velikost textu

The Structure of the West Bohemian Earthquake Swarm Source Zone

Upozornění: Informace získané z popisných dat či souborů uložených v Repozitáři závěrečných prací nemohou být použity k výdělečným účelům nebo vydávány za studijní, vědeckou nebo jinou tvůrčí činnost jiné osoby než autora.
Název:
The Structure of the West Bohemian Earthquake Swarm Source Zone
Název v češtině:
Struktura zdrojové oblasti západočeských rojových zemětřesení
Typ:
Disertační práce
Autor:
Mgr. Martin Bachura
Školitel:
doc. RNDr. Tomáš Fischer, Ph.D.
Oponenti:
prof. RNDr. Jiří Zahradník, DrSc.
Simone Cesca, Dr.
prof. Ulrich Wegler
Id práce:
145157
Fakulta:
Přírodovědecká fakulta (PřF)
Pracoviště:
Ústav hydrogeologie, inž. geologie a užité geofyziky (31-450)
Program studia:
Aplikovaná geologie (P1202)
Obor studia:
-
Přidělovaný titul:
Ph.D.
Datum obhajoby:
17. 4. 2018
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Jazyk práce:
Angličtina
Klíčová slova:
útlum seismických vln, poměr rychlostí P a S vln
Abstrakt:
Abstrakt Struktura zdrojové oblasti západočeských rojových zemětřesení Martin Bachura Ústav hydrogeoloie, inženýrské geologie a užité geofyziky Přírodovědecká fakulta, Univerzita Karlova V tejto práci sme sa zamerali na charakteristiky zemskej kôry z rôznych hľadísk. Ako prvé sme relokovali zemetrasenia z aktivít rokov 2008, 2011 and 2014 za použitia relatívnej metódy HypoDD v kombinácii s kroskorelo- vanými vstupnými dátami. Zvolená metodika sa ukázala ako efektívna a umožnila analyzovanie geometrie zlomovej plochy za pomoci presne lokali- zovaných zemetrasení na nej sa vyskytnuvších. Zvolená metodka sa nnavyše ukázala ako použiteľmá na spracovanie dát horšej kvality - automatickými katalógmi s automatickými čítaniami. HypoDD spolu s kroskoreláciami je schopné dosiahnuť veľmi dobré relokácie vhodné k mapovaniu zlomovej plochu. Na strane druhej však tento prístup trpí nedostatkami ako nepresná lokácia silných javov (dôsledok rozdielnych magnitúd javov pri korelovaní) či vyradenie mnohých zemetrasení v dôsledku ltrovania dát počas beho programu HypoDD. V ďalšom kroku sme skúmali útlmové vlastnosti zemskej kôry v oblasti za pomoci analýzy seismickej kódy. K tomuto účelu sme vybrali 30 javov z rokov 2008, 2011 a 2014. Útlm, vyjadrený bezrozmerných faktorom kvality bol určený pre pokles amplitúd v¨n kódy - Qc (coda window method), pre stratu premenou energie na teplo a rozptyl - Qi and Qsc (multiple lapse time window analysis) a pre P a S vlny - QP , QS (coda normalization method). Zatiaľ, čo prvé tri boli učernené s uspokojivými výsledkami, druhé dve treba brať s rezervou. Z pozorovaných frekvenčných závislotí faktorov kvality sa dá usudzovať, že útlm je relatívne nízky - Q sa pohybujú rádovo v prvých tisícoch. Strata energie v dôsledky nedokonalej elasticity prostredia (anela- stický útlm) sa javí byť dominantným faktorom znižujúcim amplitúdy po- zorovaným seismickým vlnám v oblasti. Pomocou teórie o úniku "difúznej" seismickej energie do zemského plášťa sme sa pokúsili vysvetliť večne disku- tovanú frekvenčnú závislosť anelastického útlmu. Ak pripustíme túto teóriu 1 výjde nám, že konštantná hodnota anelastického útlmu Qi je v rozmedzí 3300 až 4000. Analýza kódy ako taká neumožňuje detailné rozlíšenie útlmu v priestore pre tak malé územie, ako sú Západné Čechy. Na záver sme študovali reologické vlatsnosti materiálu v oblasti zdrojovej zóny zemetrasení. K tomu sme použili "double-dierence" metódu a určovali VP /VS. K tomu sme použili vopred spočítané presné lokácie zemetrasení a kroskorelované vstupné dáta - časy rozdielov príchodov seismických v¨n na staniciach. K analýze bola zvolená aktivita z roku 2014. V prvom kroku sme rozdelili analyzované zemetrasenia na 7 klasterov kopírujúcich časový a priestorový vývoj aktivity a následne sme pre každý klaster určili hodnotu VP /VS. Nízke hodnoty VP /VS až 1.59 ± 0.02 boli pozorované v hlbšej par- tii zlomu, zatiaľ čo plytkejšia časť aktivovanej zlomovej zóny niesla VP /VS až 1.73 ± 0.01. Zhodou okolností tieto nízke hodnoty vo väčšej h¨bke do- bre korelujú s prvými mainshock-ami, začiatkami aktivity. Vyžšie hodnoty potom pokrývajú oblasť výskytu dotrasov. Toto správanie sa dá intepreto- vať ako výsledok nasýtenia zlomovej plochy plášťovými uidami, ktoré pod tlakom spôsobia trhanie (zemetrasenia), dočasné zvýšenie porozity v jeho dôsledku a vyplnenie uidami. Takýto proces sa vyznačuje znížením VP /VS. V následnej etape sa tlak úid a porozita klesá a VP /VS s avracia k svojej tradičnej Poissonovskej hodnote 1.73. alšia možná intepretácia stojí na po- zorovaní, že rozdielne hodnoty VP /VS iba odzrkadľujú geologické rozhranie dvoch celkov s rozdielnymi vlastnosťami v oblasti pokrytej zemetraseniami. 2
