Poszukiwanie „konwencjonalnych” kopalin ogranicza się głównie do określenia lokalizacji, które pozwalają na opłacalną eksploatację. Poszukiwanie złóż niekonwencjonalnych ma odmienny charakter, w przypadku np. gazu z łupków przedmiotem eksploracji jest sama nieprzepuszczalna skała macierzysta. Dlatego takie złoża bez dodatkowej stymulacji nie mogłyby być komercyjnie eksploatowane.

Powszechnie stosowaną w tym celu metodą jest szczelinowanie hydrauliczne z wykorzystaniem wody. Polega ono na zatłaczaniu pod dużym ciśnieniem wody, z dodatkami chemicznymi do górotworu, w celu wygenerowania sieci spękań, przez które gaz może swobodnie wypływać. Część powstałej w ten sposób energii uwalnia się w postaci niewielkich wstrząsów.

Tu wkracza mikrosejsmika: badanie wstrząsów sejsmicznych o bardzo małej intensywności. Wstrząsy mikrosejsmiczne, monitorowane w trakcie eksploatacji złóż są zjawiskiem pożądanym, jednak przy założeniu, że wyzwolona energia nie osiągnie niebezpiecznych wielkości. Monitoring mikrosejsmiczny prowadzony w czasie szczelinowania jest jedyną metodą pozwalającą wyciągać wnioski na temat efektywności zabiegu oraz propagacji szczelin w obrębie formacji gazonośnych.

Praca doktorska Wojciecha Gajka dotyczy przede wszystkim anizotropii (czyli wykazywaniu przez badany materiał odmiennych właściwości w różnych kierunkach), proponując nową metodykę inwersji anizotropowego modelu prędkości.

W pracy przedstawiona jest ilościowa analiza błędów w lokalizacji wstrząsów mikrosejsmicznych, które wynikają z zastosowania nieodpowiedniego lub niedokładnego modelu prędkości, co może skutkować błędną oceną efektywności zabiegu szczelinowania. Zaproponowana metodyka pozwala ustrzec się groźnych błędów i precyzyjnie lokalizować wstrząsy indukowane szczelinowaniem.

Wypracowana metodyka jest wykorzystana do analizy rzeczywistych danych ze szczelinowania łupków gazonośnych z dolnego Paleozoiku na Pomorzu. Był to pierwszy taki zabieg w kontynentalnej części Europy. Analiza otrzymanych w ten sposób dokładnych lokalizacji wstrząsów pozwala wnioskować o kierunkach i dynamice rozwoju sieci spękań oraz o ich pionowej rozpiętości.

Kolejnym elementem pracy jest wykorzystanie zjawiska rozszczepienia poprzecznych fal sejsmicznych, co ma miejsce w ośrodku anizotropowym. Przeprowadzane są pomiary parametrów rozszczepionych fal S. Dzięki wykorzystaniu tych informacji oraz znajomości dokładnych lokalizacji wstrząsów sejsmicznych, można wyciągać wnioski na temat orientacji oraz gęstości szczelin w formacjach łupkowych, co umożliwia dokładniejszą analizę efektywności szczelinowania.

Wyniki wskazują, że podczas zabiegu szczelinowania propagacja części spękań była kontrolowana przez istniejące już wcześniej systemy szczelin (tzw. paleospękania), a nie, jak się spodziewano, aktualny reżim naprężeń w górotworze.

Ostatecznie, dzięki zastosowaniu nowo wypracowanej metodyki, udało się odpowiedzieć na pytanie jak przebiegał proces powstawania szczelin podczas zabiegu szczelinowania hydraulicznego oraz jakie czynniki odgrywały istotną rolę w tym procesie.

Podczas pracy w IGF PAN Wojciech Gajek zajmował się nie tylko zagadnieniem mikrosejsmiki w kontekście eksploatacji złóż surowców naturalnych. Równolegle prowadził też badania w obszarze sejsmologii lodowcowej na obszarze Spitsbergenu.

Może się to wydawać zaskakujące, ale jest bardzo wiele podobieństw między antropogenicznie wzbudzanymi wstrząsami podczas szczelinowania hydraulicznego, a wstrząsami generowanymi podczas erozji lodowca. Co więcej, zjawisko szczelinowania zachodzi również w lodowcach, gdy woda roztopowa rozsadza niewielkie szczeliny w ciele lodowca.

Sejsmologia znajduje też zastosowanie przy monitoringu cieleń lodowca. W swojej pracy Wojciech Gajek nietypowo wykorzystał stacje sejsmologiczne zlokalizowane w obszarach polarnych do analizy aktywności otaczających je lodowców. Korzystając z zapisów tych stacji możliwa jest obserwacja wstrząsów sejsmicznych generowanych przez lodowiec bez względu na złe warunki atmosferyczne czy ciemności nocy polarnej.

Umiejętności zdobyte podczas pracy nad przemysłowymi zastosowaniami monitoringu mikrosejsmicznego oraz doświadczenie pozyskane podczas pracy z lodowcami nie idzie na marne. Wojciech Gajek pracuje obecnie nad obrazowaniem wewnętrznej struktury lodowca i planuje kontynuację swoich badań podczas stażu post-doc w ETH Zurich w Szwajcarii.