Global and regional deformation field  Page description

Help  Print 
Back »

 

Details of project

 
Identifier
109060
Type K
Principal investigator Mentes, Gyula
Title in Hungarian Globális és regionális deformációs terek
Title in English Global and regional deformation field
Keywords in Hungarian tektonikai mozgások, kőzetfeszültség, extenzométer, földrengés, Pannon-medence
Keywords in English tectonic movements, rock strain, extensometer, earthquake, Pannonian Basin
Discipline
Geodesy (Council of Complex Environmental Sciences)100 %
Ortelius classification: Geodesy
Panel Earth sciences 2
Department or equivalent Geodetic and Geophysical Institute (Research Centre for Astronomy and Earth Sciences)
Participants Bán, Dóra
Bódis, Virág Bereniké
Eperné Pápai, Ildikó
Gribovszki, Katalin Eszter
Kis, Márta
Koppán, András
Marótiné Kiszely, Márta
Varga, Péter
Starting date 2013-09-01
Closing date 2018-08-31
Funding (in million HUF) 13.295
FTE (full time equivalent) 9.75
state closed project
Summary in Hungarian
A kutatás összefoglalója, célkitűzései szakemberek számára
Itt írja le a kutatás fő célkitűzéseit a témában jártas szakember számára.

A Sopronbánfalvi Geodinamikai Obszervatóriumban extenzométerrel regisztrált 20 éves strain adatsorból megállapítottuk, hogy a regionális tektonikai mozgások sebessége változik. A projekt fő célja e regionális jelenségek és a strain változási sebességek közötti kapcsolatok vizsgálata. A kutatást a sopronbánfalvi, a mátyáshegyi (Budapest), a vyhnei (Szlovákia) és a Beregszászott (Ukrajna) található extenzométeres obszervatóriumok mérési eredményeire támaszkodva, hazai és nemzetközi együttműködés keretében kívánjuk végezni. A vizsgálatokhoz szükséges földrengésadatokat az intézet Földrengési Obszervatóriuma szolgáltatja. A fenti kérdések minél jobb megválaszolása érdekében folyamatosan foglalkozunk az extenzométerek mérési pontosságának növelésével a környezeti paramétereknek, különösen a légnyomásnak a mérés pontosságára gyakorolt hatásával, ill. e hatások csökkentésére matematikai eljárásokat fejlesztünk ki. Folytatjuk a kőzetfeszültség, a radonkoncentráció, valamint a földrengések változása közötti kapcsolat vizsgálatát.
Kutatásunk másik fontos tárgya a globális feszültségterek és a földrengésaktivitás összefüggése. Ebből a célból egyrészt globális léptékben vizsgáljuk a Föld tengelykörüli forgása időbeli változásainak kapcsolatát a földrengések számával és energiájával. Másrészt – a jelenleg használt standard módszerektől (valószínűségi és determinisztikus prognózis) eltérően – a forrászóna térségében megfigyelt geodéziai deformáció időbeli változás értékeit felhasználva kívánjuk meghatározni a közepes (5.0≤M≤7.0) és nagy (M>7.0) földrengések visszatérési idejét.

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.

Az elmúlt években a földfelszín időben változó deformációinak megfigyelése terén hatalmas fejlődés ment végbe. Mindez lehetővé teszi, a deformációk és a következtükben fellépő feszültségterek korábbiaknál teljesebb vizsgálatát. Pályázatunk legfontosabb célkitűzése ezen új lehetőségek alkalmazásával regionális és globális környezetvédelmi és geodinamikai folyamatok kutatása, modellezése, értelmezése.

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!

A kutatás eredményei új tudományos ismeretekkel járulnak hozzá a Pannon-medencében lejátszódó recens tektonikai folyamatok megismeréséhez és az egyes geodinamikai jelenségek közötti kapcsolatok feltárásához, a földrengés aktivitás és veszélyeztetettség megértéséhez. Az új ismereteket mind a földtudományokban, mind, pedig a környezetvédelemben – különösen veszélyes ipari létesítmények földtani kockázatának becslésére – lehet hasznosítani.

