Određivanje strukture Zemljine unutrašnjosti metodom tomografije bliskih potresa

Poslijediplomski studij

Autor: dr.sc. Josipa Kapuralić, mag.ing.geol.

Poznavanje Zemljine unutrašnjosti ključno je za razumijevanje geoloških struktura i njihovih odnosa promatranih na površini. U zadnja dva desetljeća izveden je veliki broj regionalnih istraživanja europske litosfere, dok su u zadnjih desetak godina na području Dinarida intenzivirana lokalna duboka geofizička istraživanja s ciljem rasvjetljavanja geološkog modela kore i plašta. Ovo istraživanje usmjereno je na kontaktnu zonu Jadranske mikroploče, koja je dio Afričke ploče i Panonskog bazena, dijela Euroazijske ploče (slika 1).

20201006 1

Slika 1 Glavne tektonske jedinice na širem području (Schmid i dr., 2008). Granice Panonske kore, Prijelazne zone, Dinaridske kore i Moho fragmentacija, odnosno kontakt Jadranske mikroploče i Panonskog tektonskog segmenta određeni su na temelju gravimetrijskog modeliranja (Šumanovac, 2010).

Prvi put je na ovom području primijenjena metoda tomografije bliskih potresa (LET-metoda) koja je omogućila konstruiranje trodimenzionalnog (3D) modela seizmičke brzine P-valova, kako bi se unaprijedila saznanja o kori i gornjem plaštu. Ulazni podaci za izračun modela brzine su vremena putovanja P-valova od hipocentara bliskih potresa do seizmoloških postaja unutar istraživanog područja. Podaci su prikupljeni u dvije faze. Nakon prve faze prikupljanja i obrade podataka konstruiran je 3D model brzina na području sjevernih Dinarida. Model je verificiran i kalibriran s detaljnim 2D modelom duž profila u sjevernim Dinaridima (Šumanovac et al., 2016) čime se poboljšala postignuta rezolucija novog 3D modela (slika 2).

20200616 3

Slika 2 Vertikalni presjek LET-modela duž profila u sjevernim Dinaridima – usporedba sa značajkama 2D modela duž istog profila. Iznad profila je prikazana topografija, a trokutići označavaju seizmološke stanice. Različitim linijama su označeni diskontinuiteti određeni različitim metodama. Brojevi prikazani plavom bojom označavaju seizmičke brzine u km/s, a točkasta crvena linija rasjede na 2D refrakcijskom seizmičkom modelu (Šumanovac i dr., 2009). Vertikalno i horizontalno mjerilo su različiti.

Druga faza prikupljanja podataka obuhvatila je šire područje te je konstruiran model na području cijelih Dinarida i prijelazne zone prema Panonskom bazenu. U trodimenzionalnom geofizičkom modelu ostvarena je visoka rezolucija, a model je potvrdio složen raspored seizmičkih brzina. Dobiveni model prikazuje razlike u strukturi kore Dinarida i Panonskog tektonskog segmenta, dijela Euroazijske ploče. Dinaridska kora karakterizirana je relativno malom seizmičkom brzinom P-valova u gornjoj kori i znatnim povećanjem brzine u donjoj kori. Značajan vertikalni gradijent brzine unutar kore ukazuje kako je dinaridska kora dvoslojna, dok u Panonskom bazenu brzine upućuju na jednostavniju strukturu kore, što je potvrdilo već ranije uočene glavne karakteristike tih dviju kora. Ispod Panonskog bazena su na području glavnih depresija prisutne anomalije malih brzina uzrokovane debelim naslagama sedimentnih stijena, a anomalija velike brzine između Savske i Dravske depresije prema tektonskim kartama pripada području ofiolitnih zona.

Najznačajniji doprinos ovog istraživanja je konstrukcija 3D modela brzina velike rezolucije, posebno u donjoj kori, odnosno vršnom dijelu plašta. Model je omogućio preciznu interpretaciju debljine kore na temelju maksimalnog vertikalnog gradijenta brzine u donjoj kori (slika 3).

20201006 3

Slika 3 Vertikalni presjeci izračunatog seizmičkog modela duž profila P1 i P2, orijentacije Z – I. Crnom isprekidanom linijom prikazana je blago izglađena granica Moha koja je interpretirana na temelju brzine u ovom modelu.

Male seizmičke brzine u vršnom dijelu plašta prisutne su ispod Dinarida na dubinama od 45 km do dubine veće od 55 km (slika 4). Tako male seizmičke brzine u gornjem plaštu su prva neposredna indikacija kontakta dviju tektonskih cjelina na razini plašta. Na temelju ove anomalije male brzine prvi put je određena dodirna zona Jadranske mikroploče i Panonskog tektonskog segmenta u gornjem plaštu.

20201120 4

Slika 4 Horizontalni presjeci izračunatog seizmičkog modela u intervalima od 5 km. Bijelim isprekidanim linijama je istaknuta zona male brzine u gornjem plaštu.

Reference:

Schmid, S. M., Bernoulli, D., Fügenschuh, B., Matenco, L., Schefer, S., Schuster, R., Tischler, M. & Ustaszewski, K. (2008). The Alpine-Carpathian-Dinaridic orogenic system: correlation and evolution of tectonic units. Swiss Journal of Geosciences, 101(1), 139-183.

Šumanovac, F. (2010). Lithosphere structure at the contact of the Adriatic microplate and the Pannonian segment based on the gravity modelling. Tectonophysics, 485(1-4), 94-106.

Šumanovac, F., Orešković, J., Grad, M. & ALP 2002 Working Group. (2009). Crustal structure at the contact of the Dinarides and Pannonian basin based on 2-D seismic and gravity interpretation of the Alp07 profile in the ALP 2002 experiment. Geophysical Journal International, 179(1), 615-633.

Šumanovac, F., Hegedűs, E., Orešković, J., Kolar, S., Kovács, A. C., Dudjak, D. & Kovács, I. J. (2016). Passive seismic experiment and receiver functions analysis to determine crustal structure at the contact of the northern Dinarides and southwestern Pannonian Basin. Geophysical Journal International, 205(3), 1420-1436.

_________________________________________________________________________________

dr. sc. Josipa Kapuralić, mag. ing. geol. je asistentica na Zavodu za geofizička istraživanja i rudarska mjerenja na Rudarsko-geološko-naftnom fakultetu Sveučilišta u Zagrebu. U lipnju 2020. g. je obranila doktorski rad pod nazivom Određivanje strukture kore i litosfernoga plašta na području Dinarida i jugozapadnoga dijela Panonskoga bazena metodom tomografije bliskih potresa.

E-portfolio https://moodle.srce.hr/eportfolio/user/view.php?id=11793

ResearchGate https://www.researchgate.net/profile/Josipa_Kapuralic

CROSBI:https://www.bib.irb.hr/pretraga?operators=and|Kapurali%C4%87,%20Josipa%20%2832493%29|text|profile