tras v Řecku pomocí Loveových vln od

Výzkum stavby svrchní kůry podél několika tras v Řecku pomocí Loveových vln od zemětřesení Efpalio 010 Oldřich Novotný, Jiří Vackář a Efthimios Sokos seismický seminář 17. 5. 013

Contents 1 Zemětřesná sekvence Efpalio 010 v Korintském zálivu Modely stavby zemské kůry pro oblast Korintského zálivu 3 Seismogramy a disperze na vybraných stanicích 4 Výpočet nových strukturních modelů 5 Geologická stavba

Zemětřesná sekvence Efpalio 010 v Korintském zálivu Trvání sekvence skoro 6 měsíců Dva nejsilnější otřesy (centroid) Datum Čas LAT ( N) LON ( E) h (km) M w Strike Dip Rake 18.1.010 15:56:09.8 38.4 1.941 4.5 5.3 10 55-83 70 36-100.1.010 00:46:56.7 38.431 1.964 6.0 5. 8 5-75 78 40-109 Dva nejsilnější otřesy (hypocentrum) Datum Čas LAT ( N) LON ( E) h (km) 18.1.010 15:56 38.419 1.915 6.6.1.010 00:46 38.49 1.96 8.0 Reference: E. Sokos, J. Zahradník, A. Kiratzi, J. Janský, F. Gallovič, O. Novotný, J. Kostelecký, A. Serpretsidaki, G.-A. Tselentis (01): The January 010 Efpalio earthquake sequence in the western Corinth Gulf (Greece). Tectonophysics J. Janský, O. Novotný, V. Plicka, J. Zahradník, E. Sokos (01): Earthquake location from P-arrival times only: problems and some solutions. Stud. Geophys. Geod.

Mapa oblasti LIT PAI IGT AOS LKD VLS EVR PDO SER TRZ DSF UPR MAM RLS DRO GUR LTK AMT VLX DID km PYL 0 50 100

Model MF O. Novotný, J. Zahradník, G.-A. Tselentis (001): Northwestern Turkey earthquakes and the crustal structure inferred from surface waves observed in western Greece). Bull. Seism. Soc. Am., 91, 875 879. Použito několik zemětřesení v Turecku z r. 1999, největší M = 7.8 Loveovy vlny: T 7 40 s Rayleighovy vlny: T 9 15 s Počáteční modely: M1 (α 1 = 5.70 km/s, d 1 = 5 km, h Moho = 39 km); M (α 1 =.70 km/s, d 1 = 1 km, h Moho = 39 km) Metoda inverze: modifikovaná single-parameter variation Finální model: MF (α 1 =.31 km/s, d 1 = 1 km, h Moho = 33 km) 0 3.5 depth [km] 4 6 8 group velocity [km/s] 3.5 10 1 1.5.5 3 3.5 4 4.5 5 vs [km/s] 1.5 0 5 10 15 0 5 period [s]

Model RI (Rigo) A. Rigo, H. Lyon-Caen, R. Armio, A. Deschamps, D. Hatzfeld, K. Makropoulos, P. Papadimitriou, I. Kassaras (1996): A microseismic study in the western part of the Gulf of Corinth (Greece): implications for large-scale normal faulting mechanisms. Geophys. J. Int., 16, 663 688. Experiment v západní části Korintského zálivu (oblast Psathopyrgos-Aigion) Sít 51 stanic, červenec-srpen 1991, území 40 40 km P vlny, zčásti polarizace S vln Zaznamenáno 5000 jevů, M = 1.0 až 3.0, přesně lokováno 774 jevů Hloubky ohnisek 6 až 11 km 0 3.5 depth [km] 4 6 8 group velocity [km/s] 3.5 10 1 1.5.5 3 3.5 4 4.5 5 vs [km/s] 1.5 0 5 10 15 0 5 period [s]

Model HA (Haslinger, NW Greece) F. Haslinger, E. Kissling, J. Ansorge, D. Hatzfeld, E. Papadimitriou, V. Karakostas, K. Makropoulos, H.-G.Kahle, Y. Peter (1999): 3D crustal structure from local earthquake tomography around the Gulf of Arta (ionian region, NW Greece). Tectonophysics, 304, 01 18. Experiment v zálivu Arta Sít 37 stanic, léto 1995 3 lokovatelných jevů, 776 čtení P vln Minimální 1D rychlostní model (Velest Users Guide, joint inversion) Pak 3D model (local earthquake tomography) Nízké mělké rychlosti v zóně zlomu, vyšší střední rychlosti na východě 0 3.5 depth [km] 4 6 8 group velocity [km/s] 3.5 10 1 1.5.5 3 3.5 4 4.5 5 vs [km/s] 1.5 0 5 10 15 0 5 period [s]

