Ciljevi istraživanja

160. obljetnica rođenja Andrije Mohorovičića        21. travnja - DAN PMF-a

CILJEVI


Sadašnja seizmičnost područja Velebita znatno je slabija od seizmičnosti okolnog područja, a navedena činjenica još uvijek nije razjašnjena unutar lokalnog i regionalnog seizmotektonskog sklopa. Postoje naznake da je takova slaba seizmičnost zapravo posljedica trenutne seizmičke neaktivnosti te da nije pokazatelj stvarne seizmičnosti promatranog područja. Zbog male učestalosti generiranja jakih potresa određene na temelju Kataloga, na području Velebita (uključujući osim same planine i SZ arhipelag Jadranskog mora te područje Like) u kartama seizmičkog hazarda prisutan je lokalni minimum. Ukoliko se pokaže da je hazard na promatranom području podcijenjen, to će imati bitne posljedice na razvoj i prostorno planiranje, građenje itd. Nadalje, na tom području postoji i mnogo nepoznanica vezanih uz geometrijska i druga svojstva lokalnih seizmičkih izvora, anizotropiju, atenuaciju seizmičkih valova i makroseizmički intenzitet, kao i prostornu razdiobu brzina...

Cilj predloženog projekta je prikupiti podatke visoke kvalitete na temelju kojih bi se provelo detaljno i multidisciplinarno istraživanje seizmičnosti, lokalne geologije i tektonike, kao i određivanje fizikalnih svojstava kore i gornjeg plašta u području planine Velebit. Projektom su predviđene sljedeće radnje:

1. Uspostava lokalne mreže seizmoloških postaja (Velebit-Net) opremljenih širokopojasnim, trokomponentnin digitalnim seizmografima

Gustoća postojećih seizmoloških postaja (slika b1) premala je za pouzdanu lokaciju hipocentara potresa, pogotovo onih magnitude manjih od otprilike M = 2.8. Točnost određivanja hipocentralnih dubina ovisi o konfiguraciji mreže i gustoći seizmoloških postaja. Uzimajući u obzir pravila natječaja i moguća financijska sredstva, smatramo da ćemo biti u mogućnosti kupiti opremu za tri nove postaje, dok bi s postojećom opremom opremili još dvije nove postaje. Stoga predlažemo uspostavu mreže Velebit-net koja bi se sastojala od četiri postojeće postaje (KSY, NVLJ, SLNJ, UDBI), te 5–6 novih postaja (S1–S6) (slika b1). Na raspolaganju će također biti i podaci obližnjih regionalnih postaja iz Hrvatske te Slovenije i Italije, budući je Hrvatska pozvana da se pridruži regionalnoj C3ERN virtualnoj mreži (Italija, Slovenija, Austrija).

 

 

 

 

 

 

 

 

Slika b1. Postojeće seizmološke postaje na širem području Velebita (crveno – postaje Seizmološke službe Hrvatske, plavo – postaje znanstvenih projekata, zeleno – postaje u susjednim zemljama). Crnim trokutima (S1–S6) označene su potencijalne lokacije novih postaja. Crne točke prikazuju epicentre potresa od prije Krista do 2013.

 

 

Uz pretpostavku konfiguracije mreže seizmoloških postaja prikazane na slici b1, provedena je numerička simulacija sa sintetičkim vremenima nailazaka. Pokazalo se da su za potrese koji se dogode unutar mreže s dubinom žarišta u rasponu od 5–20 km (karakteristično za promatrano područje), dubine žarišta određene sa standardnom pogreškom od 1.5 do 4.5 km, ovisno o broju očitanih nailazaka Pg i Sg faza te udaljenosti najbliže postaje. Pretpostavljena pogreška očitanja vremena nailaska uzeta je nasumično iz intervala [–0.5 s, +0.5 s] kako bi se u obzir uzeli utjecaji pogrešnog očitanja vremena nailaska te pogreške u modeliranju vremena putovanja vala. Pogreške u određivanju horizontalnih koordinata su za red veličine manje. Postizanjem ovakve točnosti, značajno bi se poboljšala kvaliteta lokacije potresa u području Velebita, čime bi se stekao kvalitetniji uvid u položaj seizmogenih rasjeda. Namjera je također poboljšati i unaprijediti postojeće modele brzina te u proceduri lociranja potresa koristiti prostornu razdiobu fazno ovisnih staničnih korekcija (vidi ispod), što će poboljšati kvalitetu lociranja žarišta potresa.

