SEISMOLOGIE A SEISMOTEKTONIKA část 10.: Vnitrodesková seismicita podzim 2023 Seismologie a seismotektonika -10 (vnitrodesková seismicita) Významná zemětřesení se mohou vyskytovat také na dislokacích uvnitř desek, bez vazby na deskové rozhraní. Těmto zemětřesením říkáme vnitrodesková zemětřesení. Jejich procentuální zastoupení je ve srovnání s otřesy na deskových rozhraních výrazně menší. podzim 2023 Také vnitrodesková seismicita může být na některých místech velmi významná. Distribuce zemětřesení s mb>5 v letech 1964-1997 (Stein, Wysession 2003) podzim 2023 Seismologie a seismotektonika -10 (vnitrodesková seismicita) Četné príklady relativně výrazné pozorovat v prostom Austrálie. TK = Tonga-Kermandec Trench (cb) = collisional boundary (sz) = subduction zone (ia) = island arc (Wilis eř al. 2008) (Sandiford, Ekholm 2008) vnitrodeskové seismicity lze HI".'.' 130 140 longitude podzim 2023 Seismologie a seismotektonika -10 (vnitrodesková seismicita) K nejsilnějším vnitrodeskovým otřesům v prostom Austrálie patří jev z roku 1968 z regionu Meckering. Mafie Dykes \ / y Reverse dextral offsets Epicentre, Z=3 km Reverse (maximum) offsets Reverse sinistral offsets Lthological layering in Jimperding Metamorphic Belt Meckering (1968) Yilgarn Craton Kilometres 31°S 33°S 35° S 115°E _l_ 117°E 119°E _l_ Zemětřesení v regionu Meckering (Southwest Seismic Zone), 1968, Ms=6.8 (Dentith et al. 2009) podzim 2023 Seismologie a seismotektonika -10 (vnitrodesková seismicita) 10.1: Seismotektonika vnitrodeskových tektonických zón podzim 2023 Seismologie a seismotektonika -10 (vnitrodesková seismicita) Charakter vnitrodeskové seismicity se obecně liší od seismicity deskových rozhraní. Obecně je delší průměrný časový interval mezi jednotlivými otřesy v případě vnitrodeskové seismicity. Maximální magnituda vnitrodeskových zemětřesení dosahují menších hodnot. podzim 2023 Průměrná doba opakování seismických jevů (recurence time) podle Scholze (1986): Mezideskové jevy Rychlost posunutí > 1 cm/rok, Doba opakování ~102 let Vnitrodeskové jevy se vztahem k deskovým okrajům Rychlost posunutí < 1 cm/rok, Doba opakování ~103 - 104 let Vnitrodeskové jevy (bez vztahu k deskovým okrajům) Rychlost posunutí < 0.01 cm/rok, Doba opakování ~104 let podzim 2023 Seismologie a seismotektonika -10 (vnitrodesková seismicita) Príklad z New Madrid Zone: Jestliže předpokládáme opakování silných zemětřesení s periodou cca 500 až 1000 let, pak magnitudo takových zemětřesení nepřesáhne hodnotu 7! Stein - presentace New Madrid Seismic Zone Frequency-Magnitude Relationship podzim 2023 Seismologie a seismote Pro vnitrodeskovou seismicitu jsou obvyklé časově dlouhé sekvence dotřesů. 100 ■_ >> 10 g ^—' co «. Q 1 o o f~ CD 0.1 < Sře/n - presentace 0.01 podzim 2023 Seismolo 10 100 1000 10000 Recurrence time (yr), tr Charakter vnitrodeskové seismicity je často komplikovaný. Navíc je obecně obtížnější sledovat charakter vnitrodeskové seismicity než charakter seismicity deskových rozhraní - vzhledem k dlouhým časovým intervalům mezi významnějšími otřesy je pro konkrétní epicentrální oblast znám jen relativně malý počet opakování seismické aktivity. Recentní pohyby na zlomech spjatých s vnitrodeskovou seismicitou nejsou často pozorovatelné na povrchu. K vlastním recentním pohybům dochází v hloubkách řádově několik km (někdy přes 10 km) a jejich kumulativní offset je vzhledem k dlouhým intervalům mezi otřesy malý (na povrchu se pak významně neprojevuje). podzim 2023 Seismologie a seismotektonika -10 (vnitrodesková seismicita) 10.1.a: Difuzivní rozhraní podzim 2023 Seismologie a seismotektonika -10 (vnitrodesková seismicita) Na některých deskových rozhraních mají vzájemné pohyby extrémně malé relativní rychlosti. Intraplate earthquakes (CMT, z <= 70 km, m >= 5.66, 1977-2009.03) 5 6 ? 