A földi és az atmoszférikus árapály egyéb geodinamikai hatásai és kapcsolatuk a kőzetek radonkibocsátásával
Angol cím
Geodynamical effect of the Earth's and atmospheric tides and their connection with the radon emanation of rocks
magyar kulcsszavak
földi árapály, atmoszférikus, radon kibocsátás, geodinamika, kőzet
angol kulcsszavak
Earth's tides, atmospherical, radon emission, geodynamics, rock
megadott besorolás
Geodézia (Komplex Környezettudományi Kollégium)
100 %
Ortelius tudományág: Geodézia
zsűri
Földtudományok 2
Kutatóhely
MTA Geodéziai és Geofizikai Kutatóintézet
résztvevők
Eperné Pápai Ildikó Kalmár János Varga Péter
projekt kezdete
2008-04-01
projekt vége
2011-12-31
aktuális összeg (MFt)
9.938
FTE (kutatóév egyenérték)
4.47
állapot
lezárult projekt
magyar összefoglaló
A projekt fő célkitűzéseként a szilárd Föld árapályának a kőzetek radon kibocsátásával, az atmoszférikus árapállyal, valamint a földrengésekkel való kapcsolatát vizsgáljuk. Tovább folytatjuk a Pannon medence tektonikai mozgásainak extenzométerekkel való megfigyelését, a környezeti hatások vizsgálatát, ill. e hatások kiküszöbölésére szolgáló matematikai módszerek fejlesztését. A tektonikai mozgásvizsgálat folytatása azért is jelentős, mivel az eddig rendelkezésünkre álló – és tudomásunk szerint egyedülálló – 17 éves, folyamatos extenzométeres adatsor újabb négy év adataival bővülhet, ami lehetővé teszi a mozgási sebességek pontosabb meghatározását. Különösen a földi árapálynak az atmoszférikus árapállyal és a radon kibocsátással való kapcsolatának vizsgálata hozhat új eredményeket. Több esetben megfigyelték, hogy pl. talajvíz-megfigyelő kutakban földrengések előtt megnövekedett a radon koncentrációja. A sopronbánfalvi Geodinamikai Obszervatóriumban levő magas radonkoncentráció lehetővé teszi, hogy megvizsgáljuk a radonkoncentráció és az extenzométerrel mért kőzetfeszültség, valamint a légnyomás változásai közötti összefüggést. A projekt során különös hangsúlyt fektetünk a mérési pontosság növelését szolgáló műszerfejlesztésekre is. A kutatás eredményei új tudományos ismeretekkel járulhatnak hozzá az egyes geodinamikai jelenségek közötti kapcsolatok feltárásához. Az új ismereteket mind a földtudományokban, mind, pedig a környezetvédelemben – különösen veszélyes ipari létesítmények földtani kockázatának becslésére – lehetne hasznosítani.
angol összefoglaló
The main objective of the project is the investigation of solid Earth tides’ relation with radon emanation of the rocks, atmospheric tides and earthquakes. We continue the observation of tectonic movements in the Pannonian Basin by means of extensometers, the investigation of environmental effects and the development of mathematical methods for elimination of disturbing effects. The continuation of tectonic movement investigation is important due to the fact, that ,among others, we possess continuous extensometric data series of 17 years till this time – which is unique according to our knowledge – and which could be increased by the amount of 4 years data. It could make possible a more precise movement rate determination than before. New results can be expected especially from the investigation of the relationship between atmospheric tides and radon emanation. It was observed in several cases that e.g. in ground water monitoring wells the radon emanation was increased before earthquakes. The high radon concentration in the Geodynamical Observatory of Sopronbánfalva gives us the possibility to study the connections between the radon concentration, the rock stresses measured by the extensometers and the atmospheric pressure changes. During our project special emphasis is laid on instrument developments serving the improvement of measurement accuracy. Results of the research works can contribute new scientific knowledge to the revealing of the relation between certain geodynamical phenomena. The new knowledge could be exploited both in earth sciences and environmental protection – especially in geological risk assessment of endangered industrial objects.
