|
 |
Details of project |
|
|
| Identifier |
124241 |
| Type |
K |
| Principal investigator |
Wéber, Zoltán |
| Title in Hungarian |
A Keleti Alpok -- Pannon-medence átmeneti zóna szerkezete és geodinamikája az AlpArray Szeizmológiai Hálózat adatai alapján |
| Title in English |
Structure and geodynamics of the Eastern Alps – Pannonian Basin transition using AlpArray Seismic Network data |
| Keywords in Hungarian |
litoszféra szerkezet, szeizmikus tomográfia, vevőfüggvény-analízis, földrengések fészekmechanizmusa, földrengések lokalizációja, neotektonika, feszültségtér |
| Keywords in English |
lithospheric structure, seismic tomography, receiver function analysis, earthquake source mechanism, earthquake location, neotectonics, stress field |
| Discipline |
| Geophysics, Physics of the Lithosphere, Seizmology (Council of Complex Environmental Sciences) | 100 % | | Ortelius classification: Earthquakes |
|
| Panel |
Agriculture, Environment, Ecology, Earth Sciences committee chairs |
| Department or equivalent |
Geodetic and Geophysical Institute (Research Centre for Astronomy and Earth Sciences) |
| Participants |
Bondár, István
Fodor, László
Gráczer, Zoltán
Hetényi, György
Kalmár, Dániel
Süle, Bálint
Szanyi, Gyöngyvér
Szűcs, Eszter
Timkó, Máté
|
| Starting date |
2017-11-01 |
| Closing date |
2021-03-31 |
| Funding (in million HUF) |
16.285 |
| FTE (full time equivalent) |
14.36 |
| state |
closed project |
Summary in Hungarian A kutatás összefoglalója, célkitűzései szakemberek számára
Itt írja le a kutatás fő célkitűzéseit a témában jártas szakember számára.
Az AlpArray európai kezdeményezés célja a földkéreg és felső köpeny szerkezetének és geodinamikájának kutatása az Alpok tágabb régiójában. A legtöbb tudományos kérdést egy példátlan sűrűségű szélessávú szeizmológiai állomáshálózat által mért adatok segítségével fogjuk megválaszolni. Kutatási tervünk az AlpArray állomások (melyekhez teljes hozzáférésünk van), valamint a Magyar Nemzeti Szeizmológiai Hálózat által regisztrált nagy mennyiségű adatra támaszkodik. Célunk a Keleti-Alpok – Pannon-medence átmeneti zóna litoszféra szerkezetének és geodinamikájának kutatása szeizmológiai adatok és módszerek alkalmazásával, kiegészítve további geológiai, geofizikai ismeretekkel.
A szeizmicitás pontos felmérésének, a megbízható szerkezetkutatásnak és földrengés-veszélyeztetettség becslésnek előfeltétele a földrengések helyének pontos ismerete. A sűrű AlpArray hálózatnak köszönhetően az egészen kis magnitúdójú rengések hipocentrumait is pontosan meg tudjuk majd állapítani.
Meghatározzuk a földkéreg és a felső köpeny 3D P- és S-hullám sebességmodelljét, feltérképezzük a Moho és a litoszféra-asztenoszféra határfelületek mélységét, a Közép-magyarországi vonalat és a fő tektonikai egységeket.
A 3D sebességmodellek minőség-ellenőrzését ismert alapesemények relokalizációjával fogjuk elvégezni.
A földrengések momentum tenzorának meghatározása után megbecsüljük a célterületre jellemző feszültségteret és azonosítjuk az aktív vetőket.
A litoszféra deformációit a kéreg és felső köpeny anizotrópiájának feltérképezésével kutatjuk.
Célunk tehát a kutatási terület geodinamikájának egy magasabb szintű megértése új szeizmológiai információk megszerzése és azok interpretációja alapján.
Mi a kutatás alapkérdése?
Ebben a részben írja le röviden, hogy mi a kutatás segítségével megválaszolni kívánt probléma, mi a kutatás kiinduló hipotézise, milyen kérdéseket válaszolnak meg a kísérletek.