9 outside the four deformation regimes of Kreemer et al. [2002, AGU Geodynamics Series, 30] 8 10° 20" 30" 40" 50" 60° 70° 80° 90° 100°n0°120"130°140"150"160°170"180°170"160°150"140"130°120°110°100r 90° 80" 70° 60° 50" 40° 30" 20" 10° 10" 20" 30' 40" 50" 60" 70" 80 90 100 110"120"130l 140"150"160"170"180"170"160"150"140"130"120:'110"100° 90" 80 70 60 50 40 30" 20" 10" Seismicita: S - subdukčních zón; R - r/ftó, C - kontinentálních deskových rozhraní; 0 - difuzivních deskových rozhraní podzim 2023 Seismologie a seismotektonika -10 (vnitrodesková seismicita) Příklad: rozhraní severoamerické a jihoamerické desky, kde vzájemné rychlosti dosahují pouze hodnoty cca 1 mm/rok. (Stein, Wysession 2003) ^2:_l 270 300 330 0 Latitude (°) 30 podzim 2023 Seismologie a seismotektonika -10 (vnitrodesková seismicita) Příklad: Ninetyeast Ridge - struktura oddělující indickou a australskou desku. (Subrahmanyam et al. 2008) 88' 90° 92'E 94' 96" 98* l podzim 2023 Seismologie a seismotektonika -10 (vnitrodesková seismicita) Obecně je předpokládána limitní rychlost vzájemných pohybů desek přibližně 1-2 mm/rok, pod níž není energie dostatečná pro vývoj obvyklého typu deformace při okraji desek. Pomalejší okraje desek se tak obecně vyvíjí podobně, jako vnitrodeskové struktury. (Stein, Wysession 2003) 270 300 330 Latitude (°) 30 podzim 2023 Seismologie a seismotektonika -10 (vnitrodesková seismicita) 10.1.b: Některé zdroje vnitrodeskové seismicity podzim 2023 Seismologie a seismotektonika -10 (vnitrodesková seismicita) Reaktivace starších struktur Často jsou vnitrodesková zemětřesení vázána na starší zóny korového oslabení (sutury, paleorifty), jejichž křehké struktury mohou být reaktivovány. podzim 2023 Seismologie a seismotektonika -10 (vnitrodesková seismicita) Významným mechanismem vnitrodeskové seismicity je patrně reaktivace původně extenzních struktur. 2 3 Johnston a Kanter (1990) uvádí, že 49% vnitrodeskové seismické aktivity je soustředěno do oblastí reaktivovaných riftů nebo původně poklesových zlomů pasivních kontinentálních okrajů. Tyto oblasti přitom představují jen 25% celkové rozlohy stabilní kontinentální kůry. V oblastech dříve postižených extenzí je pozorováno 60% vnitrodeskových otřesů s Mw>6 (a 100% těchto otřesů s Mw>7). podzim 2023 Seismologie a seismotektonika -10 (vnitrodesková seismicita) Příklad vnitrodeskové seismicky aktivní tektonické zóny New Madrid Seismic Zone Nejsilnější registrovaný otřes: 31.10.1895, M=6.8 podzim 2023 Seismologie a seismotektonika -10 (vnitrodesková seismicita) New Madrid Seismic Zone Reaktivace zlomů paleoriftové struktury. Magnitudo nejsilnějších historických jevů dosahuje hodnoty 7 - 8. podzim 2023 Seismologie a seismotektonika -10 (vnitrodesková seismicita) Příklad vnitrodeskové seismicky aktivní tektonické zóny Seismotektonické zóny v regionu Austrálie podzim 2023 Seismologie a seismotektonika -10 (vnitrodesková seismicita) Seismotektonické zóny v regionu Austrálie Magnitudo nejsilnějších historických jevů dosahuje hodnoty ~ 7. Interval opakování otřesů s ruptúrami porušujícími povrch se pohybuje od 22 do 83 tisíc let. 110_U5_120_125_130_135__140_145_ (Hillis eí al. 2008) 110 115 120 125 140 145 podzim 2023 Seismologie a seismotektonika -10 (vnitrodesková seismicita) Pro vznik otřesu o magnitudu 6 může být dostatečný zlom o délce řádově desítky kilometrů. Mw plocha zlomu (km2) délka zlomu (km) 5 -5-10 -1-3 6 -70-110 -6-12 7 -630- 1100 - 45 - 60 8 - 5.000 - 12.000 - 250 - 330 9 - 30.000 - 150.000 - 1.250-2.400 10 -600.000- 1.500.000 - 6.000 - 17.000 Hrubé odhady vztahu mezi momentovým magnitudem a velikostí porušené zóny (sumarizováno podle Abrahamson 2006, Bormann 2002 a Vakov 1996). podzim 2023 Seismologie a