Model LA (Latorre); Model LA81 D. Latorre, J. Virieux, T. Monfret, V. Monteiller, T. Vanorio, J.-L. Got, H. Lyon-Caen (004): A new seismic tomography of Aigion area (Gulf of Corinth, Greece) from the 1991 data set. Geophys. J. Int., 159, 1013 1031. O. Novotný, E. Sokos, V. Plicka (01): Upper crustal structure of the western Corinth Gulf, Greece, inferred from arrival times of the January 010 earthquake sequence. Stud. Geophys. Geod., 56, 1007 1018. Série 51 zemětřesení u Efpalia ve dnech 19. a 0. ledna 010 Celkem 308 nasazení P vln, 7 nasazení S vln Jako počáteční model zvolen model LA s v P /v S = 1.81 Varianta metody sdružených gradientů Rychlosti v novém modelu LA81 jsou vyšší než v původním modelu LA depth [km] 0 4 6 8 10 1 1.5.5 3 3.5 4 4.5 5 vs [km/s] LA LA81 group velocity [km/s] 3.5 3.5 LA LA81 1.5 0 5 10 15 0 5 period [s]

Model VA (Vackář) J. Vackář, J. Zahradník: PL-waves: description, modeling and properties. (V přípravě) Hlavní otřes z 18.1.010 PL vlny 0 3.5 depth [km] 4 6 8 group velocity [km/s] 3.5 10 1 1.5.5 3 3.5 4 4.5 5 vs [km/s] 1.5 0 5 10 15 0 5 period [s]

Model VP (V. Plicka) V. Plicka, J. Zahradník: Inverting full waveforms into 1D seismic velocity model of the upper crust by Neighborhood Algorithm: example from the Corinth Gulf, Greece. (V přípravě) Hlavní otřes z 18.1.010 8 stanic v epicentrálních vzdálenostech 15 až 10 km Frekvenční obor 0.05 až 0. Hz 0 3.5 depth [km] 4 6 8 group velocity [km/s] 3.5 10 1 1.5.5 3 3.5 4 4.5 5 vs [km/s] 1.5 0 5 10 15 0 5 period [s]

Modely kůry přehled 0 5 10 15 depth [km] 0 5 30 35 40 MF (Novotny) RI (Rigo) HA (Haslinger) LA (Latorre) VA (Vackar) VP (V. Plicka) 1 1.5.5 3 3.5 4 4.5 5 vs [km/s]

Modely kůry do 10 km 0 4 depth [km] 6 8 MF (Novotny) RI (Rigo) HA (Haslinger) LA (Latorre) VA (Vackar) VP (V. Plicka) 10 1 1.5.5 3 3.5 4 4.5 5 vs [km/s]

Disperzní křivky grupové rychlosti 3.5 3 group velocity [km/s].5 MF (Novotny) RI (Rigo) HA (Haslinger) LA (Latorre) VA (Vackar) VP (V. Plicka) 1.5 0 5 10 15 0 5 period [s]

Stanice MAM LIT PAI R T Z IGT AOS LKD EVR PDO VLS SER TRZ DSF UPR MAM RLS DRO GUR LTK AMT VLX DID km 0 100 PYL 0 0 40 60 80 100 10 3.5 3 seismogram Love wave group velocity [km/s].5 5 10 15 0 5 30 35 40 1.5 1 0 5 10 15 0 5 period [s] SVAL rucne MF RI

Stanice DSF LIT PAI R T Z IGT AOS LKD EVR PDO VLS SER TRZ DSF UPR MAM RLS DRO GUR LTK AMT VLX DID km 0 100 PYL 0 0 40 60 80 100 10

Stanice DRO LIT PAI R T Z IGT AOS LKD EVR PDO VLS SER TRZ DSF UPR MAM RLS DRO GUR LTK AMT VLX DID km 0 100 PYL 0 0 40 60 80 100 10 3.5 3 seismogram Love wave group velocity [km/s].5 5 10 15 0 5 30 35 40 1.5 1 0 5 10 15 0 5 period [s] SVAL rucne SVAL (. 1. 010) MF RI

Stanice EVR LIT PAI R T Z IGT AOS LKD EVR PDO VLS SER TRZ DSF UPR MAM RLS DRO GUR LTK AMT VLX DID km 0 100 PYL 0 0 40 60 80 100 10 3.5 3 seismogram Love wave group velocity [km/s].5 5 10 15 0 5 30 35 40 1.5 1 0 5 10 15 0 5 period [s] SVAL rucne SVAL (. 1. 010) MF RI

Stanice RLS LIT PAI R T Z IGT AOS LKD EVR PDO VLS SER TRZ DSF UPR MAM RLS DRO GUR LTK AMT VLX DID km 0 100 PYL 0 0 40 60 80 100 10

