MERITEV SEIZMOMAEN! • INI T>/\ EFEKTA.. . Astronomsko geofizikalni observatorij Fakultete za naravoslovje in tehnologijo Univerze v Ljubljani DK 550.343.6 MERITEV SEIZMOMAGNETNEGA EFEKTA V LJUBLJANSKEM PRELOMNEM SISTEMU Arhiv št. : - 182 ./ 75-Seizm. Datum : 15.februar 1975 Nosilec: Vlado Ribarič, dipl.inž. Sodelavec :Majda Hržič,dipl.inž. Predstojnik : Vlado Ribarič dipl .mz. . Univerz© v Ljubljani d. H-:. or" yr f lio^sviaado oZemono xt s a or .i.oolonrisj- ni at vol sov bi. en &s sJsjlutf sl .:nsf;Ic;ar.I v ssisvinO V AT)!3*53 A33TTP3BSAM0MSI3H V3TIH3M umhtrir mv'.m,ri rs 'i ■ alj- t tt,j -— . 'sis -2 r \ : vjr’ 1 - : V* 0 1 nsunooi.cl : muleC . žn.t.lqib , SiisdiH obsIV : osIlsoM . r.r.č. .: iin, o ' t” Birsi: osve .f: ~o? x SltrsdiS ohr.IV s ;Unro.-fehs>~t'J . . 1 o 1 ) « 4 »— rm Raziskava obravnava problem seizmomagnetnega efekta,kot enega izmed možnih geofizikalnih pojavov,ki bi utegnil prispevati k metodiki prognoze lokalnih potresov. Podane so teoretične zasnove problema,način realizacije meritev in pregled razvoja raziskovalnih del.Prikazani so vzroki,zakaj seizmomagnetni efekt na ljubljanskem območju še ni mogel biti dokazan. III. KAZALO Predgovor . II Kazalo . III Osnovni podatki . 1 Uvod -Problem prognoze potresa . 2 Metode v poizkusih prognoze potresov . 3 Seizmomagnetni efekt -Fenomenološko ozadje . 5 Magnetna susceptibilnost kamnin pod napetostmi . 8 Teorija . 8 Variacije susceptibilnosti kamnin v Zemljini skorji . 11 Časovni potek geomagnetnih sprememb ob potresih . 15 Seizmomagnetni efekt površinskega potresa . 18 Rezime in status problema . 20 Realizacija seizmomagnetne in seizmometrične mreže .. 23 Realizacija meritev . 24 Tehnični obseg merilnega sistema . 25 Način dela . 28 Primerjava meritev magnetnega polja in seizmometrov . 31 Magnetne motnje . 32 Sklepne ugotovitve . 33 Literatura . 34 1 . 1. OSNOVNI PODATKI 1. Naslov naloge : MERITEV SEIZMOMAGNETNEGA EFEKTA V LJUBLJANSKEM PRELOMNEM SISTEMU 2. Geslo in decimalna klasifikacija : Seizmologija,Napovedovanje naravnih pojavov,Metode prognoze, DK 550.343.6 3. Obseg poročila : III + 34 strani,3 risbe,1 fotografija, 7 kopij magnetnih registracij. 4. Namen naloge : Poiskati ,če v ljubljanskem prelomnem sistemu aktivnih prelomnic obstojajo anomalni efekti v spremembah lokalnega magnetnega polja pred nastopom lokalnih potresov.Pozitivna korelacija pojavov bi pomemnila doprinos k reševanju problematike napovedovanja močnih lokalnih potresov. 5. Predmet naloge : Sočasna meritev absolutnega Zemljinega magnetnega polja in relativne vrednosti razlike tega polja v dveh točkah,ki sta med seboj oddaljeni 7 km,ter meritev lokalnih potresov naj bi skušala dati vpogled v morebitno povezavo obeh pojavov. 6. Investitor : Raziskovalna skupnost Slovenije,Sklad Borisa Kidriča 7. Pogodba : Org.št.243,pogodba št. 161 / 2.12.1970 = 2-784(243)/161-70 8. Nosilec naloge : Vlado Ribarič,dipl.inž.fiz. 9. Sodelavci: Majda HrŽič,dipl.inž.fiz. 10. Tehn.sodelavci : Vital Eržen,tehn.sodelavec IJS Franjo Spreizer,tehn.sodelavec IJS Matjaž Gostinčar,tehn.sodelavec AGO 11. Opomba : Naloga je vezana na predhodni nalogi Inštituta Jožef Stefan,št.pogodb 402-A-560/1-68 in 106/33-69 ,realizirani junija 1969,oziroma julija 1974. 