Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Commonly used earthquake source models

Liu Wenlong, Liu Yucheng

Geologos

|

2012

|

Vol. 18, No. 3

197--209

EN

Several important earthquake source models that have been extensively used in seismological research and earthquake prediction are presented and discussed. A new fault source model is used to explain the earthquake focal mechanism solution and tectonic stress field, which play a crucial role in earthquake initiation and preparation. The elastodynamic-dislocation theory is demonstrated which provides the theoretical background of most earthquake source models. Important earthquake source models reviewed here include the double-force-couple point-source model, the circular-shear dislocation model, the finite moving-source model, the Brune model, and the spherical explosive source model.

2

Geodetic and geologic research of recent tectonic activity in Dinarides

Pribicevic B., Medak D., Prelogovic E.

Reports on Geodesy

|

2006

|

z. 4/79

173-180

EN

Initial tectonic movements of Adriatic Microplate result in dominating compression in the area of Dinarides. Collected structural data, compared with surface and depth data, with seismological and geodetic measurements taken in the account enabled the classifications of structures. Deformations and movements of structures directly depend on the stress orientation. This orientation varies from between 340-160° to 30-210°. In order to visualize the stress orientation, formation of different types of structures and their movements, examples of compressional structures are shown, as well as rotations of structures and conditions of creation of extensional structures. Finally, the map with fault zones is included, too. The data show narrowing of the area of Adriatic Microplate and the existence of its southern and northern part. Both parts are changing movement directions, leading to more tectonic activity. In active areas, formation of structures is recognized, and causality with fault locations and seismic activity is established. The amplitudes of tectonic movements derived from geodetic measurements between 1994 and 1998 represent important contribution for better understanding the tectonic activities in the area.

3

Źródła współczesnych naprężeń tektonicznych w Europie Środkowej w świetle modelowań elementami skończonymi

Jarosiński M.

Przegląd Geologiczny

|

2006

|

Vol. 54, nr 8

700-709

EN

Adigital two – dimensional elastic model was built to investigate the recent tectonic forces and stresses in Central Europe. Stresses and deformations were calculated using finite element method. The structure of model includes geologically defined features: 32 tectonic blocks, 16 fault zones and 12 boundary segments. The loads were implemented in two ways: as the external boundary forces and the correction due to differences in gravitational potential energy. The calculated stress directions and regimes were satisfactorily matched to the complex stress pattern in Central Europe provided by the World Stress Map Database. Modelling permits evaluation of tectonic forces acting in the collision zone between Africa and Arabia on one side, and Europe on the other side. Also the Mid-Atlantic Ridge push differentiation on the NWEuropean passive margin was determined. For the centre of modeled area the magnitudes of tectonic stresses averaged over the changeable lithospheric thickness were computed. Obtained values of friction coefficients for the fault zones located in the southern part of Europe are significantly lower than those obtained for the northern Europe. The maximum acceptable stiffness contrast across the model reaches one order of magnitude.

4

Współczesny reżim tektoniczny w Polsce na podstawie analizy testów szczelinowania hydraulicznego ścian otworów wiertniczych

Jarosiński M.

Przegląd Geologiczny

|

2005

|

Vol. 53, nr 10/1

863-872

EN

Magnitudes of the recent tectonic stress were estimated based on the hydraulic fracturing data from Poland. In spite of a low quality of the tests, consistent results for particular regions were obtained. For the Outer Carpathians three hydraulic fracturing tests indicate strike-slip stress regime with the local deviation towards the thrust fault regime. Along the front of the Carpathians within the foredeep complex and its basement, low intensity of strike-slip regime with local tendency towards normal fault regime is revealed from tests performed in four wells. Stable, strike-slip stress regime is determined for the Lublin Basin, based on fracturing tests from four wells. Singular result from the Fore-Sudetic Monocline suggests normal fault stress regime for the Permian complex below Zechstein evaporates. Heterogeneity of the stress field within each of these regions is presumably controlled by tectonic structures inherited after the Variscan and the Alpine epochs. For the SE part of Poland, an estimation of the general trend of stress increase with depth gives 2.9 MPa/km for the maximum horizontal stress and 1.9 MPa/km for the minimum horizontal stress.

5

Reologiczny model litosfery w strefie szwu transeuropejskiego (TESZ) wzdłuż profilu sejsmicznego LT-7 (NW Polska - SE Niemcy)

Jarosiński M., Poprawa P., Beekman F.

