Statistické zhodnocení seismické aktivity zóny Mur-Mürz-Leitha

MASARYKOVA UNIVERZITA PŘÍRODOVĚDECKÁ FAKULTA GEOLOGIE -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Statistické zhodnocení seismické aktivity zóny Mur-Mürz-Leitha Rešerše k bakalářské práci Vít Růžička Vedoucí: Mgr. Josef Havíř, Dr. Brno 2015

Bibliografický záznam Autor: Vít Růžička Přírodovědecká fakulta, Masarykova univerzita Geologie Název práce: Statistické zhodnocení seismické aktivity zóny Mur-Mürz-Leitha Studijní program: Geologie, bakalářský program Studijní obor: Geologie Vedoucí práce: Mgr. Josef Havíř, Dr. Akademický rok: 2014/2015 Počet stran: 16 Klíčová slova: Tektonika, Východní Alpy, Salzach-Ennstal-Mariatell-Puchberg, periadriatická linie, zlomový systém Mur-Mürz-Leitha, katalogy, geologická stavba, seismická aktivita. 2

Obsah Úvod..4 Geologie a tektonika východní části Východních Alp a okolí..5 Seismicita zóny Mur-Mürz-Leitha...9 Katalogy seismických jevů v Evropě..13 Seznam literatury...15 3

1. Úvod Zóna Mur-Mürz-Leitha se řadí k seismicky nejaktivnějším strukturám ve střední Evropě. Vzhledem k poloze této zóny, která prochází ve směru JZ-SV prostorem jižně od Vídně a pokračuje k SV do západokarpatského regionu, je její seismická aktivita spojena také s makroseismickými projevy na území České republiky. Bližší znalost charakteristiky diskutované zóny je tedy důležitá také např. pro vyhodnocení seismického ohrožení v jižních částech ČR, pro širší vyhodnocení recentní seismotektonické aktivity regionů na styku Východních Alp, Západních Karpat a Českého masivu. V této rešerši jsou shrnuty základní poznatky o geologii a tektonice oblasti Východních Alp a seismicita zóny Mur-Mürz-Leitha. Data ke zpracování mi byla poskytnuta institucemi ÚFZ (Ústavu fyziky Země) a ZAMG (rakouská seismologická služba). 4

2. Geologie a tektonika východní části Východních Alp a okolí Studované území je součástí geologické jednotky Východních Alp (obr. 1). Tato oblast byla konsolidována během alpínské orogeneze. Vlivem sunutí africké desky na eurasijskou docházelo k výraznému vrásnění alpínských jednotek (Grad et al., 2009). Během období svrchní křídy již dochází k výraznému posunu jednotek Alp k severu (Ratschbacher et al., 1991a). Následkem tohoto sunutí se nasouvá oblast centralit na pásmo externid a tím vznikají deformace alpínských jednotek. Na přelomu neogénu a kvartéru dochází k výraznému vyzdvihnutí celé oblasti Alp (Ratschbacher et al., 1991a). Východní Alpy velice úzce sousedí s geologickými jednotkami Západních Karpat, do níž na severovýchodě přechází. Na severním okraji se alpínské příkrovy nasouvají na Český masiv. Obr. 1 Pozice oblasti Východních Alp v rámci střední Evropy (Grad et al., 2009) Oblast Východních Alp lze rozdělit podle dvou kritérií. Za prvé rozdělení podle současné tektonické pozice (obr.2), kde lze určit jednotky Centrálních Východních Alp, Severních Vápencových Alp a skupinu alpínského flyše a molasy (Linzer et al., 2002). 5