2 . 2. UVOD 2.1 Problem prognoze potresa Kompleksnost problema prognoze zemeljskih naravnih potresov je v težavah,ki so v zvezi z opravljanjem meritev "in situ", kakor tudi v različnosti generacije potresnih mehanizmov,ki se uveljavljajo pred samim pojavom. Glede na to,da današnja geologija še ne more kvantitativno objasniti niza pojavov v Zemljini skorji in plašču - torej v conah,kjer se potresi pojavljajo,manjkajo osnove za ustvarjan¬ je modelov potresnih žarišč,geofizika prav tako ni v stanju podati,niti priporočati metod,ki bi bile preciznejše in katere bi kazalo uporabljati. Metodološki pristopi,ki so možni,imajo večinoma osnovo v uporabi indirektnih raziskovalnih metod,kar pomeni,da je problem prognoze potresov možno spremljati le s primerjalnimi študijami vrste pojavov na površini Zemlje in le deloma v njenih globinah. Večina potresov v mediteranskem in cirkumpacifičnem seizmičnem pasu nastaja v globinah med 5-25 km,manj v večjih globinah (26-50 km),neznatno število v intermediarni coni (120-280 km) in nekaj več v globinah med 500 in 730 km. S stališča seizmičnih efektov na površini so najnevarnej¬ ši plitvi potresi,pri katerih se akumulira večja energija elastičnih napetosti v kamninah.Zato je potreba po proučevanju intenzivnih seizmičnih pojavov v majhnih globinah največja,saj povzroče ti največje efekte.Praktični aspekt te potrebe je med drugim tudi aspekt prognoze potresov. Delovno področje pod geslom "prognoza potresov" je staro komaj kakšnih 25 let,ko so seizmološka in druge geofizikalne tehnike dosegle primeren nivo,ki je vsaj teoretično omogočal prve eksperimente v okviru tega,danes še nerešenega problema. Problem prognoze potresov je po analogiji podoben proble¬ mom dolgoročnih meteoroloških prognoz,hidroloških prognoz 3 . in drugih napovedi naravnih pojavov.Bistvo tega problema je najti skupna,pa tudi individualna pota za visoko verjetnostno stopnjo napovedi 1) kraja potresa-oziroma cone 2) časovnega intervala,v katerem naj bi nastal pojav in 3) ocenitev magnitude pojava. To so seveda končni cilji.Uvodoma velja omeniti,da splošne metode,ki bi bile izdelane in dokazane,ne obstojajo,posebne ali individualne metode pa so se obnesle le ponekod in to v odvisnosti od lokalnosti,geološko-tektonske situacije na njej,intenzitete potresa in razdalje do njegove žariščne cone. Žal ni nobenega primera,da bi potres že uspeli napovedati na osnovi meritev določenih fizikalnih ali kemijskih parametrov in sprememb teh v pogojih akumulacije energije v hipocentrski coni. Poizkus z metodo seizrnomagnetnega efekta predstavlja zato¬ rej uvajanje ene izmed možnih tehnik na specifično območje Ljubljane,ki je 1) seizmično aktivno z maksimalno možno magnitudo M=6,5 (po Richterju)»oziroma IX°+ po Mercalli-Cancani-Siebergu, 2) bogato na aktivnih seizmičnih prelomih in mikropotresih z magnitudami,manj širniod M= 1,5-2. 2.2 Metode v poizkusih prognoze potresov Splošne metode obravnavajo probleme seizmičnosti in z njimi povezano tehniko določitve maksimalnega možnega potresa na dani lokaciji»torej ocenitve ali K ,kjer je K energetski razred potresa. V odvisnosti od geološko-tektonske situacije je na poljubni lokaciji možno pričakovati potresne efekte iz lokalne cone in iz oddaljenih področij,pod pogojem,da se v njih pojavljajo močnejši potresi. 