Stanice GUR LIT PAI R T Z IGT AOS LKD EVR PDO VLS SER TRZ DSF UPR MAM RLS DRO GUR LTK AMT VLX DID km 0 100 PYL 0 0 40 60 80 100 10 3.5 3 seismogram Love wave group velocity [km/s].5 10 15 0 5 30 35 40 45 1.5 1 0 5 10 15 0 5 period [s] SVAL rucne SVAL (. 1. 010) MF RI

Stanice PDO LIT PAI R T Z IGT AOS LKD EVR VLS PDO SER TRZ DSF UPR MAM RLS DRO GUR LTK AMT VLX DID km 0 100 PYL 0 0 40 60 80 100 10

Stanice AMT LIT PAI R T Z IGT AOS LKD EVR PDO VLS SER TRZ DSF UPR MAM RLS DRO GUR LTK AMT VLX DID km 0 100 PYL 0 0 40 60 80 100 10

Stanice LTK LIT PAI R T Z IGT AOS LKD EVR PDO VLS SER TRZ DSF UPR MAM RLS DRO GUR LTK AMT VLX DID km 0 100 PYL 0 0 40 60 80 100 10 3.5 3 seismogram Love wave group velocity [km/s].5 15 0 5 30 35 40 45 50 55 60 65 1.5 SVAL rucne MF RI 1 0 5 10 15 0 5 period [s]

Stanice LKD LIT PAI R T Z IGT AOS LKD EVR PDO VLS SER TRZ DSF UPR MAM RLS DRO GUR LTK AMT VLX DID km 0 100 PYL 0 0 40 60 80 100 10 3.5 3 seismogram Love wave group velocity [km/s].5 10 0 30 40 50 60 70 80 1.5 1 0 5 10 15 0 5 period [s] SVAL rucne MF RI

Stanice VLS LIT PAI R T Z IGT AOS LKD EVR PDO VLS SER TRZ DSF UPR MAM RLS DRO GUR LTK AMT VLX DID km 0 100 PYL 0 0 40 60 80 100 10 140 seismogram Love wave 10 0 30 40 50 60 70 80

Stanice VLX LIT PAI R T Z IGT AOS LKD EVR PDO VLS SER TRZ DSF UPR MAM RLS DRO GUR LTK AMT VLX DID km 0 100 PYL 0 40 60 80 100 10 140 3.5 3 seismogram Love wave group velocity [km/s].5 0 30 40 50 60 70 80 1.5 1 0 5 10 15 0 5 period [s] SVAL rucne MF RI

Stanice DID LIT PAI R T Z IGT AOS LKD EVR PDO VLS SER TRZ DSF UPR MAM RLS DRO GUR LTK AMT VLX DID km 0 100 PYL 0 40 60 80 100 10 140 3.5 3 seismogram Love wave group velocity [km/s].5 0 30 40 50 60 70 80 90 1.5 1 0 5 10 15 0 5 period [s] SVAL rucne SVAL (. 1. 010) MF RI

Stanice PYL LIT PAI R T Z IGT AOS LKD EVR PDO VLS SER TRZ DSF UPR MAM RLS DRO GUR LTK AMT VLX DID km 0 100 PYL 0 40 60 80 100 10 140

Stanice IGT LIT PAI R T Z IGT AOS LKD EVR PDO VLS SER TRZ DSF UPR MAM RLS DRO GUR LTK AMT VLX DID km 0 100 PYL 0 40 60 80 100 10 140 3.5 3 seismogram Love wave group velocity [km/s].5 30 40 50 60 70 80 90 100 110 10 1.5 1 0 5 10 15 0 5 period [s] SVAL MF RI

Stanice AOS LIT PAI R T Z IGT AOS LKD EVR PDO VLS SER TRZ DSF UPR MAM RLS DRO GUR LTK AMT VLX DID km 0 100 PYL 0 40 60 80 100 10 140 3.5 3 seismogram Love wave group velocity [km/s].5 30 40 50 60 70 80 90 100 110 1.5 1 0 5 10 15 0 5 period [s] SVAL rucne MF RI

Stanice LIT LIT PAI R T Z IGT AOS LKD EVR PDO VLS SER TRZ DSF UPR MAM RLS DRO GUR LTK AMT VLX DID km 0 100 PYL 0 40 60 80 100 10 140 3.5 3 seismogram Love wave group velocity [km/s].5 30 40 50 60 70 80 90 100 110 10 130 1.5 1 0 5 10 15 0 5 period [s] SVAL rucne MF RI

Stanice PAI LIT PAI R T Z IGT AOS LKD EVR PDO VLS SER TRZ DSF UPR MAM RLS DRO GUR LTK AMT VLX DID km 0 100 PYL 0 40 60 80 100 10 140 3.5 3 seismogram Love wave group velocity [km/s].5 0 40 60 80 100 10 140 160 1.5 1 0 5 10 15 0 5 period [s] SVAL MF RI