seismotektonika -10 (vnitrodesková seismicita) Mohou se tak objevit i zemětřesení, která jsou překvapivá svou lokací a/nebo svým magnitudem. Příklad: USA, Virginia 23.8.2011, M=5.8 GENERALIZED GEOLOGIC MAP OF THE CENTRAL VIRGINIA PIEDMONT WITH FAULTS AND EARTHQUAKES (M >2, 1973-2011) podzi ■ Earthquake Epicenters □ M = 4 □ M = 3.0 - 3.9 □ M = 2.0 - 2.9 data from Vkgom Tech SonnxttoQtCůl Obsorvotofy nfxt USGS Hobonai fart/x?u;»Ao íVifo/r/wfjOft Centw Bedrock Geology I I Cenozoic sediments of the Coastal Plain |_| sand. silt, clay, and shelly sand [I Mesozoic sedimentary rocks arkose, sandstone, siltstone, sha!e. and coal Em "I Proterozoic and Paleozoic rocks |_| diverse array oi igneous and metamorphic rocks fjjtat/om Ytrpnu) Orvi&w ot Gootogy and Alt/wai Wescttfocs and uxmo rvcmt mapping try VDGt.lfi and WUuun & f.tary geotogots C. M. Bailey. College of Wtftiam & Mary \ USGS ShakeMap: VIRGINIA Tuo Aug 23, 2011 17:51:04 GMT M56 N3794 W7793 OoptfiBOKm 10 082311a 38.5 37.5' 36.5' -80- -79' -78" -77' -76' Hap Vwtkm 8 ProCMMd Tu» S*f> 20, 2011 00:2»33 PM MOT — HOT REVIEWED BY HUMAN S MAKING Nol ICH Weak Uqhl Moderate Slrong Very slroog Severe V cJcnl Extreme POTENTHL DAMAGE rtono nono nono Vi2-i PEAK VEUon--» <0\ 0.11.1 1.1-3.4 3.48.1 HI-16 16-31 31-60 CO-U6 >II4S IhSTRUMENTAL IHTFK&TY 1 li-IM IV V VI VII VIII e a seismotektonika -10 (vnitrodesková seismicita) Středně silná zemětřesení se mohou objevit i v místech, kde nebyly dosud významnější projevy seismické aktivity známy. Příklady: Polsko, Poznaň 6.1.2012, ML=3.6 _ 1.9 I 11 1 ' I I 1 1 11 I Pg Sg gkp/bhz ; KSP/HHZ • 'JJNftíMt ••JT-^JY f(f Wří^V.WV--.* -•--~ Pn UPC/HHZ- □pc/BHZ Sg Hďtpt*^'^ ------"------ •,v«|^;ř^^^.......- • Pn 1 jL i Pn KRLC/HHZ ' l^|^l^*r>HM*W.' BEL/BHZ « LIPI/SHZ S MORC/HHZ 2.9 3.1 OJC/BHZ PVCC/HHZ LUKA/SHZ OKC/BHZ ■ ^ Prn Sg , Sg VRAC/HHZ KRUC/HHZ JAVC/HHZ rii 15° 16 Í5r 53° I , J I východoevropská platforma (i'^A T í \ 7 ) *V J jevení 6.1.2012 1 k As- •v 51' I'M I AJIPI ^ A MORC I.UKA masiv i VRAC DOIB JBILA / pôde r-i>x - KRUC -1--> --y_ 14° 15 49° 16° 17 2 I 5 [Z 6 ▲ 7 18° 19° 20° 21° 22° magnitudo 3 4 5 epicentra historických zemětřesení • © W epicentrum jevu z 6. I. 2012 Ssmologie a seismotektonika -10 (vnitrodesková seismicita) Zlomy zasahující do vnitrodeskové oblasti z prostoru deskových rozhraní Některé seismicky aktivní struktury uvnitř litosferických desek jsou spjaty se zlomy, které jsou součástí struktur na deskových rozhraních a propagují dále do vnitrodeskové oblasti. podzim 2023 Seismologie a seismotektonika -10 (vnitrodesková seismicita) Příklad: Seismicita spjata s pokračováním transformních zlomů v regionu Antarktidy a jejich křížením s dalšími (vnitrodeskovými) strukturami. zemětřesení Mw > 5 podzim 2023 Seismologie a seismotektonika -10 (vnitrodesková seismicita) Zemětřesení jsou spjata s pohyby na kenozoických zlomech (geodetická měření ukazují pohyby o velikostech cca 5 mm/rok), přičemž některé tektonicky aktivní zóny jsou tvořeny pokračováním transformních zlomů. podzim 2023 Seismologie a seismotektonika -10 (vnitrodesková seismicita) Vlivy subdukce zasahující do vnitrodeskové oblasti z prostoru deskových rozhraní Subdukovaná deska zasahuje ve svrchním plášti daleko pod nadložní desku, procesy v plášti ovlivněné subdukcí pak mohou mít výrazné projevy ve vnitrodeskové oblasti nadložní desky. Seismologie a seismotektonika -10 (vnitrodesková seismicita) Příklad: Seismicita a vulkanismus v jv. Asii (euroasijská deska). 