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 adófizetők tájékoztatása szempontjából különösen fontos az NKFI számára.

A földfelszín mozgásai értékes információkat szolgáltatnak egyes környezetvédelmi problémák megoldásához (radon kiáramlás kőzetekből, veszélyeztetett partfalak védelme), a földrengés veszélyeztetettség megismeréséhez és prognózisához. Pályázatunk célja ezen kérdések kutatása és ezen keresztül a társadalom részére javaslatok tétele az említett veszélyforrások hatásának csökkentése érdekében.
Summary
Summary of the research and its aims for experts
Describe the major aims of the research for experts.

It was concluded from 20 year long extensometric strain data series measured in the Sopronbánfalva Geodynamical Observatory that the velocity of the regional tectonic movements is variable. The main objective of the project is to investigate the relationship between these regional phenomena and the velocity of strain variations. We plan to complete the research work on the basis of the extensometric measurement results of the Sopronbánfalva, Mátyáshegy, Budapest (Hungary), Vyhne (Slovakia) and the Beregszász (Ukraine) observatories within the framework of international cooperation. The earthquake data necessary for the investigations will be provided by the Seismological Observatory of the Institute. For the sake of the better accomplishment of the outlined task we are concerned with improving the measurement accuracy of the extensometers, investigating the effect of the environmental parameters, especially the air pressure, as well as with developing mathematical procedure to reduce this kind of effects. We will continue the investigation of the relations between rock strain, radon concentration and earthquakes.
The other important point of the project is the link between global deformation fields and earthquake activity. In order to attain this objective partly the relation of the time variation of the Earth’s rotation to the number and energy of earthquakes will be investigated, partly – contrary to the recently applied standard methods (probability and deterministic) – we intend to determine the returns times of the medium (5.0≤M≤7.0) and large (M>7.0) earthquakes using the observed temporal variation values of geodetic deformation on the area of the source zone.

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.

Powerful development took place in the field of the observation of time-varying deformations on the surface of the earth in the recent years. This fact enables the investigation of the deformations and the consequently forming stress fields more fully as earlier. The most important point of our project is to investigate, to model and to interpret regional and global geodynamical and environmental processes applying these new means.

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.

The results of the research work contribute new scientific knowledge to the interpretation of recent tectonic processes of the Pannonian Basin, the revealing of connections between geodynamical processes and to the understanding of earthquake activity and hazard. The new knowledge can be used both in earth sciences and in environmental protection, especially for the evaluation of geological risks of endangered industrial buildings.

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 NKFI in order to inform decision-makers, media, and the taxpayers.

Movements of the Earth’s surface provide valuable information to the solution of certain environmental issues (radon exhalation from rocks, protection of endangered river walls) as well as to the understanding of seismic hazard and its prediction. Our project’s objective is to investigate the outlined problems and to take proposals to the society in the interest of reducing the effect of the mentioned sources of danger.





 