4 . Metode,ki so verjetno lahko indikator za pojav posamičnega potresa ali pa serije potresov,so naslednje : a) abruptni porasti indeksov seizmične aktivnosti v coni pojavljanja glavnega potresa-pojavi predhodnih potresov (foreshocks), b) spreminjanje odnosa V p : V g v seizmogeni coni, c) intenzivni porasti gradientov vodoravnih in navpičnih premikov tal v prelomnih conah, č)rastoča intenzivnost spreminjanja nagibov tal,merljiva s klinometri, d) mikropotresi v ožjih lokalnih conah, e) meritve plazenja ob prelomih (fault creep) , f) naraščanje nivoja geoakustičnih pojavov v območju ultrazvoka,vkolikor je merilni senzor v sami coni generiranja potresa g) geodetske spremembe v gradientih meritev ob aktivnih površinskih prelomih, h) spremembe vrednosti odpornosti kamnin glede na spremembe napetosti vzdolž preloma - v mehaničnem in električnem smislu, i) karakteristične spremembe sestava,temperature in izdatno¬ sti mineralnih vrelcev v seizmičnih območjih, j) seizrnomagnetni efekt k) spremembe konfiguracije fine strukture gravimetrijskih polj, l) spremembe v režimu teluričnih tbkov lokalnih polj v potresnih conah m) spremembe gradienta električnega potenciala atmosfere. n) nagle spremembe vrednosti elastičnih napetosti na podlagi direktnih meritev v globokih vrtinah. o) indirektne metode določanja napetosti v kamninah,ki se nahajajo v večjih globinah s pomočjo določitve hitrosti seizmičnih valov,vrednosti električnih prevodnosti in magnetizacije kamnin. Poleg teh shematično navedenih efektov-možnih predznanilcev 5 . potresov v lokalnih conah,obstojajo še pojavi,ki jih vzbuja človek s svojo aktivnostjo.To so predvsem velike akumulacije hidroenergetskih naprav in podzemeljske jedrske eksplozije. Naravni efekti»citirani na strani 4,se dajo uvrstiti v dve kategoriji.Prva je tista,ki se že manifestira z določeni¬ mi seizmičnimi pojavi,druga pa predstavlja niz spremljajočih pojavov,ko gre za generiranje procesa nastanka bolj ali manj močnega potresa. Težava je v tem,da se utegnejo pojaviti potresi z magnitu¬ dami nad M=5,ki na slabše zgrajenih objektih že povzročajo rušenja,pa da pred tem ni očitna nobena izmed šestnajstih kategorij predznanilcev. V naši razpravi se bomo omejili le na pojav možnega obstoja seizrnomagnetnega efekta. 3. seizmomagnetni efekt 3.1 Fenomenološko ozadje Kato Y. 1 ^ s sodelavci je 1938.leta objavil študijo o možni povezavi med potresi in magnetnimi efekti.Stoletno iskanje povezave med seizmičnimi efekti in magnetnimi motnja¬ mi ni prineslo rezultatov,ker so magnetometri klasičnega tipa beležili seizmične pojave po principu inercije nihalnih inštrumentov.Potres v Nankaiku (Japonska)1946.leta je ponovno opozoril na možnost proučevanje tega pojava,ki je bil dokumen¬ tiran z opažanji magnetne deklinacije v bližini epicentra. Kato in Utashiro ( Kato Y.