A Pannon-medence jelenkori tektonikai aktivitását alapvetően az Adriai mikrolemez É-ÉK irányú eltolódása és az óramutató járásával ellentétes irányú forgó mozgása határozza meg. Emellett az Alpok térségéből kéregegységek préselődnek keleti irányba a Pannon-medence belseje felé, jelentősen befolyásolva a medence feszültségviszonyait. A Keleti-Alpok – Pannon-medence átmeneti zónája szerkezetének és geodinamikájának megértése döntő fontosságú ahhoz, hogy jobban megértsük a hegységképző folyamatokat és az ezzel összefüggő természeti kockázatokat a régióban. Bár az Alpok környezetének kéregszerkezetét már számos aktív szeizmikus méréssel vizsgálták, az alsó kéreg és a felső köpeny tulajdonságait még viszonylag kevéssé ismerjük.
A megválaszolandó fő tudományos kérdések:
Milyen a Keleti-Alpok és a Pannon-medence jelenkori szeizmicitásának pontos képe?
A szeizmicitás visszatükrözi az észlelt deformációs teret?
Az észlelt földrengések kapcsolatban állnak a Pannon-medence ismert vetőivel és lokális süllyedékeivel?
Milyen a kéreg, a litoszféra és a felső köpeny 3D sebességszerkezete a Keleti-Alpok és a Pannon-medence átmeneti zónájában?
Milyen méretűek a kéregbeli inhomogenitások és hol vannak a határai?
Milyen a Moho és a litoszféra-asztenoszféra határfelületek topográfiája?
A felszíni topográfia fokozatos átmenete a Keleti-Alpok és a Pannon-medence között a kéreg és a litoszféra vastagságában is tükröződik?
Milyen típusú deformációk jellemzik a litoszférát a régióban?
Milyen típusú fészekmechanizmusok jellemzik a területet?
A főfeszültség irány hogyan változik a kutatási területen?
Mi a kutatás jelentősége?
Röviden írja le, milyen új perspektívát nyitnak az alapkutatásban az elért eredmények, milyen társadalmi hasznosíthatóságnak teremtik meg a tudományos alapját. Mutassa be, hogy a megpályázott kutatási területen lévő hazai és a nemzetközi versenytársaihoz képest melyek az egyediségei és erősségei a pályázatának!
Az AlpArray egy olyan multidiszciplináris projekt, amelyben nemzeti szeizmológiai és geológiai szolgálatok, valamint akadémiai intézetek fognak össze annak érdekében, hogy jobban megismerjük az Alpokat és annak tágabb környezetét. A megválaszolandó tudományos kérdések a tágabb tudományos közösség számára is érdekesek, a technológiai és tudományos eredmények pedig Európa és a Föld más részein is alkalmazhatóak lesznek. A nemzeti intézetek együttműködése várhatóan új módszertani eredményekkel fog szolgálni, különösen az adatgyűjtés és a különböző típusú adatok együttes inverziója terén. Ezeknek az alkalmazásoknak várhatóan az AlpArray projekten túlmutató hatásai lesznek.
A példátlan sűrűségű AlpArray szeizmológiai hálózat egyenletes lefedettséget biztosít az Alpok tág régiójában. Ezen hálózat magyar komponense 11 ideiglenes szélessávú állomásból áll, amelyet kiegészít a Magyar Nemzeti Szeizmológiai Hálózat 14 permanens állomása. Mivel az MTA CSFK GGI tagja az AlpArray Core Group-nak, a teljes AlpArray mérési időszak alatt kizárólagos hozzáféréssel rendelkezünk az AlpArray hálózat által regisztrált adatokhoz. A szélesebb tudományos közösség számára azonban az AlpArray hullámforma adatok 2021 előtt nem lesznek elérhetők. Nagyon fontosnak tartjuk, hogy ne csak eszközökkel és adatokkal járuljunk hozzá a projekthez, hanem magunk is élvonalbeli kutatásokat végezzünk az AlpArray által gyűjtött példátlan mennyiségű és minőségű adatokra támaszkodva. Következésképp, mivel az egyetlen adathozzáféréssel rendelkező magyar intézet vagyunk, az AlpArray történelmi lehetőséget nyújt számunkra, hogy megalkothassuk a kutatási terület konzisztens szerkezeti és geodinamikai modelljét.
A tektonikai és szeizmikus aktivitás alapvető okainak megismerése kiemelkedő társadalmi és gazdasági jelentőséggel bír. Jelen pályázat célja azon tektonikai és geodinamikai folyamatok jobb megértése, amelyek közvetlenül meghatározzák a kutatási terület szeizmikus veszélyeztetettségét. A projekt megbízható információkkal fog szolgálni a recens feszültségtérről, a kéregdeformációkról és a vetőtípusokról, ami elősegíti a földrengés-veszélyeztetettség pontosabb becslését.