60°E 70'E 80'E 90"E 100"E 110"E 120"E 130'E 140"E 150'E 0 1 00 300 700 Magnitude Focal depth (Zhao etal.2011) podzim 2023 Seismologie a seismotektonika -10 (vnitrodesková seismicita) Seismická aktivita se vyznačuje četnými výskyty kôrových seismických jevů s magnitudem až 8 (1679 Sanhe, M=8.0; 1976 Tangshan, M=7.8) (Zhao etal.2011) podzim 2023 Seismologie a seismotektonika -10 (vnitrodesková seismicita) Podsouvaná pacifická deska je při rozhraní svrchního a spodního pláště sledovatelná na vzdálenost řádově tisíců kilometrů. podzim 2023 Seismologie a seismotektonika -10 (vnitrodesková seismicita) Podsunutá pacifická deska je zdrojem procesů odrážejících se ve vulkanické aktivitě v nadložní euroasijské desce. podzim 2023 Seismologie a seismotektonika -10 (vnitrodesková seismicita) Odstranění zátěže po ústupu zalednění V případě odstranění zátěže po ústupu zalednění (deglaciace) se významně mění (klesá) hodnota vertikálního napětí. To vede k relativně „náhlým" změnám napěťového pole, v němž se mohou některé (dříve stabilní) zlomy stát nestabilními - stávají se pak aktivními a mohou se projevit i seismickou aktivitou. podzim 2023 Zatížení vrstvou ledu se projeví různě v různých místech - poklesem v místě pod ledovcovou pokrývkou a naopak vyklenutím v blízkosti okraje ledovce. Napěťové pole vyvolané zatížením ledovcem je kombinováno s regionálním napětím. Regional Glacial Stresses Flexural Stresses Net Stresses £) 10 MPaXi 20 MPa 5 MPa £ 10 MPaXj 20 MPa lOMTa*^^ ^^25 MPa 5 MPa 10 MPa X/ 10 MPa 15 MPa O 5 MPa 10 MPa\ 5 MPa Regional i__ _ „,_ Stresses \ \ 5 MPa 5 MPa Glacial Flexural Stresses Net Stresses 100 km Stress-relief features Thrust stojke- ^s-. Tensional V\ sup (rack opening Fault « Normai \ F. a. V Norn ^ Pressure ridge (pop-up) *\ Fault 30 MPa (Stewart et al. 2000) podzim 2023 Seismologie a seismotektonika -10 (vnitrodesková seismicita) Po ústupu ledovce dochází k opětovnému výzdvihu zakleslých částí. (Stewart et al. 2000) Pore-water pressure Differential compressibility increased by and closure of fractures the weight of ice load Ductile flow of lower and sub-crustal material away from the area of greatest loading (rate of flow greatest at the sharpest ice and/or topographic gradient) CRUSTAL DEPRESSION f 100 km CRUST A a3 MANTLE! podzim 2023 Seismologie a seismotektonika -10 (vnitrodesková seismicita) Nestabilita zlomů (a tedy seismická aktivita) se může projevovat během celé doby, při níž dochází k postupným změnám napěťového pole (tj. až do doby, kdy dojde ke konečnému vyrovnání napětí a napěťové pole se dostane do souladu s regionálním napětím v okolních regionech). podzim 2023 Seismologie a seismotektonika -10 (vnitrodesková seismicita) Charakter pohybu je odlišný v závislosti na původní pozici vůči ledovci, tj. v závislosti na původním zatížení či naopak vyklenutí. 12 9 6 3 O 18 15 12 9 6 3 O Time BP [ka] Time BP [kal Příklady změny hladiny moře po ústupu ledovce v Evropě (Steffen, Wu 2011). podzim 2023 Seismologie a seismotektonika -10 (vnitrodesková seismicita) Typickým příkladem regionu se seismicitou spjatou s odlehčením po ústupu ledovce je oblast Skandinávie. Mocnost ledovce dosahovala řádově několika kilometrů Mocnost kontinentálního ledovce ve Skandinávii během posledního maxima - různé modely (Steffen, Wu 2011). RSES $0° ICE4G ICE3G ICE5G 10° 20° 30° 40 m 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 podzim 2023 Seismologie a seismotektonika -10 (vnitrodesková seismicita) Typickým příkladem regionu se seismicitou spjatou s odlehčením po ústupu ledovce je oblast Skandinávie. 