Zárójelentés
kutatási eredmények (magyarul)
A project keretében párhuzamos strain, légnyomás, hőmérséklet és radonkoncentráció méréseket folytattunk a Sopronbánfalvi Geodinamikai Obszervatóriumban (SGO). Az extenzométer kalibrálási módszerének tökéletesítésével annak pontosságát a korábbi ötszörösére növeltük. Koherencia analízis segítségével teszteltük a FÖLD-obszervatórium-műszer rendszert és kimutattuk, hogy az obszervatórium alkalmas a lokális tektonikai deformációk regisztrálására. Részletesen vizsgáltuk a légnyomás és az extenzométerrel mért strain értékek közötti kapcsolatot. Neurális hálózaton alapuló új módszert fejlesztettünk ki a strain adatok légnyomással történő korrekciójára. Numerikus kapcsolatot találtunk a hosszúidejű strain és radonkoncentráció változások között. A radonkoncentráció adatokat spektrum- és árapályelemzésnek vetettük alá. Árapály komponenseket azonban nem tudtunk egyértelműen kimutatni a radonkoncentráció adatokban. Az extenzométeres mérések változó sebességű kompressziós strain-t mutattak az elmúlt húsz évben az SGO-ban. Az extenzométeres mérések eredményeit összehasonlítottuk a Pannon-medencében végzett geodéziai (GPS) és geofizikai strain mérések eredményeivel. Az extenzométerrel mért változó strain sebesség valószínűleg a Keleti-Alpok és a Pannon-medence eltérő emelkedési sebességének, valamint a medencében végbemenő felgyűrődési mechanizmusnak tulajdonítható. Ennek alátámasztására azonban még további vizsgálatokra van szükség.
kutatási eredmények (angolul)
In the framework of the project simultaneous strain, air pressure, temperature and radon concentration measurements were carried out in the Sopronbánfalva Geodynamic Observatory (SGO). The calibration method of the extensometer was improved and its accuracy was increased by a factor of five. The Earth-observatory-instrument system was tested by coherence analysis and it was pointed out that the observatory is suitable for recording the local tectonic deformations. The relationship between air pressure and strain measured by the quartz-tube extensometer was investigated in detail. A new method based on neural network was developed for correction of strain data by air pressure. Numerical connection was found between the long-term strain and radon concentration variations. Radon concentration data were subjected to spectrum and tidal analysis. Tidal components were not unambiguously detected in the radon concentration data series. The extensometric measurements showed a compressional stress with a changing stress rate in the last 20 years in the SGO. The results of the extensometric measurements were compared with the results of geodetic (GPS) and geophysical strain measurements in the Pannonian Basin. The changing strain rate measured by the extensometer is probably due to the difference of the rising rate of the Eastern Alps and the Pannonian Basin and the folding mechanism in the basin. Further investigations are necessary in the future to confirm this assumption.
Mentes, Gy; Eper-Pápai, I: Investigation of the relationship between tidal strain and radon concentration in the Sopronbánfalva Geodynamic Observatory, Geophysical Journal International, kézirat kész, 2012
Mentes, Gy, Eper-Pápai, I: Investigation of the relationship between radon concentration and the air pressure and temperature, Natural Hazards and Earth System Sciences, kézirat készülőben, 2012
Mentes, Gy: A new method for in-situ calibration of rod extensometers, Marées Terrestres Bulletin d’Informations 144: 11569-11573, 2008
Mentes Gy; Eperné-Pápai I: Relations between microbarograph and strain data, Journal of Geodynamics 48: 110-114, 2009
Eperné-Pápai I; Mentes Gy: Környezeti paraméterek hatása az extenzométeres mérésekre, Geomatikai Közlemények XII 241-248, 2009
Mentes Gy: Quartz tube extensometer for observation of Earth tides and local tectonic deformations at the Sopronbánfalva Geodynamic Observatory, Hungary, Review of Scientific Instruments, 81: 074501-1 - 074501-6, doi:10.1063/1.3470100, 2010
Mentes Gy: Húsz éves a sopronbánfalvi extenzométer, Geodézia és Kartográfia 62(11): 3-11, 2010
Varga P: Geodetic Strain Observations and Return Period of the Strongest Earthquakes of a given Seismic Source Zone, Pure Appl. Geophys. 168,289-296. DOI: 10.1007/s00024-010-0112-2, 2011
Mentes Gy; Eperné-Pápai I: Zusammenhang zwischen Gesteinspannung und Radonkonzentration, Herbsttagung des Arbeitskreises Geodäsie/Geophysik, Nördlingen, Németország, 04.10.2011 - 07.10.2011, 2011
Mentes Gy: Ein Versuch der Luftdruckkorrektion von extensometrischen Daten mit neuronalen Netzwerken, Herbsttagung des Arbeitskreises Geodäsie/Geophysik, Nördlingen, Németország, 04.10.2011 - 07.10.2011, 2011
Mentes, Gy: Observation of local tectonic movements by a quartz-tube extensometer in the Sopronbánfalva Geodynamic Observatory, in Hungary–Validation of extensometric data by tidal analysis and simultaneous radon concentration measurements, Journal of Geodynamics, doi:10.1016/j.jog.2012.01.004, 2012