Centrální část Východních Alp je tvořena krystalickými břidlicemi, ortorulami a žulami. V této jednotce zcela chybí zastoupení vulkanické činnosti. Severní vápencové Alpy jsou tvořeny mesozoickými vápenci, převážně z období triasu. Dále je tu významné zastoupení jílů a dolomitů. Poslední skupinou tvořící oblast Východních Alp je alpínský flyš a molasa. Plynule navazuje na vápencovou skupinu. Na mnoha místech je flyšový a molasový pás zpestřen výskytem vápencových bradel (Linzer et al.,2002). Další časté dělení oblasti Východních Alp je rozdělení podle hlavních skupin příkrovů (obr.2), které je podrobně diskutováno řadou autorů (Linzer et al., 2002; Schmid et al., 2004; Schuster et al., 2013). První ze skupiny příkrovů je helvetikum. Tato jednotka je řazena jako nejspodnější skupina. Je tvořena převážně druhohorními vápenci. Na povrch prakticky nevystupuje. Můžeme nalézt jen úzké pruhy začleňující se do flyše. Druhou významnou příkrovovou jednotkou je peninikum. Tato jednotka patří do prostřední skupiny příkrovů. Tvoří je především metamorfované horniny jako ruly a břidlice. V oblasti Východních Alp je tato jednotka překrytá vyšší jednotkou austroalpinika. Na povrch vystupuje pouze v tektonických oknech jako například tauruské okno, nebo v severním lemu Severních Vápencových Alp. Poslední jednotkou skupiny příkrovů Východních Alp je jednotka austroalpinikum. Tato jednotka representuje nejvyšší skupinu příkrovů a tvoří náplň větší části alpínských jednotek Východních Alp. Obr. 2 Schématická geologická mapa Východních Alp (Reinecker & Lenhardt, 1999) 6

Obr. 3 Zlomové systémy oblasti Východních Alp (Linzer et al., 2002)

V období terciéru, zejména v oligocénu až miocénu, se utvářejí v oblasti Východních Alp tektonické poruchy s výraznou orientací SSV-JJZ a SV-JZ (Linzer et al., 2002). Z mnoha tektonických poruch takto vzniklých jsou zásadní pro geologický vývoj oblasti Východních Alp tyto tři: Salzach-Ennstal-Mariatell-Puchberg (tzv. systém SEMP), periadriatická linie (PAL) a zlomový systém Mur-Mürz-Leitha (MML) (Linzer et al., 2002). Poslednímu zmiňovanému systému bude věnována následující kapitola. Zlom Salzachtal- Ennstal-Mariazell-Puchberg (SEMP, obr.3) je označován jako hlavní zlomový systém oblasti evropských Alp. Hlavní část tektonické aktivity tohoto zlomu spadá do období oligocénu až miocénu. Aktivita zlomu SEMP hrála zásadní roli při laterální extruzi centrální části Východních Alp směrem k východu (Ratsbacher et al., 1991b). Podle vektorových kontinuálních GPS měření a přístroji naměřenými seizmickými údaji lze vyvodit, že zlomový systém SEMP je stále tektonicky aktivní zónou (Linzer et al., 2002). Dalším významným tektonickým systémem v oblasti Východních Alp je periadriatická linie (PAL, obr.3). Vznikla jako výsledek kolizí, které utvořily tzv. alpský řetězec. Tento tektonický systém byl zformován v pozdním oligocénu, kdy došlo ke kolizi Adriatické subplošiny s evropským předpolím (Schmid et al., 2004). Kenozoické pánevní jednotky Východních Alp mají charakter post orogenní pánve ležící transgresivně na příkrovech (Decker et al., 2006). Největší část pokryvu tvoří vídeňská pánev (obr.4). Rozkládá se mezi Východními Alpami a oblastí Západních Karpat. Podloží pánve tvoří především jednotky Severních vápencových Alp a Vnějších Západních Karpat. Sedimentace pánve se rozvíjí ve spodním miocénu. Ve svrchním miocénu měla pánev charakter vnitrozemské pánve s mohutnou výplní dosahující mocnosti až 5500m. Výplň pánve tvoří velké množství pískovců, slepenců a vápenců (Decker et al., 2006). Obr.4 Pozice vídeňské pánve v rámci alpsko - karpatského orogénu (Landwein et al., 1991) 8