4 8' 12' 16' 20' 24' 28* 32' 36' Od posledního ústupu ledovce uplynulo zhruba 10 000 let - po celou tuto dobu dochází vlivem odlehčení k postupné změně napěťového pole, které se dosud nevyrovnalo s regionálním napětím v okolí Skandinávie. podzim 2023 Seismologie a seismot 74' 72' 70' 68' 66' O o Magnitude 6 Q Magnitude 5 O Magnitude 4 O Magnitude 3 Black circles: Alter 1983 circles: 1KXO - 19X3 M > 4.1) <| Red circles: IKXO - 19X3 M>5.0 lt"i. circles: Before IXXI) o O©0 o ° • 0 (§°o o o o° O© 74" 72' 70' 68' 66' 8' 12" 16" 20' 24" 28' 32' 36' Fig.l. Earthquakes in and around Norway Deglaciace není jediným zdrojem sil, které mohou vést k seismický projevům ve Skandinávii. Patří však v daném regionu k jednomu z nevýznamnějších zdrojů působících sil. REGIONAL STRESS GENERATING MECHANISMS ACTING IN THE NORWEGIAN AREA podzim 2023 Seismologie a s ? Fig. 2. Driving forces for earthquakes. The forces are causing stress accumulations that are | leading to failure when the stresses exceed the rock strength limit. Rozložení epicenter zemětřesení dobře korelují s místy nejrychlejšího výzdvihu (gradient výzdvihu je na obrázku znázorněn červenou barvou). Rychlost výzdvihu ve Skandinávii dosahuje hodnot až 9 mm/rok. Lofoten Basin Seismic activity \ _ Central Norway H»* Magnitude O 2.0 30 40 SO 6.0 cjA/ / O Cartiquakespre 19B0 0 '■•Vsfó podzim 2023 Seismologie a seismotektonika -10 (vnitrodesková seismicita) podzim 2023 Seismologie a seismotektonika -10 (vnitrodesková seismicita) Při kompresním regionálním režimu klesá stabilita zlomu při deglaciaci výrazněji. Inside ice margin a) Fault stability margin increases b) Fault stability margin decreases after during glacial loading deglaciation in Thrust Regime c) Fault stability margin decreases after d) Fault stability margin decreases after deglaciation in Strike-Slip Regime deglaciation in Normal Regime podzim 2023 Seismologie a seismotektonika -10 (vnitrodesková seismicita) Vedle regionu severní Evropy je seismicita spjata s deglaciací typická pro region severní Ameriky. 100 W 90 W 80 W 70 W 60 W 50 W 10 w 0 10 E 20 E 30 E (Zoback, Grollimund 2001) podzim 2023 Seismologie a seismotektonika -10 (vnitrodesková seismicita) Hydrologické vlivy Seismické jevy mohou být trigrovány změnami v lokálním stavu napjatosti v souvislosti s hydrologickými procesy. Typickým příkladem je seismicita indukovaná zatížením vodním bazénem. podzim 2023 Seismologie a seismotektonika -10 (vnitrodesková seismicita) Přirozené hydrologické příčiny - příklad z regionu Castellane (Francie) ukazuje nenáhodnou korelaci mezi mělkou seismicitou a extrémními průtoky řeky Verdon (Bollinger et al. 2010): Průtoky řeky Verdon v době extrémních záplav a následné seismické otřesy (Bollinger et al. 2010). 400 200 d Mean daily discharge .......99% discharge —Mean discharge 16 Days ° p| 250 L 50 50 q Mean daily discharge nim99 % discharge —Mean discharge mnohí lili „f v1 v ,V V' *' # V V S" V S"' ,\" „S> nV i^' r>' vV "V i,V v1*' i?' Castellane East Canj tiers' Karst Audibergue's Karsl -r=» --------- podzim 2023 Seismologie a seismotektonika -10 (vnitrodesková seismicita) 1499 10.1.c: Delaminace spodní kůry podzim 2023 Seismologie a seismotektonika -10 (vnitrodesková seismicita) Delaminace hlubších partií kůry Vlivem delaminace může dojít k zanoření korového matriálu do pláště i mimo desková rozhraní (mimo subdukční zóny). podzim 2023 (Bird 1979) Seismologie a seism SUBDUCTION DELAMlIMATtON 600 KM ALPS Příčiny delaminace mohou být různorodé. Často mohou souviset s deformacemi souvisejícími s procesy při kolizi či subdukci. 100 9A z in km 9B z in km 200 300 ANDES <= 200 z in km (Meissner, Mooney 1998) 9C y300 z in km aaa z gabbroic lower crust, hh - transferer! to eclogite '/////- uppermost mantle = subcrustal lithosphere ISCL) = mafie volcanics A = Astenosphere podzim 2023 Seismologie a seismotektonika -10 (vnitrodesková seismicita) Příklad - model hlubokých zemětřesení v západní části regionu Středozemního moře. AÍTTHENOSPHKRE 65-54 Myr 54-22 Myr 22 Myr-present Afnca._.Iberia =í> Africa Iberia <3= =t> Africa Iberia o :=-o E 50 40 -30 -20 10 H 0 0 0.5 1 1.5 2 2.5 lagnitudo Durata (OVO) lagnitudo Příklad magnitudo-četnostní distribuce