Disperzní křivky a všechna naměřená data 3.5 3 group velocity [km/s].5 MF (Novotny) RI (Rigo) HA (Haslinger) LA (Latorre) VA (Vackar) VP (V. Plicka) central (MAM, GUR, LTK) east (AOS, DID, VLX) west (DRO, EVR, LKD) rest (IGT, LIT, VLS, PAI) 1.5 0 5 10 15 0 5 period [s]

Disperzní křivka pro model MF a data bez REST 3.5 3 group velocity [km/s].5 MF (Novotny) central (MAM, GUR, LTK) east (AOS, DID, VLX) west (DRO, EVR, LKD) 1.5 0 5 10 15 0 5 period [s]

Interpretace dat CENT (MAM, GUR, LTK) 3.5 3 group velocity [km/s].5 1.5 pocatecni model MF konecny model MC GUR LTK MAM 0 5 10 15 0 5 period [s]

Interpretace dat EAST (AOS, DID, VLX) 3.5 3 group velocity [km/s].5 pocatecni model MF konecny model ME AOS DID VLX 1.5 0 5 10 15 0 5 period [s]

Interpretace dat WEST (DRO, EVR, LKD) 3.5 3 group velocity [km/s].5 pocatecni model MF konecny model MW DRO EVR LKD 1.5 0 5 10 15 0 5 period [s]

Porovnání interpretací 3.5 3 group velocity [km/s].5 ME MC MW east (AOS, DID, VLX) central (MAM, GUR, LTK) west (DRO, EVR, LKD) 1.5 0 5 10 15 0 5 period [s]

Modely kůry 0 5 10 15 depth [km] 0 5 30 35 40 MF (puvodni) MC (central) ME (east) MW (west) 1 1.5.5 3 3.5 4 4.5 5 vs [km/s]

Modely kůry do 10 km 0 4 depth [km] 6 8 MF (puvodni) MC (central) ME (east) MW (west) 10 1 1.5.5 3 3.5 4 4.5 5 vs [km/s]

Modely kůry číselně Rychlosti příčných vln v jednotlivých modelech v km/s (červeně jsou uvedeny rychlosti odlišné od modelu MF) h [km] MF MW MC ME 0 1 1.3 1.7 1.8.3 1.4.3 1.9.4 5 3.1.7 3.1 3.1 5 16 3.5 3.3 3.5 3.5 16 33 3.6 3.8 3.6 3.6 33 inf 4.7 4.8 4.7 4.7

Geologická stavba

Závěry I Seismogramy rychlosti nebo posunutí? Oba přístupy dávají prakticky shodné disperzní křivky (použití SVALu) Záznamy posunutí: lepší vizuální kontrola a ruční ověřování Záznamy posunutí: zřetelnější Loveovy vlny než Rayleighovy Záznamy řeckých zemětřesení ve střední Evropě Složité záznamy na NS, EW a Z složkách Vysvětlení (Kolínský, 013): Zemětřesení v Egejském moři generují silný základní mód Loveových vln, ale u Rayleighových vln jen výrazné vyšší módy

Závěry II Příznivé vlastnosti seismogramů z 18.1.010 (překvapivě příznivé) Kvalitní záznamy Loveových vln na mnoha stanicích v okolí Koritského zálivu Dobré disperzní záznamy i na relativně blízkých stanicích Charakter pozorovaných disperzních křivek Strmý nárůst rychlostí v krátkých periodách Laterální nehomogenity Západní část studované oblasti: značně porušené seismogramy, nízké rychlosti Střední část: vyšší rychlosti Východní část: ještě vyšší rychlosti (Anomálně nízké rychlosti na stanici PAI) Těsné souvislosti s geologickou stavbou

Závěry III Porovnání s jinými strukturními modely Modely zde odvozené jsou blízké dřívějšímu modelu MF Naše modely mají nízké přípovrchové rychlosti ve srovnání s většinou modelů odvozených z tomografie prostorových vln Které modely by se měly preferovat? Asi to závisí na účelu výzkumů, ale velké připovrchové gradienty jsou nacházeny i v jiných oblastech Náměty a problémy Stavba svrchní kůry oblasti Korintského zálivu otevřený problém Teoretické problémy: opravy na hloubku zdroje při studiu disperze; vliv parametrů prostředí na disperzní křivky (parciální derivace)

Závěry IV Další měření: pokračování v tomografických metodách pro prostorové vlny; laboratorní měření na vzorcích hornin; refrakční měření; disperze povrchových vln (regionální i vzdálená zemětřesení)

Děkujeme za pozornost