Przegląd Geologiczny

|

2002

|

Vol. 50, nr 11

1073-1081

PL

Modelowanie reologii litosfery przeprowadzono wzdłuż przekroju sejsmicznego LT-7. Przecina on w poprzek strefę szwu transeuropejskiego (TESZ), cechującą się znaczną oboczną zmiennością struktury skorupy ziemskiej oraz reżimu termicznego. W zależności od warunków fizycznych oraz składu mineralnego deformowanego ośrodka skalnego, przypisywano mu styl deformacji kruchy lub podatny. Przyjęto, że wielkość naprężeń dyferencjalnych w warstwach kruchych ograniczona jest tarciem na powierzchniach uskoków, natomiast w warstwach podatnych oporem pełźnięcia dyslokacyjnego sieci krystalicznej. Jako dane do przeprowadzonych analiz wykorzystano sejsmiczny model prędkościowy wzdłuż refrakcyjnego przekroju LT-7, rozkład gęstości powierzchniowego strumienia cieplnego wzdłuż przekroju, a także, przez analogię do obszarów sąsiednich, miąższość mechanicznej litosfery oraz produkcję ciepła radiogenicznego. Dla pozostałych parametrów modelowania przyjęto wartości standardowe z literatury. Poszczególnym warstwom modelu sejsmicznego przypisano zgeneralizowany skład mineralny oraz stałe materiałowe, charakteryzujące deformacje podatne. W pierwszej kolejności wykonano profile temperaturowe litosfery, które następnie wykorzystano w modelach reologicznych. Jednowymiarowe modelowanie dla każdego profilu przeprowadzono dla wariantów zmiennych parametrów termicznych, zmierzając do uzyskania płynności zmian strumienia cieplnego z płaszcza i miąższości termicznej litosfery między profilami. Wyliczone wartości strumienia cieplnego z płaszcza są zmienne od 20 mW/m2 na kartonie wschodnioeuropejskim, przez 20-35 mW/m2 w strefie TESZ (z maksymalnymi wartościami w jej SW części), do 25-30 mW/m2 na platformie waryscyjskiej w Niemczech. Miąższość termicznej litosfery w poszczególnych, powyżej wymienionych strefach, wyniosła odpowiednio: 170-200 km, 90-160 km oraz 110-140 km. Główną cechą analizowanego profilu reologicznego, jest osłabienie litosfery w jego centralnej części, tj. na skraju platformy paleozoicznej i w sąsiadującej z nią części TESZ. Strefa tego osłabienia pokrywa się z obszarem podwyższonego strumienia cieplnego. W jej obrębie niemal zanika wytrzymałość górnego płaszcza. Wzdłuż całej pozakratonicznej części profilu, w obrębie środkowej i dolnej skorupy wyraźne zaznacza się strefa osłabienia, stanowiąca warstwę o miąższości ok. 20 km. Osłabienie to powoduje mechaniczne rozdzielenie górnej skorupy i górnego płaszcza. Jedynie na kratonie wschodnioeuropejskim poszczególne warstwy litosfery są mechanicznie spojone ze sobą. Obliczona całkowita wytrzymałość litosfery w kontrakcji zmienia się od 30-50 ×1012 N/m na kartonie wschodnioeuropejskim, przez 15-25 ×1012 N/m w strefie TTZ oraz poniżej 5 ×1012 N/m w SW części strefy TESZ, do 5-15 ×1012 N/m w na platformie waryscyjskiej. Analiza wrażliwości modelu wykazała, że zmienność parametrów termicznych w realistycznych granicach ma znaczny wpływ na wytrzymałość litosfery, lecz nie rzutuje na jej generalne rozwarstwienie reologiczne. Dodatkowo stwierdzono, że niezależne określenie miąższości mechanicznej litosfery jest podstawowym warunkiem sporządzenia wiarygodnego modelu reologicznego dla omawianego obszaru.