vulkanických otřesů z regionu Vesuvu. podzim 2023 Seismologie a seismotektonika -10 (vnitrodesková seismicita) Studium mechanismů vulkanických otřesů ukazuje často existenci explozivní složky pohybu (kromě složky charakterizované skluzem podél zlomové plochy). ' Vatnajökull 66N Flank eruption j 65N 64N 19W 18W 17W 16W 15W 14W Approximate scale Příklad zdrojových mechanismu otřesu při vulkánu Bardarbunga (Stein, Wysession 2003) podzim 2023 Seismologie a seismotektonika -10 (vnitrodesková seismicita) Ve vulkanických regionech tak můžeme pozorovat kombinaci tzv. doble-couple DC (skluz podél zlomových ploc) a non-double-couple mechanismů NDC (exploze). 241.0 240.9 2408 240.7 37.6 37.5 97 1122c .97 1122b 97 97 1 98 0715b 96 0330 96.0329 97 1231 ^^,96 0402 1122a 95 0305a 95 0305b' 03 03081 5 km 37 0210 / 93 0811 37.6 37.5 241.0 240.9 240.8 240.7 Příklad zdrojových mechanismů otřesů v regionu Long Valley (Templeton, Dreger 2006) podzim 2023 Seismologie a seismotektonika -10 (vnitrodesková seismicita) Pro vulkanickou seismicitu jsou charakteristické seismické roje. Záznam vulkanických otřesů spjatých s vulkanickým tělesem Mount Pinatubo, Filipíny (Endo et al. 1996). podzim 2023 Seismologie a seismotektonika -10 (vnitrodesková seismicita) Hypocentra vulkanických otřesů jsou často mělká, zejména v případě prekurzorů vulkanických erupcí. ::í!!a-.....í:v: DISTANCE (KM) Pozice epicenter a hypocenter vulkanických otřesů v regionu Mount Pinatoba (Filipíny) v době 6-31.5.1991 (vlevo) a 8-12.6.1991 (vpravo) -prekurzory erupce 15.6.1991 (Harlow et al. 1996). podzim 2023 Seismologie a seismotektonika -10 (vnitrodesková seismicita) Na stanicích lokálních sítí se zřetelně projevují také seismické jevy spjaté s vlastní erupcí vulkánu. WPVZ/10-SHZ/CH 20O7TO'25 23:5aO0NZST 15 10 Minutes before current tirnestamp Záznam erupce vulkánu Ruapehu (www-stránky GeoNet). podzim 2023 Seismologie a seismotektonika -10 (vnitrodesková seismicita) Kromě vysokofrekvenčních jevů spojených s prokluzy na zlomových plochách jsou pro vulkanickou seismicitu charakteristické nízkofrekvenční jevy svázané s pohybem magmatu. FBEOUENCÍ, IN HEB« FREQUENCY, IN KEHtJ Příklad typického vysokofrekvenčního (vlevo) a nízkofrekvenčního (vpravo) vulkanického seismického jevů, Mount Pinatubo, Filipíny (Ramos et al. 1996). podzim 2023 Seismologie a seismotektonika -10 (vnitrodesková seismicita) Záznamy vulkanických seismických jevů jsou tak typické svou variabilitou, lze rozlišit více typů seismických jevů lišících se svou frekvenční charakteristikou. Four Major Types of Seismograms Tectonic like Earthquakes Shallow Volcanic Earthquakes Surface Events Harmonic Tremor .USGS 10 Seconds Topinka, USGS/CVO, 1997, Modified from: Brani/ey and Topinio, J984, Fartritfuate information Bulletin podzim 2023 Seismologie a seismotektonika -10 (vnitrodesková seismicita) Vulkanická seismicita je tak komplexní jev, jehož charakteristika v různých místech vulkanického tělesa a jeho okolí závisí na konkrétních vulkanických procesech. Schéma prostorové distribuce seismicity a vulkanických procesů, Mount Pinatubo, Filipíny (Ramos et al. 1996). podzim 2023 Seismologie a seismotektonika -10 (vnitrodesková seismicita) 10.3: Indukovaná seismicita podzim 2023 Seismologie a seismotektonika -10 (vnitrodesková seismicita) Indukovaná sesmicita je seismicita způsobená lidskou činností T celkové = T gravitace + T. tektonické + T„..:J +Z fluid termá ln í antropogen m diageneze + ... Napěťové pole muže být významně ovlivněno lidskou činností. Typicky je významná změna napětí spojena např. s důlní činnosti a s vodními nádržemi. Main industrial activities which can "induce" or "trigger" seismicity podzim 2023 Seismologie a seismotektonika -10 (vnitrodesková seismicita) 