-Utashiro S.:On the Changes in the Terrestrial Magnetic Field accompanying zhe great Nankaiko Earthquake of 1946,Tohoku Univ.Sci.Rpts.Series 5,Geophysics,1, 4=,1949)sta na temelju registracij magnetne deklinacije uspela dokazati,da jemesec dni pred potresom deklinacija mag¬ netnega polja začela naglopadati,nato pa se je po potresu vrnila na vrednost nad povprečkom nemotenih mesecev. l)Kato Y.:Investigation of the Changes in the Earth's magnetic Field accompanying earthquakes...Tohoku Imp.Univ.Sci.Repts.1,27,1 19 38 6 . Izsledek Kata in Utashira ni bil upoštevan,saj je sipanje vrednosti merilnih podatkov bilo skoraj tako veliko,kot opazovan porast deklinacije. Teoretične študije piezomagnetnih lastnosti kamnin izpostav¬ ljenih velikim pritiskom so dale nekaj vzpodbudnih rezultatov, med pomembnejšimi pa je vsekakor zaključek,da velike napetosti z velikostnimi redi,kot jih srečamo v geološko-tektonskih procesih,zadoščajo,da proizvedejo znatne magnetne efekte, predvsem spremembe magnetnih susceptibilnosti kamnin. Omenimo naj predvsem dela Kapice in Kalašnikova (Kapitsa S. P.:Magnetic Properties of Eruptive Rocks Exposed to Mechanical Stresses,IAN,ser.geofizika,No,6,1955,str.489, Kapitsa S.P.- Kalashnikov A.G.Magnetic Susceptibility of Rocks under Elastic Stresses,Dokl.AN SSSR,86,521,1952),ki so teoretično predvidela možnost obstoja seizmomagnetnega efekta. Magnetna motnja pred potresom na Aljaski 1964.leta. 27.marca 1964 je na področju Prince William Sounda na Aljaski prišlo do potresa z epicentrskim časom 03 h 36 m 14,0 ^0,2 s po GMT,zaradi datumske meje je U.S.Coast and Geodetic Survey datiral potres z dnem 28.marca 1964.Koordinate potresnega žarišča : 61,04° + 0,05° N in 147,73° +0,07° W,hipocentrska globina je znašala nekaj desetin kilometrov,magnituda potresa po Richterju je bila med 8,3 in 8,6, trajanje potresa od 3-4 m ,poškodbeno področje je zajelo 128.000 km' 4 .Intenziteta potresa v epicentrski coni je dosegla 11° MCS. Registrirni magnetometer,ki je deloval v mestu Kodiak,kakšnih 30 km NW od površine prelomne cone,vzdolž katere je prišlo do premikov ob potresu iz glavnega žarišča 440 km daleč,je 1 h 6 m pred nastopom glavnega potresa registriral pozitivno magnetno motnjo,t.j.prirast intenzitete Zemljinega magnetnega -5 polja za 100 gama ( 1 gama =10 gaussa). Magnetometer je bil tipa flux-gate (Gulf) in je beležil totalno magnetno intenziteto polja na rekorderju Esterline- Angus.Glavni spremembi polja z vrednostjo 100 gama sta sledili dve manjši,18 minut kasneje pa še ena manjša.V teku meseca dni, ki je potekel pred registracijo tega pojava,niso opazili nobe¬ nih motenj tega tipa. 7 . Ena izmed možnosti,ki jo citira G.W.Moore (G.W.Moore:Magnetic Disturbances Preceding the Earthquake,v delu The Great Alaska Earthquake of 1964,Seismology and Geodesy,Nat.Acad.of Sciences, Washington,1972,str.518-519) ,je pojav piezomagnetnega efekta, ki rezultira v spremembah napetosti v kamninah pred nastankom potresa.Zakaj so takšne nagle spremembe nastale pred potresom, po mnenju G.W.Moora ni jasno,toda neko vzročno zvezo kaže dejstvo,da so drugi avtorji,n.primer Breiner,poročali o podobnih pozitivnih anomalijah v magnetnem polju pred manjšimi potresi v Kaliforniji in Nevadi (Breiner S.:Nature,202,790, (1964). Sadovski in Nersesov (Sadovsky M.A.