In Near surface geophysics, Butler DK (ed). Society of exploration geophysicists: Tulsa, Investigations in Geophysics 13; 357-438.
Baldík, J. (2016): Základní geologická mapa České republiky 1:25000. List 24-233 Ostrov u Macochy.
Čížek, P. - Tomek, C. (1991): Large-Scale thin-skinned tectonics in the eastern boundary of the Bohemian Massif. – Tectonics 10, 273–286.
Chamberlain, A.T., Sellers, W., Proctor, C. - Coard, R.( 2000): Cave detection in limestone using ground penetrating radar.- Journal of Archaeological Science, 27, 957–964. doi:10.1006/jasc.1999.0525.
Dvořák, J. - Friáková, O. (1978): Stratigraphy of the Palaeozoic near Hranice na Morave. Czech Geological Survey report, 18. pp. 1–50.
Dvořák, J., Friáková, O., Galle, A., Kalvoda, J., Maštera, L., Otava, J., Přichystal, A. - Skoček, V. (1981): Paleozoikum ve vrtu Opatovice 1 na Hranicku (SV Morava). – Čas. Slez. Muz. (Opava), Řada A, 30, 211–229, Opava.
Dvořák, J., Štelcl, O., Demek J. - Musil R. (1993): Geologie a geomorfologie Moravského krasu. In: R. Musil et al.: Moravský kras - Labyrinty poznání, 32-76. GEOprogram. Adamov.
Geršl, M., Kalenda, P., Havlín, A. - Duras, R. (2007): Geofyzikální mapování metodou velmi dlouhých vln a vrtný průzkum v okolí Hranické propasti (Hranický kras). – Geol. výzk. Mor. Slez. v roce 2006, 92–94.
Gosar, A. (2012): Analysis of the capabilities of low frequency ground penetrating radar for cavities detection in rough terrain conditions: The case of Divača cave, Slovenia.- Acta Carsologica, 41, 1, 77-88. doi:10.3986/ac.v41i1.49.
Gosar, A., - Čeru, T. (2016): Search for an artificially buried karst cave entrance using ground penetrating radar: a successful case of locating the S-19 Cave in the Mt. Kanin massif (NW Slovenia).- International Journal of Speleology, 45, 2, 135-147. doi: 10.5038/1827-806X.45.2.1979
Guba, M. (2016): Tisková zpráva k hloubkovému průzkumu Hranické propasti a dosažení nové maximální hloubky -404 m. http://www.hranickapropast.cz/
Hašek, V. - Štelcl, O. (1973): Některé výsledky geofyzikálního výzkumu Moravského krasu. – Československý kras, 24: 37–49.
IRIS GPRs (2019): Ground penetrating radars by Mastrad Limited, Douglas, United Kingdom. http://www.mastrad.com/gpr.htm.
Kalenda, P., Geršl, M., Havlín, A. - Duras, R. (2007): Geofyzikální mapování metodou velmi dlouhých vln v okolí Hranické propasti – první výsledky. – Speleofórum 2007, 82–83. ISSN 1211-8397.
Kalenda, P., Tengler, R., Šebela, S., Blatnik, M. - Gosar, A. (2018): Detection of Divaška jama behind Trhlovca jama. Acta Carsologica, Vol. 47, No. 2-3 (2018), 153-167. doi: 10.3986/ac.v47i2-3.5187.
Kamenský, S. (2016): Hranická propast je nejhlubší na světě, robot se ponořil do 404 metrů . Idnes.cz, 2016-09-30, . Available online.: http://olomouc.idnes.cz/hranicka-propast-nejhlubsi-sladkovodni-jeskyne-na-svete-hloubka-404-metru-1qz-/olomouc-zpravy.aspx?c=A160930_092036_olomouc-zpravy_stk .
Łyskowski, M., Mazurek, E. - Zientek, J. (2014): Ground Penerating Radar investigation of limestone karst at the Odstrzelona Cave in Kowala, Swietokrzyskie Mountains, Poland. Journal of Cave and Karst Studies, v. 76, no. 3, p. 184–190. doi: 10.4311/2014EX0001
Meyberg, M. - Rinne, B. (1995): Messung des 3He/4He-Isotopen-verhältnisses in Hranicka Propast (Tschechische Republik), Die Höhle, Z. Karst und Höhlenkunde 46, 1, 5-8.
Musil, J. (2017): The Hranice Abyss became the deepest underwater abyss in the world! In: Bosák P, Geršl M, Novotná J (ed) Speleofórum vol. 36. Proceedings from Meeting of cavers in the Moravian Karst. Czech Speleological Society, Sloup, Czech Republic. pp 10–15.
RTG-Tengler (2013): Available from: http://georadar.rtg-tengler.cz/geologicky-zlom-u-sobotky
Slezák, L. (1955–1956): Geologický výzkum devonských vápenců v okolí Mokré. – Diplomová práce: 1–76. Universita Jana Evangelisty Purkyně. Brno,
Slezák, L. - Štelcl, O. (1963): Geologické poměry jižní části Moravského krasu a přilehlých území. – Časopis Moravského muzea, 48: 89–104.
Smith, D.G. - Jol,H.M. (1995): Ground penetrating radar: antenna frequencies and maximum probable depths of penetration in Quaternary sediments.- Journal of Applied Geophysics, 33, 1-3, 93-100. doi: 10.1016/0926-9851(95)90032-2.
Starnawski, K. (2012): Hranická propast: 217 m. https://vimeo.com/44709652
Šteffan, M., - Melichar, R. (1996): Tzv. plástevnaté vápence a tektonika Hranického krasu. – Seminář Skupiny tektonických studií. Program, abstrakta, exkurzní průvodce, 48 s., Jeseník.
Šráček, O., Geršl, M., Faimon, J. - Bábek O. (2019): The geochemistry and origin of fluids in the carbonate structure of the Hranice Karst with the world's deepest flooded cave of the Hranicka Abyss, Czech Republic. – Applied Geochemistry. Vol. 100, č. January, 203--212. URL: https://doi.org/10.1016/j.apgeochem.2018.11.013
Tengler, R., Kalenda, P., Doležal, F.K. - Chlup, L. (2016): Testování nového typu georadaru s velkým hloubkovým dosahem, Speleofórum 2016, Vol. 35, 35-42.
van der Kruk, J., Slob, E.C. - Fokkema, J.T. (1999): Background of ground-penetrating radar measurements.- Geologie en Mijnbouw, 77, 177–188. doi: 10.1023/A:1003546619639
Vysoká, H. (2017): Hydrogeologický výzkum Hranické propasti v rámci projektu Expedice Neuron – předběžné výsledky. Speleofórum 2017. Vol. 36, 16-21.