Predložena konfiguracija mreže seizmoloških postaja (prikazana na slici b1) trebala bi omogućiti izradu 2-D profila invertiranih struktura koristeći metode bazirane na funkcijama prijemnika (duž profila S6–NVLJ–S4–S2–S1–BOJS–OZLJ; DUGI–S5–KSY–S3–SLNJ; ZIRJ–MORI–S5–KSY–S2–S1–BOJS-GBRS–VISS; vidi ispod). Time bi također trebala biti osigurana i dovoljna pokrivenost šireg istraživanog područja valnim putanjama u svrhu provođenja tomografskih istraživanja koja koriste seizmički nemir (vidi ispod).

2. Konstrukcija lokalnih i regionalnih, plitkih i dubokih geoloških profila

Profili će biti načinjeni poprečno na pružanje glavnih rasjeda i pratećih struktura na temelju podataka prikazanih na listovima Osnovne geološke karte SFRJ 1:100.000, nadopunjenih podacima strukturno-geološkog kartiranja koje će se provesti u okviru predloženog projekta te dopunom geofizičkih i bušotinskih podataka dijelom dobivenih ovim projektom i iz drugih relevantnih izvora (e.g. iz arhive Hrvatskog geološkog instituta, tvrtke INA Industrija nafte d.d. Zagreb ...). Na temelju ovih profila moći će se rekonstruirati recentna strukturna građa i tektonska evolucija područja istraživanja putem postupnog povratka strukturnih i tektonskih blokova u položaj koji su zauzimali prije pomaka po rasjedima konstrukcijom uravnoteženih (engl. balanced) profila. Također, u kombinaciji s podacima o seizmičnosti ovog područja i položaja hipocentara, očekuje se da će se ovim profilima moći realnije prepoznati seizmogeni izvori, njihova geometrija i kinematska aktivnost te prikupiti relevantni parametri za procjenu njihova seizmogenog potencijala.

3. Proračun polja paleo-naprezanja

Proračun će se načiniti obradom prikupljenih mikro-tektonskih podataka na rasjednim plohama i smičnim pukotinama u stijenama različitih stratigrafskih jedinica čime će se omogućiti preciznija rekonstrukcija tektonske evolucije istraživanog područja i korelacija s podacima o recentno aktivnom polju naprezanja dobivenom na temelju analize žarišnih mehanizama potresa.

4. Relokacija svih potresa na širem Velebitskom području (Rijeka–Velebit–Zadar) koristeći prostornu razdiobu staničnih korekcija

Relokacija žarišta potresa bit će napravljena koristeći poboljšane modele brzina te metode lociranja temeljene na prostornoj varijabilnosti staničnih korekcija (vidi niže). Dobit će se pouzdanije lokacije žarišta koje će omogućiti kvalitetniji i bolji uvid u položaj i geometriju seizmogenih izvora.

5. Inverzija plitkih i dubokih struktura

Važan cilj ovog istraživanja jest pružiti uvid u dublje dijelove kore i litosfere ispod šireg područja Velebita. Jedno od bitnih pitanja na koje se želi pružiti odgovor jest je li prividna seizmička neaktivnost na neki način povezana s anomalijom niske brzine u gornjem plaštu, a koja je otkrivena regionalnom teleseizmičkom tomografijom. Još uvijek ne postoji jasno definirana veza između geodinamičkih procesa u gornjem plaštu i tektonskog razvoja promatranog područja, stoga se nadamo da će rezultati ovog istraživanja biti temeljni korak u razumijevanju i povezivanju površinskih procesa s onima u unutrašnjosti. Pri određivanju  strukture područja Velebita, koristit će se nekoliko provjerenih i dokazanih metoda za ispitivanje i kartiranje struktura do dubine od 60 km. Nadalje, kombinacijom nekoliko metoda (funkcije prijemnika, tomografija koja koristi mikroseizmički nemir, seizmička atenuacija i anizotropija) koje istražuju različite strukture postići će se veća rezolucija (reda veličine nekoliko kilometara) u definiranju struktura.
Struktura brzine transverzalnih valova u kori do dubine od 25 km bit će procijenjena koristeći tomografiju koja koristi mikroseizmički nemir te će predstavljati granične vrijednosti za istraživanje donje kore i litosfere koristeći inverziju funkcije prijemnika. Budući je metoda funkcije prijemnika vrlo uspješna u kartiranju potpovršinskih gradijenata brzine, naš je cilj odrediti glavne diskontinuitete u kori, napraviti detaljnu kartu debljine kore za istraživano područje i detektirati eventualne diskontinuitete u litosferi. 

