Ústav struktury a mechaniky hornin Akademie věd České republiky

Ústav struktury a mechaniky hornin AV ČR
Vznik	1958
Souřadnice	50°4′54,03″ s. š., 14°24′51,07″ v. d.
Mateřská organizace	Akademie věd České republiky
Oficiální web	www.irsm.cas.cz
Datová schránka	uykngxq
IČO	67985891 (VR)
Některá data mohou pocházet z datové položky.

Zaměření ústavu

Ústav struktury a mechaniky hornin Akademie věd České republiky je veřejná výzkumná instituce (v.v.i.), která se zabývá výzkumem struktury a vlastností hornin a horninového prostředí, geodynamickými procesy, ohroženími a riziky, neotektonikou, zemětřeseními a tektonickými procesy, svahovými procesy, jejich příčinami a následky, dále výzkumem skel, technické keramiky, kompozitů a biomateriálů, jejich vlastnostmi i aplikačním potenciálem a technologickými otázkami zpracování anorganických i organických odpadů.

Historie

Ústav struktury a mechaniky hornin má dlouhou historii. Vznikl jako spolek státních a průmyslových organizací v roce 1927 pod názvem Ústav pro vědecký výzkum uhlí. V roce 1928 Ústav koupil areál budov bývalé Vydrovy továrny na poživatiny v pražských Holešovičkách a prvním ředitelem se stal známý chemik Dr. Hans Tropsch, spoluautor Fischer - Tropschovy syntézy benzinu z uhlí. Ústav fungoval jako spolek až do roku 1949, kdy byl po komunistickém převratu včleněn pod Československé doly v rámci ministerstva průmyslu.

K další výrazné organizační změně došlo k 1. 1. 1958, kdy se Ústav stal součástí Československé akademie věd pod názvem Hornický ústav ČSAV. V roce 1979 vznikl sloučením Hornického ústavu s Geologickým ústavem Ústav geologie a geotechniky.  

Po Sametové revoluci v roce 1989 se Ústav opět rozdělil na Geologický ústav a Ústav geotechniky, a následně, po vzniku samostatné Akademie věd ČR po rozdělení Československa, došlo i k přejmenování pracoviště na současný Ústav struktury a mechaniky hornin k 1.1.1994. Poslední organizační změnou v dějinách ÚSMH byla potom transformace na veřejnou výzkumnou instituci k 1.1.2007.

Celá historie ÚSMH byla u příležitosti 90. výročí existence ústavu podrobně zpracována v publikaci Věda pod Rokoskou autorů Věry Dvořáčkové, Vlasty Mádlové, Jiřího Šoukala a kol. (2018) z Masarykova ústavu a archivu AV ČR.

Ředitelé ÚSMH a jeho předchůdců

Dr. Hans Tropsch (1928 - 1931),,Doc. Dr. Ing. Břetislav Gustav Šimek (1931 - 1951),,Ing. Jaroslav Tichý (1951 - 1952),,František Slavík (1952 - 1956),,Ing. Josef Koutník (1956 - 1957),,Prof. Ing. Emil Petýrek, CSc. (1957 - 1970),,Ing. Dr. techn. František Špetl, DrSc. (1970 - 1972), Ing. Gustav Šebor, DrSc. (1972 - 1987), Ing. Jaroslav Němec, DrSc. (1987 - 1990), Ing. Viktor Dobal, CSc. (1990 - 1993), RNDr. Vladimír Rudajev, DrSc. (1993 – 1998),Doc. Ing. Karel Balík, CSc. (2001 – 2012), RNDr. Josef Stemberk, CSc. (2012 – 2022), RNDr. Filip Hartvich, Ph.D. (od 2022)

Struktura a sídla

• Struktura

Výzkumná činnost je organizována v sedmi vědeckých odděleních. Hlavní cíle výzkumné činnosti jsou získávání, zpracování a šíření vědeckých poznatků, vydávání vědeckých publikací, národní a mezinárodní spolupráce s vysokými školami a dalšími vědeckými institucemi a soukromými společnostmi. Vědečtí pracovníci Ústavu se rovněž podílejí na výuce na vysokých školách a přípravě mladých vědeckých pracovníků prostřednictvím doktorských a postdoktorských programů.