Final report

 
Results in Hungarian
A lokális tektonikai mérések eredményei azt mutatják, hogy az SGO-ban extenzométerrel mért nagy kompressziós és változó sebességű feszültség valószínűleg az Alpok felemelkedése és a Pannon medencében lejátszódó tektonikai folyamatok eredménye. A földrengések növelhetik és csökkenthetik is a sebességet epicentrumuk geológiai tulajdonságaitól függően. Az eredmények azt mutatják, hogy a GPS mérések mellett az extenzométerek fontos szerepet játszanak a Pannon-medence tektonikai folyamatainak megismerésében. Vizsgáltuk a globális feszültség és a földrengés aktivitás közötti kapcsolatot. Azt találtuk, hogy a luniszoláris (árapály) hatás által okozott feszültség a mélységgel növekszik és maximális értékét 900-1500 km mélységnél, jóval a legmélyebb földrengés fókuszmélysége alatt éri el. Elméleti kutatásaink másik eredménye, hogy a rugalmas Föld deformitásait leíró Love-Shida számok között korrelációt találtunk. Új módszereket fejlesztettünk ki az extenzométeres adatok hőmérséklet és a légnyomás korrekciójára, hogy kiküszöböljük a távoli időjárási frontok hatásait is. Bizonyítottuk, hogy a Free Core Nutation hatását extenzométerekkel is detektálhatjuk. A kőzet deformáció és a radonkoncentráció közötti összefüggések vizsgálata során azt találtuk, hogy a feszültség által indukált radonkoncentráció változása 10-100 Bq nstr-1, míg a koncentrációváltozások jelentősebb hasonlóságot mutatnak a hőmérséklet és a légnyomás változásokkal.
Results in English
The results of local tectonic measurements show that the high local compressive and varying strain rate measured by the extensometer in the SGO is probably due to the uplift of the Alps and tectonic processes in the Pannonian Basin. Earthquakes can also decrease or increase the strain rate depending on the geological properties of their epicentres. Result show that extensometers besides GPS measurements play a very important role to understand tectonic processes in the Pannonian Basin. The relationship between global stresses and earthquake activity was investigated. We have found that stresses caused by the lunisolar (tidal) effect increase with the depth, and reach their maximum value at a depth of 900-1500 km, far below the deepest earthquake focal depth. The other result of our theoretical research is that we found a correlation between the Love-Shida numbers describing the deformities of the elastic Earth. New methods were developed for correction strain data for temperature and barometric pressure to eliminate also the effects of remote weather fronts. We proved that the effect of the Free Core Nutation can also be detected by extensometers. Investigating the relationship between rock deformation and radon concentration, it was found that the strain induced radon concentration variations are in the order of 10 – 100 Bq nstr-1, while the concentration variations bear more considerable similarity to the temperature and barometric variations.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=109060
Decision
Yes





 