10.3.a: Indukované jevy v důlních oblastech podzim 2023 Seismologie a seismotektonika -10 (vnitrodesková seismicita) V regionu Evropy lze vyčlenit několik regionů, kde je známa relativně významná seismická aktivita spojená s lidskou činností - především s těžbou nerostných surovin (s důlní činností). Vzhledem k vysoké stabilitě (nízké přirozené seismické aktivitě) evropské platformy před čelem alpinské fronty je pak tato diskutovaná seismicita způsobená lidskou činností regionálně velmi významná - v daných regionech představuje nejvýznamnější část seismické aktivity. podzim 2023 Seismologie a seismotektonika -10 (vnitrodesková seismicita) Z hlediska České republiky je nejvýznamnější seismicita spojená s těžbou nerostných surovin v hornoslezské pánvi (uhlí) a u polského města Lubin (měď). identifikované seismické otřesy s epicentrem v České republice s výjimkou důlních otřesů a odpalů v lomech odpaly v lomech důlní otřesy jiné regionální jevy jevy teleseismické neidentifikované regionální jevy iir if 2ď 21° podzim 2023 Seismologie a seismotektonika -10 (vnitrodesková seismicita) Významná indukovaná seismická aktivita je známa z území Německa. •w -m -ic WeSei Sonsbeck ^e™*-« Coesfeld ^ Velen" Bocholt Rhtde -„„j. ff. S*5Sirrit>P T.ini.P WäiRnclorl fWalti f vcmwir Asbeck ii>»t Ne»tckun)-i> Jrr Ludmgha I>.V3 (vick* . Hl k :hhm ■Mendm «Husten -■ Kempen .CfefcathgiTorrisvDist s£m* řJ"L> Ralingen WUPPERTAL, .f' f^'f Alten? M Vifirsin-C' >j Cuscn VVultralV Schwelm jSfck«rt«d ^O-.Jr "H ^l»ň«M(iSř^ VV ^ettAfiT,'^ Lüdenscheid Í DÜSSELDORF^ ~-y - H- t.,u3f Had,,„iänscheul • Flettenb*^ K LA S Dülken JYi«d«kr,)Cht(n ^»■SS/?«'' \ HihW>& , REMSCHEID - . A'-!|"'l!l ■ RHEYDT ' \ , \,!. SPUNGEN . Wermelskirchen Langenfeld -teichiingen Wickcalh®:^. Kierspe hnnentiop^^ ^ScHr Hluckeriiagea ** Malienheide ■. a » » öimbwn L. Gummersbach »"'Attendorn.« L«nne«gí podzim 2023 Seismologie a seismotektonika -10 (vnitrodesková seismicita) Méně časté jsou indukované otřesy spjaté s těžbou potaše, které ale bývají silné. Nejsilnější indukovaný otřes na území Německa (13.3.1989) byl spjat právě s kolapsem dolu určeného k těžbě potaše, jeho magnitudo ML bylo 5.6 a otřes byl makroseismicky oocítěn ve vzdálenosti 140 km. sTE eTE TE ŕE io"E M"E I2"E |3"E lfE 13"E podzim 2023 Seismologie a seis ■ ■ 10.3.b: Indukované jevy v blízkosti vodních nadrzi podzim 2023 Seismologie a seismotektonika -10 (vnitrodesková seismicita) Zemětřesení spjatá s vodními nádržemi patří k nerozšířenějším indukovaným seismickým jevům. 60°N - 30 N - 30 S 60S 120 W 60 W 60 E 120 E 180 oroville 8LEN CANYON -^CONTRA. EMOSSON^,, MONTEVNARD VOUGLANS G RAN DVA L CANELLES CAMARILLAS PIASTRA, MONTICELLO OUEDFOODA CL ARKHILL /KASTRAKI IKREMASTA. JOCASSE AKS0M80 MAIN CAPIVARA CACHOEIRA SCHLEGEIS VAJONT PIEVE DE C ADORE GRANCAREVO B A JIN A BAŠTA KEBAN z—CHAR VAK ^/íKURUPSAl' SH®£WV Í/KAMAFUSA NUREKO DANJIANGKOUVM .vjr^MATSUSHIRO TARBELA^r^HAKRANANGAlPjpA (jC KUROBE yMANGLA J MULA pm ,«^f7F02ILIN0 qe HEYAN -N fBHATSA ygľw^HSINFENGKIANO "^^^/ÍH0ABINH vTSENGWEN oHENDRIK VERWOER ZHEL IN EUCUMBENE — TALBINGO GORDON-PEDOAR&PUKAKI BENMORE MAGNITUDE OF THE LARGEST EARTHQUAKE O 5 6 O 5-3-9 O 4-4-9 o < 4 _I_I ů INCREASE IN MICROEARTHQUAKES DECREASE IN MICROEARTHQUAKES _L 60 N 30 N 30 S 60S 120 W 60° W 60 E 120 E 180 (Gupta 2002) podzim 2023 Seismologie a seismotektonika -10 (vnitrodesková seismicita) První projev indukované seismicity spjaté s vodními nádržemi byl popsán z nádrže Oued Fodda (Alžírsko) v roce 1932. podzim 2023 Seismologie a seismotektonika -10 (vnitrodesková seismicita) Magnitudo nejsilnějších indukovaných jevů spjatých s vodními nádržemi přesahuje hodnotu 6. 