Page 2
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
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
Page 5
Page 6
RMS = 0.0493% RMS = 0.067% Rho = 346721 Ωm RMS = 0.066% Rho = 0.27Ωm H = 57 m Ekvivalens megoldások, egy szondázási görbe, három megoldás Page 7
Page 8
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: 20-30 km Dunántúli Vezetőképesség Anomália (TCA) 45-65 km Balaton-, Balatonfői-vonal 90-100 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
Page 10
Page 11 Litoszféra (a) és kéreg (b) vastagság térkép (Horváth et al., 2005b)
Page 12
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.
Page 14
Page 15
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 0 0.5 1.1 11.1 17.1 75.1 [km] Szintetikus modell Invariáns alapú látszólagos fajlagos ellenállás Fázis-tenzor invariáns Page 16
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. 500-1000 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
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) = 0.834 sec) Az anomália a látszólagos mélység alapján csak T = 25,64 sec után szűnik meg, ami kb. 15-20 km-t jelent. A terület közepén áthaladó nagyelleállású indikáció sokkal kisebb mélységben indikálódik utoljára, amely kb. 7-10 km közötti mélységre tehető. Page 18
Page 19
11 21 12 22 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 20 32 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
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
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
Page 23
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
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 50-60 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
Page 26
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. 2-300 ezer évvel ezelőtt keletkezhetett. A radiokarbon kormeghatározás 29500±260 év és 41300 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.
4. ábra: SRTM térkép a Csomádi vulkáni hegységrendszerről. A magasság értékek méterben értendők. Page 28 5. ábra: Magnetotellurikus szondázások (fajlagos ellenállás [Ωm] és fázis [ ]).
Szelvény ÉÉK-DDNY (10-2-12-11-4-5) Szelvény É-D (9-12-4-5-3) 6. ábra: 2D inverziós megoldás két kiválasztott szelvény mentén. A fajlagos ellenállás értékei Ωm-ben értendők. Page 29 7. ábra: a) WAL-Q invariánsok (Weaver et al., 2000) ; b) fázis-tenzor ellipszisek. (Caldwell et al., 2004)
Középszelvény D-É Középszelvény NY-K 3D modell Mélységszelet 5 km-nél Mélységszelet 10 km-nél Mélységszelet 15 km-nél Page 30
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 (80-100 km) és a szeizmikus mérések alacsony sebességű zónája (Popa et al., 2012) a függőlegesen a kéregbe nyomuló köpeny jelenlétére utalhat. Page 31
Page 32
Az Page 33
Page 34
Page 35 OMV magnetotellurikus 1D inverziós feldolgozás (74 MT szelvény)