A kutatás összefoglalója, célkitűzései laikusok számára
Ebben a fejezetben írja le a kutatás fő célkitűzéseit alapműveltséggel rendelkező laikusok számára. Ez az összefoglaló a döntéshozók, a média, illetve az érdeklődők tájékoztatása szempontjából különösen fontos az NKFI Hivatal számára.
Az AlpArray egy olyan nagyívű európai kezdeményezés, melynek célja a Föld külső héjának szerkezeti és geodinamikai kutatása az Alpok hegyláncának területén. A projekt keretén belül kb. 600 szeizmológiai állomás gyűjti az adatokat a terület minden szegletében. Az MTA CSFK GGI, mint az AlpArray egyik központi tagja, 11 új szeizmológiai állomással járul hozzá a projekthez. Az MTA mintegy 66 MFt-tal támogatta a műszerek beszerzését. Az AlpArray hálózat Magyarországra eső része megvalósult és 2016-ban megkezdte működését. Ennek természetes folytatásaként most arra összpontosítunk, hogy élvonalbeli kutatásokat végezzünk a példátlan mennyiségű és minőségű AlpArray adatokra támaszkodva. A jövő szeizmológusainak kinevelése érdekében egyetemi hallgatókat és fiatal geofizikusokat fogunk alkalmazni a kutatómunka minden fázisában.
Pályázatunk célja a felszín alatti térrész soha nem látott részletességű feltárása, megismerése. Elsődleges célunk, hogy a Keleti-Alpok és a Kárpát-medence alatt 200-300 km mélységig meghatározzuk a Föld 3D szerkezetét, valamint feltérképezzük a fő határfelületek, mint például a földkéreg aljának az alakját. Megbecsüljük a neotektonikai feszültségteret, azonosítjuk az aktív vetőzónákat és tanulmányozzuk a litoszféra deformációit. A földrengések észlelésével és pontos helymeghatározásával ezidáig elérhetetlen részletességgel vizsgáljuk a régió tektonikai és szeizmikus aktivitását. A szeizmicitásról, feszültségtérről, kéregdeformációkról, vetőtípusokról szerzett információk pontosabb földrengés-veszélyeztetettség becslést eredményeznek, amely kiemelt fontosságú társadalmi igény. Célunk tehát a kutatási terület geodinamikájának egy magasabb szintű megértése.
| Summary Summary of the research and its aims for experts
Describe the major aims of the research for experts.
AlpArray is a European initiative to study the structure and geodynamics of the crust and upper mantle in the broader Alpine region. Most of the outstanding scientific questions are addressed by high-quality data of unprecedented resolution obtained by a dense network of broadband seismic stations. Our research proposal relies on the huge amount of data that are recorded by the AlpArray stations (available to us as actively contributing members) combined with the permanent Hungarian National Seismological Network. Our aim is to investigate the lithospheric structure and present-day geodynamics beneath the Eastern Alps – Pannonian Basin transition zone using seismological data and methods, combined with geological and geophysical knowledge.
Accurate earthquake locations are a prerequisite of reliable seismicity mapping, structural research, and seismic hazard studies. Owing to the dense AlpArray network we shall obtain accurate hypocenters at the lowest magnitude levels.
We shall determine the 3D P- and S-wave velocity structure of the crust and upper mantle, map the Moho and the Lithosphere-Asthenosphere Boundary, as well as image the Mid-Hungarian Zone and other main tectonic boundaries.
We shall validate the 3D velocity models by relocating ground truth events.
Through the calculation of moment tensors we shall estimate the neotectonic stress regime and identify active faults.
We shall describe the lithospheric deformation by mapping anisotropy in the crust and upper mantle.
Overall, we aim to bring the geodynamic understanding of the target area to the next generation level, based on newly derived seismological information and subsequent interpretation.
What is the major research question?
Describe here briefly the problem to be solved by the research, the starting hypothesis, and the questions addressed by the experiments.