-Nersesov I.L.:Forecasts of Earthquakes on the Basis of Complex Geophysical Features, Tectonophysics,23 (1974),247-255) poročata,da čeprav v Sovjetski zvezi še niso bili uspešni na področju čistih magnet¬ nih študij»obstoja vendarle podlaga za predpostavko,da v prisotnosti magnetnih teles lahko opazijo nekatere spremembe v magnetnem polju pred potresom,ki jih lahko registriramo z zadostno natančnostjo.Primer za to je potres v Zangezuru v Armeniji,kjer se je to posrečilo. V ostalih primerih so vsi rezultati bili v mejah eksperimen ¬ talnih napak . 8 . 3.2 Magnetna susceptibilnost kamnin pod napetostmi Fundamentalna dela Kapice in Kalašnikova so dopolnili izsledki F.D.Staceya,enega izmed začetnikov teorije seizmo- magnetnega efekta. Stacey (Stacey F.D.:Theory of Magnetic Suceptibility of Stressed Rock,Phil.Mag.7,1962) je računal odvisnost magnetne susceptibilnosti eruptivne kamnine od napetosti v kamnini na podlagi tako imenovane "multidomain"teorije magnetnih zrnc, pod predpostavko,da gre za čisti magnetit z znano saturacijsko magnetizacijo,magnetno kristalinično anizotropijo in satura¬ cijsko magnetostrikcijo. Susceptibilnost X»ki jo izmerimo v smeri linearne kompre- sije ,je podana z d X ) / - — 1,0 ■ 10 c Tri 2 'j k-g t kar se odlično strinja z rezultati meritev S.P.Kapice.ki so bile opravljene na nizu kamnin in dale rezultate med -0,8.I© 4 in -1,3.10 -4 cm 2 /kg. Odvisnost magnetne susceptibilnosti v kamninah, ki~ vsebu¬ jejo magnetit,od napetosti,bi naj po mnenju Staceya zadoščala, da bi bilo možno izmeriti lokalne geomagnetne motnje. 3.2.1 Teorija Eruptivne kamnine so navadno zaradi vsebnosti magnetita in podobnih mineralov magnetične,dimenzije zrn teh materialov pa so zelo različne.Pri bazaltnih in doleritnih kamninah najdemo zrna z dimenzijami od enega mikrona do več sto mikro¬ nov. Vsako zrno lahko razdelimo na področja ali regije spontane magnetizacije,ki so orinetirana v izmeničnih nasprotnih smereh.To je definicija "multidomain" struktur,po naše mnogo- področnih struktur. Če izvzamemo hidrostatične napetosti,lahko z mnogopodročni¬ mi strukturami magnetnih zrn izpeljemo teorijo magnetnih susceptibilnosti kamnin,podvrženih linearnim kompresijam. 9 . Te lahko razdelimo na sisteme kompresij ali dilatacij in s predpostavko znane saturacijske magnetizacije I ,saturacij- ske magnetostrikcije \ s in magneto-kristaliničnih anizotropskih energij K lf K 2 določimo napetostno odvisnost magnetnih lastnosti kamnin z majhnimi vrednostmi magnetnih polj.Za druge magnetne materiale imamo tudi druge vrednosti I , A^K. in K,, toda razmerje med As/I~ je tudi zanje približno konstantno (Doring,W.Z.Phys.103,560,1936). Stacey (Phil.Mag.7,1962) je za svoj postopek z mnogopodroč- nimi strukturami suponiral,da je 3 1) saturacijska magnetizacija magnetita I g =480 e.m.e/cm ■i -5 2) saturaci jska magnetos trike i ja /l< > =4.10 3) Konstanti magnetokristalinične anizotropije: =-1,1.10 3 erg/cm 3 in K 2 =-2,8.10 5 erg/cm 3 . Ne upoštevaje susceptibilnosti pod normalnimi in anhisteretič- nimi pogoji,temveč le susceptibilnost kamnine magnetita pod pogoji linearne kompresije,je Stacey v omenjenem delu prišel do naslednjih temeljnih zaključkov : Magnetokristalinična anizotropija magnetita ima kubično simetrijo le v pogojih odsotnosti elastičnih napetosti.