List of publications

 
Kis M., Gribovszky K., Kiszely M., Koppán A: Analysis of an earthquake based on extensometric and seismological measurements, In: Cvetkovic, M., Zelenika, K.N., Geiger, J., (Eds) Proceedings of 6th Croatian-Hungarian and 17th Hungarian Geomathematical Congress, p. 129-134 ISBN: 978-953-95130-8-3, 2014
Koppán A., Kis M., Kovács P., Merényi L., Vadász G.: Observatory gravimeter calibration results with magnetic correction, In: Cvetkovic, M., Zelenika, K.N., Geiger, J., (Eds) Proceedings of 6th Croatian-Hungarian and 17th Hungarian Geomathematical Congress, p. 145-150 ISBN: 978-953-95130-8-3, 2014
Varga, P., Krumm, F. W., Grafarend, E. W., Sneeuw, N., Schreider, A. A., Horváth, F.: Evolution of the oceanic and continental crust during Neo-Proterozoic and Phanerozoic, Rend. Fis. Acc. Lincei, 25, 255–263. DOI 10.1007/s12210-014-0298-9., 2014
Mentes Gy., Eper-Pápai I., Kis M., Koppán A.,: Analysis of long-term extensometric data of Sopron and Budapest geodynamical observatories, In: Cvetkovic, M., Zelenika, K.N., Geiger, J., (Eds) Proceedings of 6th Croatian-Hungarian and 17th Hungarian Geomathematical Congress, p. 135-136. ISBN: 978-953-95130-8-, 2014
Eper-Pápai I., Mentes Gy., Kis M., Koppán A.: Comparison of two extensometric stations in Hungary, Journal of Geodynamics, 80, 3-11. DOI: 10.1016/j.jog.2014.02.007., 2014
Mentes Gy: Artificial neural network model as a potential alternative for barometric correction of extensometric data, MARÉES TERRESTRES: BULLETIN D INFORMATIONS 149: pp. 12001-12012., 2015
Mentes Gy, Eper-Pápai I: Investigation of temperature and barometric pressure variation effects on radon concentration in the Sopronbánfalva Geodynamic Observatory, Hungary, JOURNAL OF ENVIRONMENTAL RADIOACTIVITY 149: pp. 64-72, 2015
Schreider A. A., Schreider Al. A., Varga P., Denis, C.: Evolution of the virtual dipole moment through the Paleoarchean–Phanerozoic, Oceanology, 55, 2, 245-252, 2015
Varga P.: Long-term variations of the gravitational potential and of the geodynamical properties of a deformable Earth due to axial despinning, Leibniz Online, Jahrgang 2015, Nr. 19, 1-8, Zeitschrift der Leibniz-Sozietät e. V., ISSN 1863-3285, 2015
Varga P.: On the physical meaning of the zonal components of the geopotential, Geophysical Research Abstracts. Vol.17, EGU2015-15409, EGU General Assembly 2015, 2015
Bán D., Mentes Gy.: Observation of the Earth liquid core resonance by extensometers, GEOPHYSICAL RESEARCH ABSTRACTS 18: Paper EGU2016-14901., 2016
Varga, P., Grafarend E.: Lunisolar tidal and tidal load elastic stress tensor components within the Earth's mantle and their influence on earthquake occurrences, GEOPHYSICAL RESEARCH ABSTRACTS 18: Paper EGU2016-3297., 2016
Mentes Gy.: Tidal strain variations recorded by a quartz-tube extensometer in the Sopronbánfalva Geodynamic Observatory, Hungary, World Multidisciplinary Earth Sciences Symposium, WMESS-2016, September 5-9 2016, Prague, Czech Republic, Abstract Collection Book. p. 18. ISBN: 978-80-270-0316-7., 2016
Schreider A. A., Ignatova A. A., Schreider A. A., Sajneva A. A., Varga P., Denis C.: Evolution of the virtual dipole moment calculation for reconstruction of the oceanic inversion magnetic layer parameters, Oceanology, 56, 3, 463-470, 2016
Varga P., Mentes Gy.: Deformációmérések és kapcsolatuk a földrengésekkel., Természet Világa 2016/I. különszáma, „EMBER ÉS KÖRNYEZET KAPCSOLATA A KÁRPÁT-MEDENCÉBEN”, 12-16., 2016
Brimich L., Bednarik M., Bezak V., Kohut I., Bán D., Eper-Pápai I., Mentes Gy.: Extensometric observation of Earth tides and local tectonic processes at the Vyhne station, Slovakia, Contributions to Geophysics and Geodesy 46 (2), 75–90, 2016
Varga P., Grafarend E., Engels J.: Relation of Different Type Love–Shida Numbers Determined with the Use of Time-Varying Incremental Gravitational Potential, Pure and Applied Geophysics (online first, DOI 10.1007/s00024-017-1532-z), 2017
Varga P., Grafarend, E.: Influence of Tidal Forces on the Triggering of Seismic Events, Pure and Applied Geophysics, (online first, DOI 10.1007 / s00024 -017- 1563-5.), 2017
Varga P., Rogozhin E. A., Süle B., Andreeva N. V.: A Study of the Energy Released by Great (M ≥ 7) Deep Focus Seismic Events with Allowance for the Mw 8.3 Earthquake of May 24, 2013 in the Sea of Okhotsk, Russia, Physics of the Solid Earth, 53, 3, 385–409, 2017
Varga P., Grafarend E., Engels J.: Relation of Different Type Love–Shida Numbers Determined with the Use of Time-Varying Incremental Gravitational Potential, Pure and Applied Geophysics, 175, 1643–1648, 2018
Varga P., Grafarend, E.: Influence of Tidal Forces on the Triggering of Seismic Events, Pure and Applied Geophysics, 175, 1649–1657, 2018
Bán D., Mentes Gy., Kis M., Koppán A.: Observation of the Earth liquid core resonance by extensometers, Pure and Applied Geophysics, 175 (5), 1631–1642, 2018
Mentes Gy.: Investigation of the relationship between rock strain and radon concentration in the tidal frequency-range, Journal of Applied Geophysics 155, 232–236, 2018
Mentes Gy., Kiszely M.: Local tectonic deformations measured by extensometer at the eastern foothills of the Alps at the Sopronbánfalva Geodynamic Observatory, Hungary, Tectonophysics (közlemény elküldve), 2018





 

Events of the project

 
2014-04-02 09:41:07
Résztvevők változása




Back »