Test of the maximum penetration depth of the Roteg GPR above the Hranice Abyss and in the Moravian Karst

Abstract

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 near the town Hranice -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. AbstraktNa známých speleologických lokalitách v České republice byl testován nový druh georadaru (GPR), "Roteg". První zkoumaná lokalita -Hranická propast u Hranic -je nejhlubší podvodní jeskyní na světě. Tento georadar se vyznačuje mnohem vyšším pulzním výkonem než běžné georadary, velmi vysokým napětím (5-15 kV) na vysílací anténě a zejména speciální konstrukcí generátoru impulzů. Radarový průzkum poblíž Hranické propasti ukázal, že je možné detekovat odrazy elektromagnetických pulzů přicházejících od jeskynních struktur samotné propasti a od litologických hranic vyskytujících se pod hladinou podzemní vody, tedy něco, co se vůbec nepředpokládalo a bylo takto poprvé in-situ ověřeno. Věrohodné odrazy byly detekovány až z hloubek 580 m pod povrchem, což je přibližně 515 m pod hladinou vody, a to za pomocí nejdelších dostupných 6 metrových antén, naladěných na frekvenci 25 MHz. Druhým testovaným místem byl lom Malá Dohoda u obce Holštejn v Moravském krase. Použitý georadar byl stejný jako v předchozím případě, s výjimkou výstupu generátoru pulzů, který generoval impulsy o napětí až 20 kV na vysílací anténě. Na radarogramu byly patrné odrazy signálu od dutin ve vápencích v hloubkách až 300 m, od litologických rozhraní mezi Lažáneckými a Vilémovickými vápenci v hloubce 400 m, bazálními pískovci