3D simulacije potresne trešnje
Simulacija potresne trešnje potresa u središnjeg Jadranu iz 2021. godine
Značajna seizmičnost u Središnjem Jadranu opažena je u nekoliko dosadašnjih istraživanja, ukazujući na složenost tektonike unutar Jadranske mikroploče. Jadranska mikroploča ili Adria gotovo je zatvoreni bazen koji obuhvaća mezozojski i kenozojski kontinentalni blok koji predstavlja predgorje Apenina i planinskih lanaca Dinarida i Helenida. Trenutna deformacija u ovoj regiji rezultat je kombiniranih pokreta Afričke ploče, Eurazijske ploče, Anatolijskog bloka i Helenskog luka (Slika 1a). Sama seizmičnost je uvjetovana isključivo pokretima Jadranske mikroploče u odnosu prema Dinaridima. Većina seizmičke aktivnosti događa se na moru (Herak i sur., 2005), a u posljednjih nekoliko desetljeća detektirane su i analizirane serije potresa (Slika 1b):
1) 1986., serija potresa ML = 5.0 u otvorenom moru;
2) 1988., serija potresa ML = 5.3 u blizini otoka Palagruže;
3) 2003., serija potresa ML = 5.5 u blizini otoka Jabuke;
4) 2021., serija potresa ML = 5.5 u blizini otoka Visa.
Najnovija serija potresa iz 2021. godine nanovo implicira veći seizmički potencijal od prethodno pretpostavljenog i otvara pitanja o trenutnoj distribuciji tektonskih sila unutar Jadranske mikroploče.
Slika 1. a) Tektonski prikaz Adrie i okolnih regija. Obojeno područje označava pretpostavljenu ekstenziju kontinentalnog bloka Adrie (Piccardi i sur., 2011); b) Seizmičnost proučavanog područja. Epicentri potresa iz Hrvatskog kataloga potresa (Herak i sur., 1996) prikazani su za razdoblje od 1600. do 2022. godine.
27. ožujka 2021. godine, potres magnitude Mw = 5.2 (ML = 5.5) pogodio je Središnji dio Jadrana blizu otoka Visa (Slika 1). Potres se osjetio u središnjoj Dalmaciji (Hrvatska) i mnogim centralnim i južnim talijanskim regijama (od Ancone do Foggie). Rješenje žarišnog mehanizma glavnog potresa ukazuje da se potres dogodio na reversnom rasjedu na plitkoj dubini (manje od 10 km; Slika 2). Do kraja 2022. godine u Hrvatskom katalogu potresa (Herak i sur., 1996) locirano je više od 1000 naknadnih potresa različitih magnituda.
Slika 2. Epicentar glavnog potresa (bijela zvijezda) iz Hrvatskog kataloga potresa. Stanice (trokutići) i nekoliko zabilježenih seizmograma (filtriranih između 0.01 i 8.0 Hz) koji su korišteni u ovom istraživanju.
Za procjenu očekivanih parametara gibanja tla potresa primijenjena je metoda fizikalno utemeljenog modeliranja valnog polja koristeći novi trodimenzionalni model kore za središnji Jadran. Model je izrađen na temelju dostupnih geoloških i geofizičkih podataka. Uključuje topografiju i batimetriju te odražava najvažnije geološke karakteristike potrebne za generiranje efekata rezonancije valova koji utječu na trajanje i amplitudu trešnje. Detalji o modelu dostupni su na poveznici.
Deterministička simulacija niskofrekventnog (f < 1 Hz) doprinosa gibanja tla provedena je korištenjem softverskog paketa SPECFEM3D Cartesian (Komatitsch i sur., 2010) za novi model kore s atenuacijom određenom iz modela brzina S-valova prema Olsenovim empirijskim relacijama (Olsen i sur., 2003). Izvor je prikazan kao točkasti izvor s parametrizacijom FPS1 prikazanom na Slici 3. Daljnji plan je simulirati valno polje koristeći druge opise izvora kako bi se istražio utjecaj parametrizacije izvora na konačne rezultate.
Slika 3. Niskofrekventni (0.01-0.5 Hz) zabilježeni (crna linija) i simulirani (crvena linija) zapisi potresa u Središnjem Jadranu na nekoliko seizmoloških postaja. Izvor je prikazan kao točkasti izvor s parametrizacijom FPS1 (Herak, M., 2021., osobna komunikacija) opisanom u lijevom dijelu slike.
U nastavku su prikazane video simulacije potresa Središnjeg Jadrana triju komponenti (istok-zapad, sjever-jug, vertikala) i norme brzine u 5x stvarnom vremenu od početka potresa. Seizmičkim valovima treba oko 4 sekunde da stignu do Palagruže (Hrvatska), 7 sekundi do Sušca (Hrvatska) i Isola Pianose (Italija), 10 sekundi do obale Italije (regija Gargano) te 20 sekundi do obale Hrvatske (srednje i južne Dalmacije).
Iako preliminarni, rezultati pokazuju kako struktura modela utječe na gibanje tla, posebice u kontekstu amplifikacije i trajanja trešnje. Na primjer, u sedimentarnim bazenima unutar same Adrie, između hrvatskih otoka i regije Foggia, valovi ostaju zarobljeni zbog manjih brzina u odnosu na susjedne karbonatne strukture. Ovo rezultira amplifikacijom amplituda i produljenjem ukupnog trajanja trešnje tla – dok većina kontinentalnih dijelova podrhtava oko 1 minutu, morsko dno i regija Foggia tresu se gotovo 4 minute!
Ova simulacija napravljena je u sklopu istraživačkog rada doktorandice Helene Latečki pod vodstvom izv. prof. dr. sc. Josipa Stipčevića s PMF-a i u suradnji s dr. sc. Irene Molinari s Nacionalnog Instituta za Geofiziku i Vulkanologiju (INGV), Italija. U okviru izrade ovog istraživanja korišteni su i resursi računalnog klastera ADA-Bologna koji održava INGV u Bologni.
Literatura:
Herak, D., Herak, M., Prelogović, E., Markušić, S., Markulin, Ž. (2005): Jabuka island (Central Adriatic Sea) earthquakes of 2003. Tectonophysics, 398(3–4), 167-180. https://doi.org/10.1016/j.tecto.2005.01.007
Herak, M., Herak, D., Markušić, S. (1996): Revision of the earthquake catalogue and seismicity of Croatia, 1908–1992. Terra Nova, 8, 86–94.
Komatitsch, D., Erlebacher, G., Göddeke, D., Michéa, D. (2010): High-Order Finite-Element Seismic Wave Propagation Modeling with MPI on a Large GPU Cluster. Journal of Computational Physics, 229(20), 7692–7714. https://doi.org/10.1016/j.jcp.2010.06.024
Olsen, K.B., Day, S.M., Bradley, C.R. (2003): Estimation of (Q) for Long-Period (>2 Sec) Waves in the Los Angeles Basin. Bulletin of the Seismological Society of America, 93(2), 627–38.
Piccardi, L, Sani, F., Moratti, G., Cunningham, D., Vittori, E. (2011): Present-day geodynamics of the circum-Adriatic region: An overview. Journal of Geodynamics, 51(2-3), 81–89. https://doi.org/10.1016/j.jog.2010.09.002.
Pripremila: Helena Latečki