3. Seismicita zóny Mur-Mürz-Leitha Tektonický systém Mur-Mürz-Leitha představuje horizontální posun mezi Východními Alpami, Západními Karpatami a panónskou pánví (obr.5) (Reinecker et al., 1999). Zároveň tvoří hranici mezi stabilní, rigidní litosférou Českého masivu a platformou ALPACA ustupující na severovýchodě. Tektonický systém tvoří reaktivované zlomy miocenního stáří. Průměrná rychlost posunu zlomu je okolo 1-2mm za rok (Reinecker et al., 1999). Seismická aktivita zlomového systému Mur-Mürz-Leitha je soustředěna do pruhu o šířce zhruba 15-20km vedoucího paralelně se zlomovou strukturou (Reinecker et al., 1999). Seismická aktivita je mírná, avšak o dost vyšší než v sousední oblasti panónské pánve. Je to dáno hlavně v důsledku rychlosti seismické a geodetické deformace, která je u systému MML výrazně vyšší. Tato skutečnost je způsobena odlišnými mechanismy deformace, odlišnou reologií a odlišnými tektonickými pochody (Reinecker et al., 1999). Obr.5 Červený obdélník vymezuje studované území v rámci střední Evropy na schématické geologické mapě (schematická geologická mapa je převzata z práce Lenhardt et al. 2007) 9

Zóna Mur-Mürz-Leitha je orientována ve směru SV-JZ. Systém je veden údolími řek Mur a Mürz. Na jihozápadě lze tuto zónu sledovat nejdále k ohybu řeky Mürz u Judenburgu (obr.3) (Beidinger & Decker 2011; Linzer et al., 2002). Na severovýchodním okraji je systém vymezován nejméně po oblast Malé Karpaty. V tektonickém systému se rozlišují dvě zlomové zóny, a to zlomová zóna Mur-Mürz a zlomová zóna vídeňské pánve ("Viena Basin Transfer Fault") (Beidinger & Decker, 2011). Někteří autoři ale obě tyto zóny spojují do jedné větší struktury, kterou pak nazývají zónou Mur-Mürz-Leitha (Lenhardt et al., 2007) nebo dokonce Mur-Mürz-Leitha-Malé Karpaty (např. Reinecker and Lenhardt 1999). Významná seismická aktivita je s tímto systémem spojena až od oblasti Semmeringu (Reinecker & Lenhardt, 1999). Beidinger a Decker (2011) rozlišují v severovýchodní části zóny Mur-Mürz-Leitha několik segmentů. Nejzápadnější a zároveň nejaktivnější je úsek Mittendorf / Schwandorf (obr.6). Na tomto úseku v minulosti proběhlo několik ničivých zemětřesení. Jedním z prvních zaznamenaných bylo zemětřesení v polovině 4. století našeho letopočtu, které poškodilo římské město Carnuntum (dnešní Hainburg) o epicentrální intenzitě 7-8 EMS-98 (Decker et al., 2006). Několik významných zemětřesení proběhlo v 18. a 19. století např. 27. 8. 1667; 4. 10. 1712; 27. 2. 1768; 13. 7. 1841 (obr.7). Epicentrum posledně zmiňovaného (13. 7. 1841) bylo stanoveno v blízkosti města Wiener Neustadt a jeho intenzita byla stanovena na 7-8 EMS-98, což je charakterizováno jako zemětřesení ničivé až těžce ničivé. Dále například 8. 10. 1927 - Schwandorf (I 0 =8) a 8. 11. 1937 Ebreichsdorf (I 0 =7) (obr.7, Decker et al., 2006). V roce 2000 (11. července) proběhlo u města Ebreichsdorf (obr.8) (30km jižně od Vídně) zemětřesení o epicentrální intenzitě 6. Jednalo se o nejsilnější zemětřesení v této oblasti od roku 1972 (Meurers et al., 2004). Druhým významným segmentem tektonického systému Mur-Mürz-Leitha je úsek Lassee / Marcheg (obr.6, Beidinger & Decker, 2011). Také zde proběhlo v minulosti několik silných zemětřesení jako 5. 3. 2012 při Studienke na Záhorí (I 0 =5). Jednalo se o zemětřesení s poměrně malou hloubkou hypocentra, zhruba od 5-10km (Madarás, 2012). Epicentrum zemětřesení se nacházelo mezi obcemi Studienka a Lakšárska Nová Ves (obr.6, obr.7). Další zemětřesení v tomto segmentu proběhla 9. 12. 1974 - Marchegg (I 0 =5,5) a 6. 2. 1977 Breitensee (I 0 =5,5) (obr.7) (Decker et al., 2006; Madarás et al., 2012). 10

Obr.6 Schéma tektonického systému Mur-Mürz-Leitha do jednotlivých segmentů. (Beidinger & Decker,2011) Červený kroužek značí epicentrum zemětřesení z 5. 3. 2012. Obr. 7 Schéma vyznačených historických zemětřesení v oblasti tektonického systému Mur- Mürz-Leitha (Decker et al., 2006). Červený kroužek značí epicentrum zemětřesení z 5. 3. 2012.