Recent tectonic activity of the Pannonian region is largely determined by the counter-clockwise rotation and N-NE drift of the Adria microplate relative to Europe. In addition, lateral extrusion of crustal flakes from the Alpine orogen has a significant role in the stress pattern, particularly in the western Pannonian Basin. Understanding the structure and geodynamics of the Eastern Alps – Pannonian Basin transition zone is crucial for better understanding the mountain building processes and the related geohazards in the region. However, though the crust in the Alps and its forelands has been studied by active seismic experiments along many profiles, the properties of the lower crust and mantle lithosphere remain relatively poorly resolved.
The main scientific questions to be answered:
What is the accurate image of seismicity of the Eastern Alps and Pannonian Basin?
Is the observed distributed deformation field mimicked by seismicity?
Are the observed earthquakes related to (known) faults, local depressions in the Pannonian Basin?
What is the 3D velocity structure of the crust, lithosphere and upper mantle beneath the Eastern Alps - Pannonian Basin transition zone?
What is the scale and boundaries of heterogeneities in the crust?
What is the topography of the Moho and the Lithosphere-Asthenosphere Boundary?
Is the smooth transition of the topography between the Eastern Alps and the Pannonian depression reflected in crustal and lithospheric thickness?
What type of deformation characterizes the lithosphere beneath the region?
What type of focal mechanisms are the most characteristic for the region?
How do principal stress directions vary across the study area?
What is the significance of the research?
Describe the new perspectives opened by the results achieved, including the scientific basics of potential societal applications. Please describe the unique strengths of your proposal in comparison to your domestic and international competitors in the given field.
AlpArray is a multidisciplinary project that brings together national seismological and geological surveys and academic institutions in order to focus on the greater Alpine area. The scientific questions to be addressed are of interest to the broader scientific community and the technological and scientific results will be portable to other parts of Europe and the world. Close collaboration of national institutions in the framework of AlpArray is expected to yield new methodologies, especially in data acquisition and joint inversion of different types of data. These applications are expected to have an impact beyond the AlpArray project.
The AlpArray seismic network provides uniform coverage of the greater Alpine area with seismometers deployed at unprecedented density. The Hungarian component of this network consists of 11 temporary broadband stations in addition to the 14 permanent stations of the Hungarian National Seismological Network. Since the MTA CSFK GGI is among the members of the AlpArray Core Group, data collected by the AlpArray network are exclusively available for us as well during the entire AlpArray experiment. For the wider scientific community the AlpArray waveform data will not be available before 2021. We believe it is important not only to provide equipment and data to the experiment but also to carry out leading edge research on our own using the unprecedented volume and quality of new data the AlpArray will generate. Thus, being the only Hungarian institute with exclusive data access, AlpArray represents a historic opportunity for us to produce self-consistent structural and geodynamical models of the research area.
Better understanding of the underlying causes of the tectonic and seismic activity is of paramount social and economic relevance. Our proposed research aims for a deeper understanding of the tectonics and geodynamical processes that determine the seismic hazard in the research area. The project shall provide reliable information on the recent stress field, crustal deformation, and type of faulting, which will facilitate better seismic hazard estimates.
Summary and aims of the research for the public
Describe here the major aims of the research for an audience with average background information. This summary is especially important for NRDI Office in order to inform decision-makers, media, and others.
AlpArray is a large European initiative to study the structure and geodynamics of the Earth’s outer shell in the Alpine mountain belt system. The main experiment is to run ca. 600 seismological stations covering every corner of the region. The MTA CSFK GGI is a member of the AlpArray Core Group, and contributes to the project with 11 new seismological stations granted by the MTA (66M HUF for procurement and deployment). The technical component of the AlpArray network in Hungary is complete and operational since 2016. As a natural continuity, we here focus on leading edge research using the unprecedented volume and quality of new AlpArray data. We will involve students and employ young geophysicists in all phases of the work to train the next generation of seismologists.
Our proposed research aims to discover the subsurface with a new level of scrutiny. Mapping the 3D structure of the Earth down to the depth of about 200-300 km, beneath the Eastern Alps and the Pannonian Basin, including the shape of the key boundaries (such as the base of the crust) is our prime target. We will estimate the neotectonic stress field, identify active fault zones, and investigate the lithospheric deformation in the region. Through the detection and accurate location of earthquakes, we will study the tectonic and seismic activity in hitherto unreachable details. Reliable information on the seismicity pattern, stress field, crustal deformation and type of faulting shall lead to better seismic hazard estimates, satisfying an everlasting social demand. Ultimately, we aim to bring our geodynamic understanding the next generation level.
|
|
|
|
|
