Elektromágneses módszer (magnetotellurika), impedancia tenzor: A felszínen mért elektromos (E) és mágneses (H) térkomponensek kapcsolata.

Átírás

1

2 Page 2

3 Elektromágneses módszer (magnetotellurika), impedancia tenzor: E x Z xxzxy Hx E y Z yxzyy Hy Z Z Z xx yx Zxy Z yy A mérés sematikus ábrája A felszínen mért elektromos (E) és mágneses (H) térkomponensek kapcsolata. Page 3

4 INVERZIÓ: mért adatok a felszínen + modellcsalád kiválasztása + kiegészítő információ TENZOR-INVARIÁNS ALAPÚ LEKÉPEZÉS (VIZUALIZÁCIÓ): mért adatok a felszínen (nincs modellcsalád-választás, nincs kiegészítő információ) INVERZIÓ a felszín alatti térség fizikai modellje Maximális célkitűzés Maximális kockázat TRANSZFORMÁCIÓ a felszín alatti térség látszólagos modellje Minimális célkitűzés Minimális kockázat Page 4

5 Page 5

6 Page 6

7 RMS = % RMS = 0.067% Rho = Ωm RMS = 0.066% Rho = 0.27Ωm H = 57 m Ekvivalens megoldások, egy szondázási görbe, három megoldás Page 7

8 Page 8

9 Rodi and Mackie inverzió Rebooc inverzió Az inverziós eredmények gyakran többértelmű megoldásainak figyelembevétele mellett a CELEBRATION-07 szelvény mentén mélytektonikai indikációkat sikerült fizikai különbségek révén kimutatni. A Pannon-medence pretercier medencealjzatának komplex vizsgálatával megadható az üledékes medence mélysége, amellyel megfontolhatók és pontosíthatók a földtani eredmények. Tektonikai indikációk: km Dunántúli Vezetőképesség Anomália (TCA) km Balaton-, Balatonfői-vonal km Közép-magyarországi-vonal A feltételezett mélytörési vonalak szintetikus modellezése során kiderült, hogy a 2D inverzió alapján feltételezett hatók jelenléte: tektonikai zónák indikációi és helyzetük megfelel a törési vonalak pozíciójának. Page 9

10 Page 10

11 Page 11 Litoszféra (a) és kéreg (b) vastagság térkép (Horváth et al., 2005b)

12 Page 12

13 Memóriaigény: 50 MT állomás, 16 periódus, 8 válaszfüggvény 35 x 35 x 30 (X Y Z) modell Várható memória igény: 2.6 Gb Problémák: az adatok szórása és hibája, modell regularizáció, az alkalmazott rács diszkretizációja, prior/kezdő modell, adatok súlyozása, szubjektivitás. Page 13 Megoldások: inverziós megoldások: MarquardtLevenberg, Gauss-Newton, NLCG (nemlineáris konjugált gradiens), adattávolság, párhuzamos programozás, határérték megoldások: FE, FD (iterativ, multi-rács, direkt), térbeli leképezés: geometriai megoldások tetraéder rács, stb. érzékenység számítása.

14 Page 14

15 Page 15

16 A fázis kedvező leképezési tulajdonsága a valós és a képzetes eredetű invariánsok eltérő leképezési tulajdonságán alapszik. A fázis alakhű leképezése az invariáns alapú ellenállásokhoz képest mélységhelyesebb képet ad. Z [km] Szintetikus modell Invariáns alapú látszólagos fajlagos ellenállás Fázis-tenzor invariáns Page 16

17 A feltüntetett invariáns alapú látszólagos fajlagos ellenállás transzformációk mindegyike a periódusidő függvényében K-Ny-i, és ÉK-DNy irányú nagyellenállású anomáliákat mutat. A ható ellenállása kb Ωm értékre adódik. A modellezés során megállapított valós és képzetes különbségek itt is fellelhetők, és jól követhetők a periódusidő függvényében. A szerkezeti inhomogenitást az anizotrópia értékei is alátámasztották; kérdés az, hogy a szerkezetek mélységileg meddig követhetők. Page 17 Anizotrópia

18 A fázisadatok segítségével mélységileg lehatárolhatók voltak a területen jelentkező anomáliák: Az É-i anomália jelentkezik elsőként mind az invariáns alapú ellenállások, és a fázis tekintetében is. (T (ellenáll.) = 5 sec) (T (fázis) = sec) Az anomália a látszólagos mélység alapján csak T = 25,64 sec után szűnik meg, ami kb km-t jelent. A terület közepén áthaladó nagyelleállású indikáció sokkal kisebb mélységben indikálódik utoljára, amely kb km közötti mélységre tehető. Page 18

19 Page 19

20 Fázistenzor 0.03 sec (~ 0.4 km) 0.3 sec (~ 0.7 km) 3 sec (~ 4 km) Φ max Φ min β PH α PH nagytengely kistengely kitöltés csapásirány Page sec (~ 12 km) 128 sec (~ 25 km) A fázistenzor ellipszisek előnyös tulajdonsága abban nyilvánul meg, hogy a fázis esetében a hosszabb periódusokon - a modellel jól korrelálva - megszűnik az anomália hatása. Ezzel szemben az invariáns alapú ellenállások az egyszer észlelt anomália hatását a nagyobb periódusokon is megőrzik. 512 sec (~ 50 km) vizsgált modell