6. Poboljšana i proširena baza mehanizama žarišta potresa

Postojeći mehanizmi žarišta potresa bit će revidirani, dok će se za određivanje mehanizama žarišta manjih potresa koji će se dogoditi na promatranom području koristiti podaci Velebit-net mreže te ostalih dostupnih seizmoloških mreža. U konačnici će nam to omogućiti detaljniji uvid u mehanizme žarišta potresa i njihovu prostornu razdiobu, te pružiti informacije o polju tektonskih napetosti, što ima bitnu ulogu u seizmotektonskom modeliranju.

7. Detaljno kartiranje atenuacije i anizotropije u području Velebita

Postavljanje novih seizmoloških postaja omogućit će prikupljanje kvalitetnih podataka za istraživanje atenuacije prostornih i koda valova. Koda valovi nose informacije o atenuacijskim svojstvima kore i plašta, dok lokalni izravni prostorni valovi nose informacije o gornjoj kori. Stoga bi kombinacija navedenih metoda trebala omogućiti bolji uvid u atenuacijske profile i realističnije procjene Q-faktora za P- i S-valove koje se koriste za prilagođavanje opaženog spektra spektru izvora prilikom određivanja momentne magnitude spektralnim metodama. Namjera je također istražiti i azimutalnu anizotropiju atenuacije (koristeći metodu normiranja kodom) s ciljem objašnjenja opaženih izrazito izduženih izoseista. Provest će se i istraživanje anizotropije brzine koristeći metodu dvoloma teleseizmičke SKS faze, ukoliko će biti dovoljno zapisa teleseizmičkih potresa sa zadovoljavajućim omjerom signala i šuma (SNR) iz odgovarajućeg područja epicentralnih udaljenosti te uz povoljnu razdiobu epicentara potresa po azimutu. Također, provest će se i istraživanje anizotropije kore, ukoliko se prikupi dovoljno podataka iz izvora unutar Velebit-net mreže za procjenu anizotropije brzina Pg- i Sg-valova. Na temelju prikupljenih informacija moći će se napraviti kvalitetna usporedba velebitskog i susjednih područja.
Svi prikupljeni podaci značajno će unaprijediti naša znanja o seizmološkim, strukturnim i seizmotektonskim karakteristikama istraživanog područja Velebita. Nadalje, novostečena znanja trebala bi pružiti ili nas barem približiti odgovorima na neka od sljedećih pitanja: 
Je li opažena slaba seizmičnost u području Velebita posljedica trenutne seizmičke neaktivnosti ili je povezana sa seizmotektonikom? Je li seizmički hazard podcijenjen?

  • Postoji li uopće Velebitski reverzni rasjed, koji se gotovo unisono u literaturi navodi kao glavna seizmogena struktura u ovome dijelu vanjskih Dinarida? Ako postoji, gdje se nalazi, kakva su mu geometrija i kinematička svojstva i je li to još uvijek aktivan i potencijalni seizmogeni izvor?
  • Gdje su seizmogeni izvori u području Velebita te koje su njihove značajke?
  • Možemo li povezati prividni manjak seizmičnosti s dubokim strukturama, tj. s nepostojanjem podvučenog dijela Jadranske mikroploče na tomografskim prikazima ispod ovog dijela Dinarida, ili je to možda posljedica drugačije kinematičke prošlosti ovog područja u odnosu na sjeverozapadni i jugoistočni dio vanjskih Dinarida?
  • Kakvu ulogu u razvoju Dinarida imaju litosferni procesi ispod šireg područja Velebita i na koji su način oni povezani s trenutnim tektonskim procesima?
  • Na kojoj se dubini nalazi Mohorovičićev diskontinuitet i možemo li unaprijediti naša saznanja o njegovoj topografiji?
  • Kakve informacije o modelu brzina daje prostorna razdioba grupne brzine površinskih valova
  • Razlikuju li se atenuacijska svojstva i/ili anizotropija seizmičkih brzina u području Velebita i u susjednim područjima?