Analiza dvoloma SKS faze na području središnjih i sjevernih Dinarida

Seizmička anizotropija odnosi se na ovisnost brzine širenja valova o smjeru unutar Zemlje. Anizotropija gornjeg plašta uglavnom je povezana s usmjerenom orijentacijom rešetke olivina, obilnog minerala u plaštu, dok je anizotropija u kori većinom posljedica pukotina orijentiranih paralelno sa smjerom naprezanja. Tok plašta u dubini preferirano usmjerava kristale olivina unutar stijena gornjeg plašta – općenito poredane paralelno sa smjerom toka. Jedan od najčešćih pokazatelja seizmičke anizotropije je dvolom posmičnih valova koji se događa za, na primjer, SKS faze. Ove faze, nastale iz teleseizmičkih potresa i refraktirane na jezgri, osjetljive su na orijentaciju kristala olivina i dijele se u dvije faze s različitim brzinama dok putuju kroz anizotropni medij. Dvolom ispod seizmičke postaje karakteriziraju dva parametra: ϕ (smjer polarizacije brže faze) i δt (vrijeme kašnjenja između dolaska dviju faza). Mjerenje brzih smjerova na nekoliko postaja u promatranom području može dati informacije o dinamici plašta.

Od posebnog interesa u ovom istraživanju su Dinaridi, područje složene tektonske interakcije. Ovaj planinski lanac leži u konvergentnoj zoni na granici ploča, s Jadranskom mikropločom smještenom između Afričke i Euroazijske ploče. Tektonska složenost ovog područja rezultat je uloge Jadranske ploče koja se podvlači pod Dinaride prema sjeveroistoku i sudara se s Europskom pločom na sjeveru, što dovodi do aktivnih procesa subdukcije. Proces subdukcije ispod Dinarida bio je aktivan od rane krede do paleogena, a danas je aktivan samo u južnom dijelu gdje se Jadranska mikroploča subducira ispod Helenida. Trenutno se Jadranska mikroploča kreće prema sjeveru/sjeverozapadu rotirajući se u smjeru suprotnom od kazaljke na satu oko pola koji se nalazi u zapadnim Alpama. Ove tektonske interakcije ostavile su tragove u obliku seizmičke anizotropije.

Tomografska istraživanja ove regije (Slika 1) ukazala su na tijelo pod malim kutem koje pokazuje velike brzine i doseže dubinu od oko 200 km u južnim vanjskim Dinaridima, Albanskom gorju i sjevernim Helenidima. Takvo tijelo nije jasno detektirano sjeverozapadno uz jadransku obalu što ukazuje na postojanje subdukcijskog prozora u sjevernim i središnjim Dinaridima, vjerojatno uzrokovano nedavnim odlamanjem subducirane litosfere. U tim dijelovima Dinarida utvrđeno je postojanje zone niske brzine, što podupire ideju o postojanju subdukcijskog prozora. Dok su susjedni planinski lanci poput Apenina, Alpa i Helenida opsežno proučavani raznim metodama, Dinaridi i hrvatska strana Jadranskog mora dobili su manje pažnje.

Slika 1.  Rezultati tomografije na 150 km dubine preuzeti iz Salimbeni et al., 2022. Vidljiv je subdukcijski prozor s malim brzinama ispod srednjih i sjevernih Dinarida (zaokruženo).

Ovo istraživanje koristi 21 postaju iz hrvatske nacionalne seizmološke mreže i 7 postaja iz Z3 mreže AlpArray projekta što pokriva veći dio Hrvatske, isključujući najjužnije postaje. Cilj je istražiti subdukcijski prozor u sjevernim i središnjim Dinaridima proučavajući anizotropiju na velikom broju hrvatskih seizmoloških postaja te napraviti usporedbu s prethodnim istraživanjima provedenima na tom području. Analiza dvoloma SKS faze napravljena je pomoću programa SplitRacer u MATLAB-u. SplitRacer je dizajniran za obradu velikih skupova podataka i može se koristiti kroz grafičko korisničko sučelje ili pomoću novijeg automatiziranog proširenja. U ovom istraživanju korištena je potpuna automatizacija procesa da bi se analizirali podatci. Analiza dvoloma SKS valova temelji se na metodi minimalne transverzalne energije nakon primjene inverznog operatora dvoloma na mreži kako bi se pronašli vrijeme kašnjenja δt i smjer brze polarizacije ϕ. Korišteni su teleseizmički potresi koji su se dogodili između siječnja 2010. i prosinca 2022. godine, s magnitudom M ≥ 6,0 i epicentralnim udaljenostima u rasponu od 82° do 120°. Slika 2 prikazuje smjerove brzih osi na postajama zajedno s njihovim srednjakom, pri čemu duljina predstavlja vrijeme kašnjenja.

Slika 2. Rezultati analize dvoloma. Prikazani su smjerovi brzih osi na postajama, a njihova duljina proporcionalna je vremenu kašnjenja između brze i spore faze.

Literatura:

• Hein, G., Kolínský, P., Bianchi, I., Bokelmann, G., AlpArray Working Group, Hetényi, G., Abreu, R., Allegretti, I., Apoloner, M.-T., Aubert, C., Besançon, S., Bés de Berc, M., Bokelmann, G., Brunel, D., Capello, M., Čarman, M., Cavaliere, A., Chéze, J., Chiarabba, C., … Žlebčíková, H. (2021). Shear wave splitting in the Alpine region. Geophysical Journal International, 227(3), 1996–2015. https://doi.org/10.1093/gji/ggab305
• Pondrelli, S., Confal, J. M., & Baccheschi, P. (2022). New SKS splitting anisotropy measurements point to tearing beneath Central Italy. Tectonophysics, 840, 229549. https://doi.org/10.1016/j.tecto.2022.229549
• Salimbeni, S., Pondrelli, S., Molinari, I., Stipčević, J., Prevolnik, S., Dasović, I., & the AlpArray-CASE working group. (2022). Seismic anisotropy across Adria plate, from the Apennines to the Dinarides. Frontiers in Earth Science, 10, 881138. https://doi.org/10.3389/feart.2022.881138
• Stein, S., & Wysession, M. (n.d.). An Introduction to Seismology, Earthquakes, and Earth Structure.
• Subašić, S., Prevolnik, S., Herak, D., & Herak, M. (2017). Observations of SKS splitting beneath the Central and Southern External Dinarides in the Adria-Eurasia convergence zone. Tectonophysics, 705, 93–100. https://doi.org/10.1016/j.tecto.2017.03.027