Improvement of interferometric hydrostatic tilt sensor and its application to monitor multiscale geodynamical processes with beyond nanoradian resolution
Interferometrikus hidrosztatikus dőlésmérő fejlesztése és alkalmazása széles skálájú geodinamikai jelenségek nanoradiánnál jobb felbontású monitorozására
Title in English
Improvement of interferometric hydrostatic tilt sensor and its application to monitor multiscale geodynamical processes with beyond nanoradian resolution
Keywords in Hungarian
Fizeau-interferométer, hidrosztatikus dőlésmérő, szeizmo-tektonikus deformációk, árapály deformációk, nanoradián alatti felbontóképesség, a Mura-Mürz tektonikus zóna monitorozása
Keywords in English
Fizeau-interferometer, hidrostatic tilt sensor, seismo-tectonic deformations, tidal deformations, sub-nanoradian resolution, monitoring of the Mur-Mürz tectonic zone
Discipline
Geodesy (Council of Complex Environmental Sciences)
70 %
Ortelius classification: Geodesy
Geophysics, Physics of the Lithosphere, Seizmology (Council of Complex Environmental Sciences)
30 %
Ortelius classification: Earthquakes
Panel
Earth sciences 2
Department or equivalent
HUN-REN Institute of Earth Physics and Space Science
Participants
Benedek, Judit Bondár, István Földváry, Lóránt Kalmár, János Leonhardt, Roman Meurers, Bruno Ruotsalainen, Hannu
Starting date
2021-04-01
Closing date
2024-03-31
Funding (in million HUF)
16.178
FTE (full time equivalent)
6.00
state
running project
Final report
Results in Hungarian
Elkészítettünk egy kéttengelyű, differenciális mérésre alkalmas Fizeau-típusú interferometrikus hidrosztatikus dőlésmérőt, amelyet jelenleg az ausztria Conrad Obszervatóriumban tesztelünk. A szoftveres problémák kiküszöbölése után a műszert bekapcsoljuk a Mura-Mürz tektonikus törésvonal környezetében létrehozott monitoring hálózatba. Az eddigi mérési adatok bizonyítják, hogy a kőzetdeformációk folyamatos megfigyelése nanoradián érzékenységű dőlésmérőkkel igen eltérő időállandójú geodinamikai folyamatok tanulmányozását is lehetővé teszi. Sikerrel detektáltunk mind szeizmo-tektonikai események (földrengések), mind periodikus erőhatások (a szilárd föld árapálya) által keltett deformációkat, valamint azonosítottunk globális (óceáni és légköri terhelés) és lokális (pl. csapadékhulláshoz köthető) zavaró hatásokat is. Az észleléseink szerint az árapály kb. 50 - 100 nrad amplitúdójú dőlésváltozást okoz. A tranziens lokális hidrológiai hatás esetenként 1000 nrad is lehet az észlelési hely geológiájától függően (pl. karsztos környezet). A rögzített lokális és teleszeizmikus eseményekhez kapcsolódó dőlés adatok jó összhangban vannak a szeizmológiai állomások észleléseivel. A közeli rengésekre epicentrum meghatározás is elvégezhető, 1.0 - 1.5 km-es koordináta középhibával.
Minden fontosabb hatást kvantitatív elemzésnek vetettünk alá és funkcionális modelleket határoztunk meg, melyek megkönnyítik az idősorokban mutatkozó aperiodikus tendenciák (tektonikus eredetű változások) kimutatását.
Results in English
A biaxial, differential Fizeau-type interferometric hidrostatic tilt meter was completed and is being tested at the Conrad Observatory Austria. After the solving of some software issues the system will be integrated to the geodynamical monitoring network of Mur-Mürz fault zone operating since 2013. The data recorded at the active stations of the network prove that the continuous observation of ground tilts by tilt sensors with nanoradian resolution makes the investigation of geodynamical processes of various time constants possible. Tilt deformations generated by both seismo-tectonic events (earthquakes) and periodical Newtonian forces (solid earth tides) were successfully detected. Disturbing effects of global (oceanic-atmospheric loadings) and local (precipitation) phenomena were also identified in the recorded time series. Based on the observations the amplitude of tidal tilt variation is ca. 50 - 100 nrad. The effect of transient hydrological events may reach 1000 nrad depending on the local geology of observation site (e.g. karstic environment). The recorded tilt data linked to local and teleseismic events fit well to those of the seismological stations. The determination of the epicentre location having 1.0 - 1.5 km RMS positioning error is possible. All the significant influences were investigated by quantitative analysis. The functional models provided can be used in the investigation of aperiodic tendencies of tectonic origin indicated by the time series.