V současné době má Ústav tato vědecká oddělení:

1. Oddělení aplikované mechaniky hornin
2. Oddělení geochemie
3. Oddělení inženýrské geologie
4. Oddělení kompozitních a uhlíkových materiálů
5. Oddělení neotektoniky a termochronologie
6. Oddělení seismotektoniky
7. Oddělení struktury a vlastností materiálů

• Sídla

Sídlem Ústavu struktury a mechaniky hornin je areál bývalé Vydrovy továrny v pražských Holešovičkách (V Holešovičkách 94/41). Zde se nachází i většina pracovišť, vedení a administrativní oddělení ústavu. Ústav má dále jedno detašované pracoviště v Praze - Dejvicích (Puškinovo nám. 447/9), kde sídlí oddělení aplikované mechaniky hornin. Kromě toho provozuje ústav mnoho terénních stanic pro terénní výzkum a monitoring, rozmístěných po celém světě (viz kapitola Monitorovací sítě).

Výzkum v ÚSMH

Ústav struktury a mechaniky hornin AV ČR pokrývá poměrně široké spektrum zaměření základního i aplikovaného výzkumu zaměřeného zejména na geovědní, materiálové a chemické obory.

Přehled hlavních témat řešených jednotlivými výzkumnými týmy:

Oddělení aplikované mechaniky hornin

Oddělení aplikované mechaniky hornin se zabývá výzkumem hornin a jejich krátkodobých i dlouhodobých změn v závislosti na endogenních a exogenních činitelích. Jedná se zejména o monitoring a analýzu skalních masivů v závislosti na horninovém složení a jeho vlastnostech, srážkách nebo teplotě. Za tímto účelem využívá kromě přímého sledování v přírodě i plně vybavenou laboratoř mechaniky hornin, umožňující zjišťovat základní i pokročilé fyzikálně-mechanické vlastnosti hornin.

Oddělení geochemie

Oddělení geochemie se zabývá výzkumem složení, struktury a vlastností hornin a odvozených materiálů metodami povrchové chemie, geochemie a petrologie. Studuje minerální složení, procesy vzniku a kumulace organické hmoty v horninách, charakterizuje biologické zdroje a paleoprostředí. Analyzuje produkty nedokonalého spalování a zkoumá migraci toxických prvků v souvislosti s kontaminací prostředí. Věnuje se problematice sorpce oxidu uhličitého a metanu v porézních přírodních a umělých materiálech v závislosti na jejich vlastnostech, a vyvíjí nové mikromesoporézní uhlíkové materiály jako adsorbenty pro CO2.

Oddělení inženýrské geologie

Oddělení inženýrské geologie se zabývá geologickými a geomorfologickými analýzami příčin, monitoringem a vyhodnocováním různých typů nebezpečných geodynamických procesů. Výzkum je orientován do dvou základních směrů: jednak na svahové procesy, a to od velmi pomalých pohybů, přes sesuvy až po rychlé a velmi nebezpečné přívalové proudy a skalní řícení a dále na sledování a vyhodnocování mikroposunů na tektonických zlomech, a to i ve vztahu k zemětřesením. Zvláštní pozornost je věnována vývoji spolehlivých a přesných monitorovacích metod pro sledování svahových a tektonických procesů a předpovědím jejich vývoje a výskytu v prostoru a čase a dopadům na lidskou společnost.

Oddělení kompozitních a uhlíkových materiálů

Výzkumná činnost Oddělení kompozitních a uhlíkových materiálů je zaměřena na teoretické studium a aplikace moderních vláknových, nano-částicových a hybridních kompozitních materiálů s organickým původem a na bázi syntetických nebo anorganických materiálů. Zvláštní pozornost je věnována izolaci a charakterizaci kolagenu a kalcium fosfátů a jejich zpracování do různých forem s definovanou mikro nebo nanostrukturou. Tyto činnosti zahrnují dva hlavní směry, a to kompozitní materiály pro použití v medicíně na bázi biokompatibilních a biodegradabilních komponent a technické, tepelně odolné kompozity zejména s keramickou matricí.