Če pa podvržemo vzorec linearni kompresiji spremenimo s tem anizotropno energijo,s tem da ji dodamo enoosni člen z magnitudo kar ima dve posledici : 1)smeri magnetizacije se odklonijo od kompresijske osi, slučajno porazdelitev področnih smeri izgubimo in pišemo po Staceyu,da je Pri tem je v volumski del prostora zapolnjenegajZ magnetnimi jedri in je seveda manjši od l,f je srednji kvadrat kosinusov 10 . smeri področij glede na os kompresije in je funkcija /K a ). V primeru odsotnosti nepetosti-e^o in če je | fa | ,f->0 zgornja enačba p» degenerira v enačbo: Xn ■ ?jj- 7 N = efektivni fektolr 1+toit 3 J demcLC^nčfiz-a-cije. 2) Dodatna anizotropna energija ali magnetostrikcijska deformacijska energija E^ na volumensko enoto,ki jo usmerja¬ mo pod kotom 0 na ravnino,katera je pravokotna na smer kompresijske napetosti d ,je podana z: Eeš = 1Tli <6 (• S/->V e , oziroma za majhne vrednosti kotov: cL J d & - 3 • j < (m. -a ) H i fR -) 1 R ' ter ) = tj 7r^ , R=polmer Zemlje Za izotropno kamnino so inducirani magnetni momenti pri zvišani temperaturi kamnine blizu ravnotežnega stanja pri pogoju,da je : AJ , kjer je f kot poprej volumenski del magnetnega minerala v celotnem volumenu kamnine, N pa efektivni faktor demagnetiza- cije,ki je enak približno 3,9. (Stacey F.D.:Theory of the Magnetic Properties of Igneous Rocks in Alternating Fields, Phil.Mag.3,1391,1961). Če suponiramo,da je f=0,05,torej da je 5% kamnine sestav¬ ljenih iz magnetita,kar je verjetno dokaj realistična vrednost, dobimo,da je ^ = 0,013 e.m.enote in -Ah/H = 3.10 -5 Z uvrščanjem vrednosti za jakost Zemljinega magnetnega polja,torej H=0,5 gaussa dobimo : AH = -150 gama. Efekt regionalne spremembe susceptibilnosti magnetne plasti, upoštevaje večje površine,bi dali večje proporcionalne spremem¬ be A H.Enakomerna sprememba susceptibilnosti v iznosu 10 % bi dala na primer vektorsko spremembo polja z vrednostjo okoli 15 gama.Iz geofizikalnih terenskih meritev pa vemo,da so lokalne magnetne anomalije v perimetrih ,ki so enaki ali manjši od 30 km - primerjamo dimenzijo globine z dimenzijo linearne cone na površju Zemlje - 15 . velikokrat mnogo intenzivnej še,kot je omenjena regionalna sprememba. Na primer : lokalno anomalijo 15 gama lahko povzroči na površini Zemlje kroglasta kamnina premera 12 km s središčem 15 km pod površjem,katere susceptibilnost se spreminja le za 10 % od okolišnje vrednosti susceptibilnosti kroglo obdajajo¬ čih materialov,ki je 0,013 e.m.enote. Magnitudo tektonskih napetosti,ki so potrebne,da bi povzro¬ čile opazijiv magnetni efekt,si bomo podrobneje ogledali še v naslednjih poglavjih. 