60°N - 30 N 30 S 60S t20 W 60 W 60 E i 20 E 180 OROVILLE QLEN CANYON _L -^✓nCONTRA. EMOSSON MONTEYNARD V0UGLAN3 GRANDVAL CANELLES CAMARILLAS PIASTRA MONTICELLO OUED FODDA CLARKHILL /ÍCASTRAKI KREMASTA AKS0M80 MAIN VOLTA GRANDS CAPIVARA CACHOEIRA SC HLEGEIS VAJONT PIEVE DE C ADORE 3RANCAREV0 B A JIN A BAS TA o KEBAN c /-CH AR VAK ,-TOKTOöUL ÍKURUPSAI BRATSK LAKE BAIKAL JNUREKO DANJIANGKOU TARBELAJ™BHAKRANANS*'° \Mangla_Lmula dah^L SHENWO KAMAFUSA MATSUSHIRO KUROBE FOZH-ING 6EHEYAN Ä sKľSJ -HSINFENGKIANG Yl< INFLOW HYDROGRAPH (964 fez RESERVOIR WATER LEVELS 4965 -*+e- 1966 19 67- WEEKLY FREQUENCY rfinnílin n fin rfTI -1964 -ä+e-(965 - OF EARTH TREMORS lffHlflhHni4l.n.dinnll.llllinnlitl« nnk ,n JUfjf, Uj -*t*- 1966 ■1967 |J| |A| |0| |D|J| |M| |M| |J| |S| IN| |J| |M| |M| |J| |S| |N| |J| |M | |M| |J | |S| IN| |J| |M| |M I U I |S| |N| | Příklad vztahu úrovně hladiny a seismicity - nádrž Konya (Gupta 2002) podzim 2023 Seismologie a seismotektonika -10 (vnitrodesková seismicita) Indukované jevy mohou souviset se změnami hladiny vody v nádrži. Seismická aktivita tohoto typu se zpravidla objevuje v relativně krátké době po napuštění (respektive zvýšení hladiny) nádrže. I,„r.„„1j,„f l«S ľ 'A ji-? , i . t . Ift iT^TlJ Kemasta ■. IW I4\ lUkjrVi Ih1411'-."h l"iľUŕ.\ JHUIVH IH4HIV4 . W.1I4\ I■■ I■■ 11'-.-S ľUTJ Fi\ I4i4iiv4 i-uw iwrfi imai i'm: i9hi iwu iwrf lit* iw iwd 19» i-mtyi 11*1 Kariba E23 t» Hsinfengkiang mi \Ws2 1063 l«64 1%} 1064 IW7 l«6S IW9 1970 HTI H?2 podzim 2023 Seismologie a seismotektonika -1 vnitrodesková seismicita Indukované jevy mohou souviset také s prolínáním vody podél ukloněné tektonické zóny do hlubších partií pod nádrží. Seismická aktivita tohoto typu se zpravidla objevuje až s větším časovým odstupem po napuštění (respektive zvýšení hladiny) nádrže. Dam Inferred fault higher permeabil Zone of lower permeab Impervious sea Basement Preferred direction of fluid flow ? (Gupta 2002) 73.2 °E M 4.4, 25.4.1997 M 6.3, 10.12.1967 podzim 2023 Seismologie a seismotektonika -10 (vnitrodesková seismicita) Indukovaná a přirozená seismicita se může vzájemně prolínat. Příklad: region nádrže Asuan (Egypt) Kurkur F. Khor El-Ramla F. Longitude (°E) 32.5 32J6 32^7 32.8 32.9 Magnitude o Less than 3 (939) ▲ ★ Above 3 (27) (Haggag et al. 2009) podzim 2023 Seismologie a seismotektonika -10 (vnitrodesková seismicita) mělké jevy (do 5 km) jsou většinou spjaty s indukovanou seismicitou prostoru nádrže hlubší jevy (10-15 km) jsou z velké části spjaty s přirozenou seismicitou (b) a Kurkur F. Khor El-Ramla F. Longitude (°E) ., 32.4 32.5 32l6 32I7 32.8 32.9 33 33.1 podzim 2023 Seismologie a seismotektonika -10 (vnitrodesková seismicita) 10.3-c: Indukované jevy způsobované cílenou injektáží fluid ve vrtech podzim 2023 Seismologie a seismotektonika -10 (vnitrodesková seismicita) Geotermální elektrárny typu EGS (Enhanced Geothermal System) Principem je vtláčení fluida (vody) soustavou vrtů do horkého korového prostředí a zpětné čerpání ohřáté páry. podzim 2023 Seismologie a seismotektonika -10 (vnitrodesková seismicita) Švýcarsko (Basilej): - vrty zajišťovaly oběh fluid do hloubky 5 km - při zkušebním provozu v roce 2006 byla generována indukovaná zemětřesení o magnitudu až 3.4 - projekt byl následně v roce 2009 zastaven -v roce 2013 následoval nový geotermální projekt v St. Gallen, indukován otřes o magnitudu 3.5 February 2, 2007: Magnitude 3.3 January 16. 2007: Magnitude 3.2 -. January 6. 2007: Magnitude 3.1 December 8, 2006: Magnitude 3.4 (Wiemer et al. 2017) 10OO m podzim 2023 Seismologie a seismotektonika -10 (vnitrodesková seismicita) < N < § 55' CD CD "O O CD OO O < CD- Local magnitude M„L No. events/hour 03 Distance of events from bottom of OTN-3 (m) C7> Co W -* w -Moment magnitude Mm Cumulative injection per subpha: CD CD O < CD CD> N CD 3 CD< CD* O0 CD — CD N< CD O CD N< CD 54