EN

The present study concerns rheological structure of the Trans-European Suture Zone (TESZ) and neighbouring tectonic units in Poland and SE Germany, along the LT-7 deep seismic sounding (DSS) profile. The SW-NE trending transect, 560 km in length, crosses the Variscan platform (VP - without its TESZ segment), part of the TESZ composed of external Variscan orogen and its foreland (VSZ- Variscan Suture zone), the Teisseire-Tornquist Zone (TTZ), and terminates on the western slope of the East European Craton (EEC; fig. 1). Both complex crustal structure and significant lateral changes in surface heat flow along the LT-7 profile make it an attractive object for study of the rheological differentiation of lithosphere. 1-D temperature and rheological modelling was performed for 10 sites located along the LT-7 profile. The most important and best-constrained input data are seismic wave velocity structure (fig. 2) and surface heat flow density (fig. 3). A simplified petrological model (fig. 4) based on P-wave velocity differentiation has been founded on a concept of quartz/diorite/diabase/pyroxenite/olivine layering of the lithosphere. Lithosphere temperature profiles for each site were derived by analytical solutions of Fourier 's law, applied to two layer crust model with the mantle being infinite half-space. For analysed sites, for each petrological defined layer constant value of radioactive heat production and thermal conductivity were assumed (fig. 4). For calculations of strength envelopes, Byerlee 'sfrictional law, for brittle layers and powerlaw creep for ductile layers were used. An assumption of wet rheology was generally applied. In order to narrow the range of possible solutions, the rheological models were to fulfill three principal conditions: (1) Thickness of thermal lithosphere should laterally vary from 70 km to 200 km (constrained by extrapolated seismological data). (2) Mantle heat flow and lithospheric thickness should change smoothly from site to site. (3) Cumulative strength of the lithosphere for the strain rate 10^-16 s^-1 should always be higher than 2-10^12 N/m (neotectonic quiescent of the analysed area indicates that the lithosphere sustains plate boundary forces). In spite of poor control on some input data and no restrictive principal conditions, possible solutions of the model fall into a narrow range of options. Performed modelling allowed to estimate cumulative lithospheric strength along the profile (fig. 5a), which changes of more than an order of magnitudefrom 30-50 *10^12 N/m at the edge of the EEC, through 15-25 -10^12 N/m in the TTZ and less then 5-10n N/m in the VSZ, to J 15-10^12 N/m in the VP. Calculated mantle heat flow (fig. 5b) varies in a range from 20 m W/m2 in the EEC, through 20-35 m W/m2 in I lie TESZ (with maximum values at its SW boundary), to 25-30 m W/m2 in the VP. For the same segments of the profile thickness of thermal lithosphere estimated on 170-200km, 90-160 km and 110-140 km (fig. 5c), respectively. Additionally, thermal modelling led also to some constraints on the radioactive heat production in the upper crust. The first-order feature of the obtained rheological section (llg. Sc) is that the transition zone from the VSZ to the VP is extremely weak. As evidenced from coincidence with high surface and manile heat /low, observed mechanical weakening is thermally controlled. The second significant outcome of the model is the existence of i hfological layering of the lithosphere. Apart of the EEC, only two strong layers were recognised, namely uppermost crust and uppermost manile. These layers are separated by extremely weak lower crust, more than 20 km thick. For the lithosphere of the EEC three or lour strong layers were recognised. Some of them might be mechanically welded to each other. Sensitivity of the rheological model to variability of radioactive heat production and surface heat flow has been also examined (fig. 6). Changes of these parameters in realis-lu range lead to significant differences in the shape of strength envelopes and thickness of thermal lithosphere. This leads to the con-i luston, that any independent control on lithospheric thickness would be crucial for improving quality of rheological model.

6

Jednowymiarowe modelowania reologii litosfery - wprowadzenie do metody

Jarosiński M., Poprawa P., Dąbrowski M.

Przegląd Geologiczny

|

2002

|

Vol. 50, nr 10/1

879-892

PL

Zaprezentowano metodę modelowania jednowymiarowych profili reologicznych litosfery. Wykresy reologiczne, zwane również obwiedniami wytrzymałościowymi, przedstawiają wielkość maksymalnych naprężeń dyferencjalnych w funkcji głębokości. W modelach reologicznych uwzględnia się trzy typy deformacji: sprężystą (opisaną prawem Hooka), kruchą (opisaną kryterium Coulomba-Naviera) oraz deformację podatną (najczęściej pełźnięcie mikrodyslokacyjne, opisane równaniem potęgowym). Główne warunki brzegowe stanowią, oddziaływanie stałej siły poziomej (dla modeli dynamicznych) lub występowanie stałego tempo deformacji poziomej (dla modeli kinematycznych). Podstawowymi danymi do modelu reologicznego są struktura petrologiczna oraz profil termiczny litosfery. Struktura petrologiczna jest interpretowana z profilowań sejsmicznych i eksperymentów sejsmologicznych. Wyniki badań petrofizycznych pozwalają na przypisanie, poszczególnym domenom struktury prędkościowej, przybliżonego składu petrograficznego. Profil termiczny litosfery określany jest na podstawie modelu gęstości powierzchniowego strumienia cieplnego oraz założonego rozprzestrzenienia produkcji ciepła radiogenicznego. Istotną rolę w modelu reologicznym odgrywa również sposób odkształcania litosfery, który określany jest poprzez tempo deformacji i towarzyszący jej reżim tektoniczny. Powszechnie obserwowanym efektem modelowań reologii litosfery kontynentalnej jest jej mechaniczne rozwarstwienie, będące skutkiem odmiennej reakcji podstawowych składników mineralnych poszczególnych warstw na wzrost temperatury i ciśnienia wraz z głębokością. Generalnie przyjmuje się, że reologia uwarunkowana jest przez najsłabszy spośród składników skałotwórczych, którymi są: w przypadku górnej warstwy skorupy ziemskiej - kwarc, dolnej skorupy - plagioklaz, natomiast górnego płaszcza - oliwin. Wyniki modelowania obarczone są szeregiem błędów, wynikających zarówno z uproszczonej procedury modelowania, niedokładności danych wejściowych jak również z algorytmów obliczeniowych, nie oddających pełnej złożoności procesów naturalnych. Mimo tych problemów, profile reologiczne litosfery są niezbędnym elementem rekonstrukcji geodynamiki dużej skali.