Oddělení neotektoniky a termochronologie

Oddělení neotektoniky a termochronologie se zaměřuje na studium tektonických zlomů a pohybů, které na nich probíhají prostřednictvím metod jako jsou tektonická geomorfologie, strukturní geologie a aplikovaná geofyzika. Tento výzkum je důležitý pro pochopení i předvídání přírodních rizik. Klíčovým aspektem je identifikace zlomů pomocí geofyzikálních metod a analýza seismických událostí, které se v těchto zlomových oblastech vyskytují. To se provádí prostřednictvím detailního paleoseismologického výzkumu, který se zaměřuje na hledání dokladů velkých prehistorických zemětřesení. Tyto výzkumy probíhají nejen v Česku, ale i v  aktivnějších oblastech jako je Kalifornie, Indie, Turecko, Mexiko, Španělsko a další. Pro modelování a rekonstrukci časového a prostorového vývoje geologických procesů, jako jsou tektonické pohyby a vulkanická aktivita, se využívají různé techniky datování, včetně termochronologických metod. Tyto metody pomáhají odhalit stáří hornin a jejich teplotní vývoj.

Oddělení seismotektoniky

Oddělení seismotektoniky se zabývá studiem zemětřesení spojených s tektonickými pohyby v zemské kůře a studiem seismických jevů indukovaných antropogenní činností, například těžbou nerostných surovin, budováním přehrad nebo získáváním geotermální energie. Vyvíjíme nové seismologické přístroje a vědecké metody. Důležitou úlohou oddělení je výpočet seismického ohrožení území České republiky, a zvláště pak lokalit našich jaderných elektráren.

Oddělení struktury a vlastností materiálů

Oddělení struktury a vlastností materiálů se zabývá vztahy mezi strukturou a vlastnostmi anorganických a organických materiálů, jejich přípravou a procesy zpracování s využitím experimentálního a matematického modelování. Výzkumná témata jsou zaměřena na studium vitrifikačních procesů, tavicích procesů skel a speciálních skel pro fotoniku, dále na aplikace aluminosilikátových pojiv a fixaci anorganických odpadů v geopolymerní matrici.  Rovněž se zabývá technologiemi konverze organických odpadů na dále využitelné produkty, zejména oleje, energetické plyny, alternativní paliva a sorbenty.

Laboratoře a výzkumná centra

Centrum excelence pro výzkum rizik ze sesuvů

Centrum texturní analýzy

Laboratoř anorganických materiálů (LAM)

Laboratoř sorpční a porozimetrické analýzy

Laboratoř termochronologie

Laboratoř mechaniky skalních hornin

Monitorovací sítě

Ústav provozuje anebo se podílí na provozu několika monitorovacích sítí, s různým prostorovým i časovým rozsahem, zaměřených na různé aspekty geodynamických procesů. Cílem těchto sítí je zejména poznat zákonitosti chování rizikových geodynamických procesů, jako jsou zemětřesení, sesuvy a jiné svahové pohyby, které ohrožují zájmy společnosti, a přispět tak k účinné prevenci a ochraně před těmito nebezpečnými přírodními jevy.

Síť EU TecNet - 3D monitoring tektonických struktur

Síť TecNet slouží k velmi přesnému měření pomalých tektonických mikropohybů pomocí přístroje TM-71. Tyto přístroje jsou instalovány na více než 140 tektonických zlomech v České republice, na Slovensku, ve Slovinsku, na Špicberkách a jinde v Evropě, ale také na některých lokalitách v centrální Asii, Africe, Jižní Americe a Severní Americe. Většina měření je lokalizována do jeskyní, kde je stabilní klima, což minimalizuje teplotní dilatační změny masivu, a přístroje jsou zde rovněž chráněné před působením nežádoucích vlivů. V současné době je více než 100 přístrojů plně zautomatizováno a pravidelně odečítáno jednou denně. Z 80 přístrojů každodenně jsou data online zasílána na servery do ÚSMH, kde jsou data automatizovaně zpracovávána a vyhodnocována. Více informací naleznete na www.tecnet.cz.