Abstract v angličtině:
Abstract The Structure of the West Bohemian Earthquake Swarm Source Zone Martin Bachura Institute of Hydrogeology, Engineering Geology and Applied Geophysics Faculty of Science, Charles University We analyzed crustal characteristics of Earth's crust under West Bohemia earthquake swarm region from three dierent optics. Seismic episodes from 2008, 2011 and 2014 were subjects of relocating using double-dierence Hy- poDD technique supplemented with cross-correlated input data. used data processing was proved to be e cient and produced highly precise relative locations of swarm earthquakes distributed on a single fault plane. Results were suitable for statistical and detailed spatio-temporal analyses. Moreover, used procedure was applicable even to a data achieved fully automatically (catalogs, picks) with lower initial quality. In that case the relocations are su ciently good as a tool for mapping underground structures. On the other hand, resulting completeness and locations of stronger events might be bi- ased as a result of sparse data (picks and dierential times) and magnitude dierences. Attenuation properties of the crust were derived from coda of 30 earth- quakes from 2008, 2011 and 2014 activity. Reliable frequency dependent quality factors were estimated for coda decay - Qc, intrinsic loss and scatter- ing - Qi and Qsc using coda window method and multiple lapse time window analysis. Less reliable results were achieved by coda normalization method for P- and S-waves - QP , QS. According to obtained results it might be con- clude that attenuation is rather low (quality factors up to rst thousands) and intrinsic loss is dominant attenuation process aicting the propagation of seismic waves. We tried to explain alway unclear frequency dependent of intrinsic loss quality factor Qi as a result of diusive energy leak towards Earth's mantle. If so, then the magnitude of such a leakage enhances the Qi estimations and causes its frequency dependence. Constant level of real 1 Qi is then 3300-4000. Coda methods don't allow to study spatial distribu- tion of attenuation for such a small areas like West Bohemia with its seismic network is. The rheological properties of Earth materials are expressed by their seis- mic velocities and VP /VS ratio, which is easily obtained by the Wadati method. Its double-dierence version based on cross-correlated waveforms enables focusing on very local structures and allows tracking, monitoring and analyzing the uid activity along faults. We applied the method to three 2014 mainshockaftershock sequences in the West Bohemia and found pronounced VP /VS variations in time and space for dierent clusters of events located on a steeply dipping fault zone at depths ranging from 7 to 11 km. Each cluster re ects the spatial distribution of earthquakes along the fault plane but also the temporal evolution of the activity. Low values of VP /VS ratio down to 1.59 ± 0.02 were identi ed in the deeper part of the fault zone whereas higher values up to 1.73±0.01 were estimated for clusters located on a shallower segment of the fault. Temporally the low VP /VS values are asso- ciated with the early aftershocks, while the higher VP /VS ratios are related only to later aftershocks. We interpret this behavior as a result of saturation of the focal zone by compressible uids: in the beginning the mainshock and early aftershocks driven by over-pressured uids increased the porosity due to opening the uid pathways. This process was associated with a decrease of the velocity ratio. In later stages the pressure and porosity decreased and the velocity ratio recovered to levels of 1.73, typical for a Poissonian medium and Earth's crust. Another possible interpretation is that the activity is on intersection f two geological units with dierent rheological properties and observed VP /VS is controlled by the position of the cluster. 2
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce Mgr. Martin Bachura 40.5 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce Mgr. Martin Bachura 79 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky Mgr. Martin Bachura 72 kB
Stáhnout Autoreferát / teze disertační práce Mgr. Martin Bachura 5.12 MB
Stáhnout Posudek oponenta prof. RNDr. Jiří Zahradník, DrSc. 119 kB
Stáhnout Posudek oponenta Simone Cesca, Dr. 1.25 MB
Stáhnout Posudek oponenta prof. Ulrich Wegler 2.19 MB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby 992 kB