21 0.03 sec (~ 0.4 km) 32 sec (~ 12 km) 512 sec (~ 50 km) 0.3 sec (~ 1.2 km) SP_1. 1 sec (~2.2 km) 32 sec (~ 12 km) SP_2. 10 sec (~ (~ 7 km) 7 km) 10 sec (~ 7 km) Page 21

22 0.5 sec (~2.25 km) 1 sec (~ 3.2 km) 16 sec (~ 12 km) 128 sec (~ 35 km) 512 sec (~ 70 km) 2048 sec (~ 120 km) Page 22 Közép-magyarországi vonal TCA Balaton-vonal Rába-vonal

23 Page 23

24 Impedancia tenzor Z Z Z xx yx Zxy Z yy Bahr invariánsok, (Swift, 1967, Bahr, 1988; Bahr, 1991, Prácser and Szarka, 1999) WAL invariánsok (Weaver et al, 2000) Page 24

25 A dimenzió-vizsgálat során a szelvény mentén 3D jellegre utaló indikációk figyelhetők meg, amelyből három jelentős mélyre hatoló rész emelhető ki: a szelvény 10 km-nél a 3D és 2D jelleg eloszlása feltételezhetően összefüggésbe hozható a TCA hatásával (Ádám, 2001), WAL km között a Balaton-vonal indikációja jelenik meg, 90 km környékén a Középmagyarországi-vonal rajzolódik ki. A geomágneses adatoknál és fázis ellipsziseknél tapasztalt homogén jelleg a szelvény 90 km-étől jó egyezést ad invariánsok alapján meghatározott dimenziókkal, amely a TISZAI nagyszerkezeti egység homogén szerkezeti tulajdonságára ad következtetni. Bahr Page 25 Anomália Homogén közeg

26 Page 26

27 2. ábra: Késő miocén-negyedidőszaki üledékes rétegek a Kelemen-Görgényi-Hargitai vulkáni hegység-vonulat mentén (Szakács and Seghedi, 1995). K-Ar kórmeghatározás Pécskai et al. (1995) szerint. 1. ábra: A Kárpát-Pannon térség domborzatiés a Csomád-hegység (vulkáni környezet) geomorfológiai térképe (Horvath et al., 2005; Karátson et al. 2012). A Csomád vulkáni eredetű hegységrendszer (Ciomadul) a Kárpát- Pannon térség legfiatalabb vulkáni területéhez tartozik. A vulkáni komplexum összeolvadt dácit láva dómok sorozatát tartalmazza, és néhány periférikus boltozatot két kitörési kráterrel a központi zónában. Page 27 A Csomádi vulkáni rendszer kb ezer évvel ezelőtt keletkezhetett. A radiokarbon kormeghatározás 29500±260 év és évben határozta meg a vulkáni egység korát. A 100 ezer éves vulkáni aktivitás; az ásványok szövettani, kémiai és geobarometriai jellemzői 6-12 km mélyen feltételeznek egy közelfolyékony (plazma) dioritosgranodioritos magma felhalmozódási zónát (Harangi et al, 2011). 3. ábra: A Csomád alatt rekonstruált egykori magmakamra és a benne lévő amfibolkristályok belső mintázatának kialakulása A zöldamfibol vizsgálata alapján megállapítható: a magma kémiai összetétele, a kristályosodás körülményei, a magma felszínre kerülésének részletei, a magma hőmérséklete, valamint hogy milyen mélységben zajlott a kristályosodás és milyenek voltak az oxidációs viszonyok.

28 4. ábra: SRTM térkép a Csomádi vulkáni hegységrendszerről. A magasság értékek méterben értendők. Page ábra: Magnetotellurikus szondázások (fajlagos ellenállás [Ωm] és fázis [ ]).

29 Szelvény ÉÉK-DDNY ( ) Szelvény É-D ( ) 6. ábra: 2D inverziós megoldás két kiválasztott szelvény mentén. A fajlagos ellenállás értékei Ωm-ben értendők. Page ábra: a) WAL-Q invariánsok (Weaver et al., 2000) ; b) fázis-tenzor ellipszisek. (Caldwell et al., 2004)

30 Középszelvény D-É Középszelvény NY-K 3D modell Mélységszelet 5 km-nél Mélységszelet 10 km-nél Mélységszelet 15 km-nél Page 30

31 9. ábra: A kéreg és a litoszféra felépítése az Apuseni hegység, Erdélyi-medence és a DK Kárpátok mentén. (Seghedi et al., 2011) MT 1D inverzió eredményei A forró magma kamra létezését a mélységgel növekvő hőáram is bizonyítja (Veliciu et al., 1982). Emellett a nagy sűrűségben elhelyezkedő termál források, a CO 2 feláramlás, illetve a gáz mintákban lévő köpeny eredetű He izotóp jelenléte is magyarázatot ad a mélybeli folyékony magma létezésére (Vaselli et al., 2002; Althaus et al., 2000). Az MT mérések asztenoszférához köthető jólvezető rétege ( km) és a szeizmikus mérések alacsony sebességű zónája (Popa et al., 2012) a függőlegesen a kéregbe nyomuló köpeny jelenlétére utalhat. Page 31

32 Page 32

33 Az Page 33

34 Page 34

35 Page 35 OMV magnetotellurikus 1D inverziós feldolgozás (74 MT szelvény)