Obr. 8 Schéma znázorňující epicentra zemětřesení v okolí města Ebreichsdorf (Meurers et al., 2004) 12

4. Katalogy seismických jevů v Evropě Již v počátcích minulého století začaly v Evropě vznikat tzv. seizmologické katalogy. Jednalo se o seznamy zemětřesení pro předem určenou oblast. Zpočátku byly tyto seznamy velice stručné a obsahovaly jen několik málo údajů jako místo a datum, kdy zemětřesení proběhlo (Gutdeutsch et al., 1992). Prvním významným seizmologickým katalogem pro střední Evropu (zahrnuta i oblast systému MML) byl Kárníkův katalog (Kárník, 1968, 1971). Kromě již zaznamenávaného místa a data zemětřesení, zde byly i údaje o času, původu, epicentrální intenzitě, magnitudu a hloubce epicentra (Kárník, 1968, 1971). Data zaznamenaná v Kárníkově katalogu následně posloužila, vedle řady dalších katalogů, jako vstupní údaje pro mezinárodní projekt ACORN (Lenhardt et al., 2007). Jde o projekt, kterého se účastnila Česká republika ve spolupráci s Rakouskem. Byl zaměřen na detekci seizmické aktivity, revizi dostupných dat týkajících se historické seismicity a jevů s ní spojených v oblasti Západních Karpat a Vídeňské pánve (oblast do níž spadá i aktivita zóny MML). Revidovaná historická data společně s údaji o nově detekovaných jevech byly zahrnuty do nově vytvořeného katalogu ACORN (Lenhardt et al., 2007). V současnosti jsou za stěžejní historické katalogy v rámci Evropy považovány katalogy EMEC (Grünthal et al., 2012) a katalog SHEEC (Stucchi et al., 2012). Katalog EMEC vychází z jeho předchůdce katalogu CENEC (Grünthal et al., 2009). Katalog EMEC se skládá z dat převzatých z tuzemských katalogů jednotlivých zemí. Obsahuje údaje zhruba o 45 000 zemětřesení z oblasti středomořské, západního okraje eurasijské desky, centrální Evropy, zóny MML, na východě až po pohoří Kavkaz, na severu po Severní ledový oceán a na jihu část území severní Afriky (obr.9) (Grünthal et al., 2012). V rámci Evropy vznikl také další projekt tzv. SHARE ( Seismic Hazard Harmonization in Europe ) (Stucchi et al., 2012). Cílem tohoto projektu je sestavit katalog seizmického rizika pro Evropu. Z tohoto projektu následně vznikl katalog SHEEC ( Share European Earthquake Catalogue ) (Stucchi et al., 2012), který obsahuje data o seizmické aktivitě v rámci Evropy od roku 1000 do roku 1899 (Stucchi et al., 2012). 13

Obr. 9 Schéma regionálního rozdělení oblasti shromažďování dat katalogu EMEC (Grünthal et al., 2012) 14