Dlouhodobě monitorované svahové deformace

ÚSMH provozuje monitoring různých typů svahových procesů. Jedná se o sesuvy, skalní bloky a skalní výchozy s potenciálem k řícení. Měření pohybů bloků hornin pomocí různých dilatometrů, extenzometrů a 3D přístrojů TM-71 jsou často doplněna o sledování klimatických parametrů, jako je teplota vzduchu, půdy a skalního masivu, vlhkost, radiace nebo srážky, které mají vliv na dynamiku svahových procesů

Geodynamická GNSS síť GEONAS

Sítě seismických stanic MKnet (Slovensko), REYKJANET (spolu s GFÚ, Island), WEBNET (spolu s GFÚ, Chebsko, RINGEN (Litoměřicko)

Archív fotografií Quido Záruby

Jeden ze zakladatelů české inženýrské geologie, Prof. Quido Záruba, dlouholetý vedoucí oddělení inženýrské geologie ÚSMH, pořídil během své dlouhé kariéry množství fotografií, diapozitivů a negativů, které se dnes nachází v archivu oddělení inženýrské geologie ÚSMH. Snímky zachycují rozličné nebezpečné geologické procesy. Jedná se zejména o různé typy svahových deformací (sesuvy, skalní řícení, přívalové proudy), ale i fotografie zobrazující nestabilitu břehů nádrží nebo staveb. Tato sbírka představuje patrně světově unikátní archiv dokumentovaných následků nebezpečných přírodních procesů, který zahrnuje období od dvacátých let 20. století až po současnost. Dosud bylo digitalizováno téměř 13 000 fotografií, které jsou nyní veřejnosti volně dostupné na stránkách Archivu QZ.

Mezinárodní spolupráce a spolupráce s českými podniky a institucemi

• Mezinárodní spolupráce:

Vybrané příklady mezinárodní spolupráce podle oddělení:

oddělení aplikované mechaniky hornin

Yosemite national Park, USA; Instituto Geografico Nacional de Espana, Santa Cruz de Tenerife, Španělsko; GNS Science, Wellington, Nový Zéland

oddělení geochemie

Kjúšúská univerzita, Fukuoka, Japonsko; University of Porto, Portugalsko; University of Patras, Řecko

oddělení inženýrské geologie

Instituto Geográfico Nacional, Santa Cruz de Tenerife. Španělsko; Geofyzikální ústav Polské Akademie Věd, Polská polární stanice Hornsund, Špicberky, Norsko; National Archaeological Park of Machu Picchu, Peru

oddělení kompozitních a uhlíkových materiálů

National University of Singapore, Singapur; Institute of Engineering Materials and Design, Maribor, Slovinsko; University of Vienna, Institute of Materials Physics, Rakousko

oddělení neotektoniky a termochronologie

Institut de Physique du Globe de Paris, Francie; University of Calcutta, Indie; San Diego State University, USA

oddělení seismotektoniky

Iceland Geosurvey ÍSOR, Island; Geological Survey of Ethiopia, Etiopie; Institute of Geology and Geophysics of the Chinese Academy of Sciences, Beijing, Čína

oddělení struktury a vlastností materiálů

Pacific Northwest National Laboratory, Richland, USA; Karabük University, Turecko; Asahi Glass Co., Japonsko

Úplný výčet mezinárodních kontaktů podle oddělení je uveden na webových stránkách ÚSMH AV.

• Spolupráce s českými podniky a institucemi:

Archeologický ústav AV ČR Praha, ČEZ a.s., Diamo, s.p., Geofyzikální ústav, AV ČR, v.v.i. , Geopark Český ráj, Město Děčín. NKP Vyšehrad, NKP Pražský Hrad, Přírodovědecká fakulta UK Praha, Přírodovědecká fakulta OSU, Ředitelství silnic a dálnic, s.p.

Literatura

DVOŘÁČKOVÁ VĚRA, MÁDLOVÁ VLASTA, ŠOUKAL JIŘÍ A KOL. Věda pod Rokoskou: Dějiny Ústavu struktury a mechaniky hornin AV ČR, v.v.i., a jeho předchůců. 1. vyd. [s.l.]: Masarykův ústav a Archív AV ČR a Ústav struktury a mechaniky hornin AV ČR, 2018. 109 s. 

Externí odkazy

• Seznam děl v Souborném katalogu ČR, jejichž autorem nebo tématem je Ústav struktury a mechaniky hornin Akademie věd České republiky
• Oficiální stránky

Autoritní data	Biblio: d64b0975-c715-4c1b-963d-cd45471f8677 NKC: kn20050505075, ko2005276211 ISNI: 0000 0001 1014 3302 LCCN: no2003039330 VIAF: 143409605

Portály: Česko | Planetární vědy