Page 2
Elektromágneses módszer (magnetotellurika), impedancia tenzor:
E Z H x xxZ xy x E Z H y yxZ yy y
Zxx Zxy Z Z Z yx 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
INVERZIÓ a felszín alatti térség fizikai modellje
Maximális célkitűzés Maximális kockázat Page 4
TENZOR-INVARIÁNS ALAPÚ „LEKÉPEZÉS” (VIZUALIZÁCIÓ): mért adatok a felszínen (nincs modellcsalád-választás, nincs kiegészítő információ)
TRANSZFORMÁCIÓ a felszín alatti térség látszólagos modellje Minimális célkitűzés Minimális kockázat
Page 5
Page 6
RMS = 0.0493%
RMS = 0.067%
Rho = 346721 Ωm RMS = 0.066%
Rho = 0.27Ωm H = 57 m
Page 7
Ekvivalens megoldások, egy szondázási görbe, három megoldás
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
Litoszféra (a) és kéreg (b) vastagság térkép (Horváth et al., 2005b)
Page 11
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 Page 16
Invariáns alapú látszólagos fajlagos ellenállás
Fázis-tenzor invariáns
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 12 22 21 Fázistenzor 0.03 sec (~ 0.4 km)
0.3 sec (~ 0.7 km)
3 sec (~ 4 km)
Φmax nagytengely Φmin kistengely βPH kitöltés αPH csapásirány 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 Page 20 megőrzik.
512 sec (~ 50 km)
vizsgált modell
0.03 sec (~ 0.4 km)
32 sec (~ 12 km)
0.3 sec (~ 1.2 km)
1 sec (~2.2 km)
Page 21
512 sec (~ 50 km)
32 sec (~ 12 km)
SP_1.
SP_2.
10sec sec 7 km) 10 (~(~ 7 km)
10 sec (~ 7 km)
0.5 sec (~2.25 km)
128 sec (~ 35 km)
Page 22
Közép-magyarországi vonal
16 sec (~ 12 km)
1 sec (~ 3.2 km)
512 sec (~ 70 km)
TCA
2048 sec (~ 120 km)
Balaton-vonal
Rába-vonal
Page 23
Impedancia tenzor
Zxx Zxy Z Z Z yx 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. Page 25
Bahr
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 KárpátPannon 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
Mélységszelet 5 km-nél
Page 30
Középszelvény NY-K
Mélységszelet 10 km-nél
3D modell
Mélységszelet 15 km-nél
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 CO2 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
OMV magnetotellurikus 1D inverziós feldolgozás (74 MT szelvény)
Page 35