Seznam literatury Beidinger, A., & Decker, K. (2011). 3D geometry and kinematics of the Lassee flower structure: Implications for segmentation and seismotectonics of the Vienna Basin strike slip fault, Austria. Tectonophysics, 499, 1-4, 22-40. Decker, K., Gangl, G., & Kandler, M. (2006). The earthquake of Carnuntum in the fourth century a.d. archaeological results, seismologic scenario and seismotectonic implications for the Vienna Basin fault, Austria. Journal of Seismology, 10, 4, 479-495. Grad, M., Brückl, E., Majdański, M., Behm, M., & Guterch, A. (2009). Crustal structure of the Eastern Alps and their foreland: seismic model beneath the CEL10/Alp04 profile and tectonic implications. Geophysical Journal International, 177, 1, 279-295. Grünthal, G., & Wahlström, R. (2012). The European-Mediterranean Earthquake Catalogue (EMEC) for the last millennium. Journal of Seismology, 16, 3, 535-570. Grünthal, G., Stromeyer, D., & Wahlström, R. (2009). Harmonization check of Mw within the central, northern, and northwestern European earthquake catalogue (CENEC). Journal of Seismology, 13, 4, 613-632. Gutdeutsch, R., Grünthal, G., & Musson, R. (1992). Historical earthquakes in Central Europe: monographs. Wien: Geologische Bundesanstalt. Kárník V. (1968): Seismicity of the European area, part 1. - Academia, Praha. Kárník V. (1971): Seismicity of European area, part 2. - Academia, Praha. Landwein, W., Schmidt, F., Seifert, P., Wessely, G. (1991): Geodynamics and generation of hydrocarbons in the region of the Vienna basin, Austia. In: Spencer, A. M. (ed.): Generation, accumulation, and production of Europe s hydrocarbons. Special Publication of the European Association of Petroleum Geoscientists 1, 289 305. Lenhardt, W., Švancara, J., Melichar, P., Pazdírková, Havíř, J., & Sýkorová, H. (2007). Seismic activity of the Alpine-Carpathian-Bohemian Massif region with regard to geological and potential field data. Geologica Carphatica, 58, 397 412. Linzer, H., Decker, K., Peresson, H., Dell Mour, R., & Frisch, W. (2002). Balancing lateral orogenic float of the Eastern Alps. Tectonophysics, 354, 211 237. Madarás J., Fojtíková L., Hrašna M., Petro L., Ferianc D., Briestenský M. (2012): Vymedzenie seizmicky aktívných oblastí na Slovensku na základe záznamov historických zemetrasení a súčasného monitorovania tektonickej a seizmickej aktivity. Mineralia Slovaca, 44, 351-364. Madarás, J. (2012): Zemetrasenie na Záhorí 5. Marca 2012. [online], 7.3.2012, [cit. 2015/01/08]. Dostupné z: <http://www.geology.sk/doc/aktuality/zahorie_zemetrasenie /Zemetrasenie_Zahorie_2012_03_05.pdf> 15

Meurers, R., Lenhardt, W., Leichter, B., & Fiegweil, E. (2004). Macroseismic Effects of the Ebreichsdorf Earthquake of July 11, 2000 in Vienna. Austrian Journal of Earth Sciences, 95/96, 20-27. Ratschbacher, L., Merle, O., Davy, P., & Cobbold, P. (1991a). Lateral extrusion in the eastern Alps, Part 1: Boundary conditions and experiments scaled for gravity. Tectonics, 10, 2, 245-256. Ratschbacher, L., Frisch, W., Linzer, H., & Merle, O. (1991b). Lateral extrusion in the eastern Alps, PArt 2: Structural analysis. Tectonics, 10, 2, 257-271. Reinecker, J., & Lenhardt, W. (1999). Present-day stress field and deformation in eastern Austria. Int Journ Earth Sciences, 88, 532 550. Schmid, S., Fügenschuh, B., Kissling, E., & Schuster, R. (2004). Tectonic map and overall architecture of the Alpine orogen. Eclogae Geologicae Helvetiae, 97, 1, 93-117. Schuster, R., Kurz, W., Krenn, K., & Fritz, H. (2013). Introduction to the Geology of the Eastern Alps. Berichte Geol. B.-A.: 11th Workshop on Alpine Geological Studies & 7th IFAA, 99, 121-133. Stucchi, M., Rovida, A., Gomez Capera, A., Alexandre, P., Camelbeeck, T., Demircioglu, M., Gasperini, P., Kouskouna, V., Musson, R., Radulian, M., Sesetyan, K., Vilanova, S., Baumont, D., Bungum, H., Fäh, D., Lenhardt, W., Makropoulos, K., Martinez Solares, J., Scotti, O., Živčić, M., Albini, P., Batllo, J., Papaioannou, C., Tatevossian, R., Locati, M., Meletti, C., Viganò, D., & Giardini, D. (2012). The SHARE European Earthquake Catalogue (SHEEC) 1000 1899. Journal of Seismology, 17, 2, 523-544. 16