3.2.3 Časovni potek geomagnetnih sprememb ob potresih Na temelju teorije in redkih primerov smo pokazali,da je geomagnetne spremembe polja v lokalnem smislu možno pričako¬ vati in to tem večje,čim večji so gradienti porastov napetosti v hipocentrskih conah,ki so glede na geološko-tektonsko situ¬ acijo lahko zelo različnih oblik. Z napetostno inducirano anizotropijo kamnine,vsebujoče ferimagnetne snovi,spremenimo smer magnetizacije vzorca,kot Ugotovili smo,da so porasti regionalnih susceptibilnosti kamnin zaradi povečanih napetosti tektonskih con v gibanju okoli 10 % ,če je apliciran zmeren "stress" -V geološkem pomenu besede -okoli 1000 kg/cm .Taka napetost je v seizmično aktivnih regijah pogosta. Za problem seizmomagnetnega efekta pa so biblj zanimive spremembe napetosti ,saj so te povezane s prožilnim mehanizmom potresa.Te spremembe pa so žal razmeroma majhne in so na 16 . nekaterih področjih,kjer so prelomi na površini,n.pr. San Andreas v Kaliforniji,velikostnega reda od le 50-100 kg/cm 2 . Bistveno za seizmomagnetni efekt je torej: 1. da je akumulacija napetosti intenzivna glede na absolutne iznose in čas 2. da je prelomna površina velika,oziroma da imamo opravka z velikim volumenom potresnega žarišča in 3. da je odstotek magnetnih zrnc v materialih kamnin dovolj velik. Šele v tem primeru so -ne oziraje se na motnje najrazličnejših vrst - podane možnosti za registracijo magnetnih sprememb z občutljivimi magnetometri in seveda le v primeru,da magnetome- tri niso daleč od fokalne cone.V primeru globine žarišča okoli 20 km in potresu z M=7 bi bilo potrebno imeti na voljo magneto meter vsaj bliže od 30 km glede na epicenter. Iz poenostavljenega modela potresa sledi,da je akumulacija napetosti vzdolž aktivnega preloma ,ki se vrši s plazenjem (creep) v strukturah,katere obdajajo prelom,dosegla kritično točko.V tem trenutku se elastične deformacije v okolišnjih strukturah hipoma sproste v obliki potresnega valovanja. Osnovni vzrok pojava je lahko kontinuirano tektonsko gibanje,pri katerem se potresne ponovitve (aftershocks) manifestirajo v procesih relaksacijskega tipa.Razen pri neka¬ terih potresih v splošnem ne najdemo pravilnosti v pogledu periodičnosti pojavov in še ta je bolj ali manj vezana na sekvence naknadnih potresov.To pa seveda ne more biti dovolj dober dokaz za relaksacijsko naravo procesov. Akumulacija elastičnih napetosti v Zemljini skorg$ini linearen proces - to dokažemo lahko s teorijo in opazovanji plimovanja trdne Zemljine gmote.Volumni kamnin,ki so vključeni v večje tektonske procese -s končnimi posledicami velikih potresov -pa so tako veliki,da moramo glede na opazovalno časovno skalo računati le z adiabatičnimi proces i. Eno obliko poteka takšnega procesa v funkciji časa je podal 17 . Stacey (Stacey F.D.rThe Theory of Creep in Rocks and the Prob¬ lem of Convection in the Mantle,Phil.Mag.7,1962),ki postavlja možno obliko časovne zakonitosti med plazenjem,napetostjo ob prelomu in absolutno temperaturo. Po Staceyu je : . d£ kjer so ^ hitrost plazenja, pri napetostih , T je absolutna temperatura, A in {h sta konstanti, in k je Boltzmanova konstanta. Faktor u Q je aktivacijska energija,ki je po iznosu mnogo večja od produkta k.T.To pomeni,da že neznatni porasti temperature pomenijo močna zvečanja hitrosti plazenja ob enakih napetostnih pogojih.Zvečanja hitrosti plazenja (creep rate) pa dajejo sama po sebi povišane temperature ob ploskvah,kjer prihaja do tega pojava.Stacey opozarja,da morajo temperaturne spremembe biti le majhne,v pogojih seveda,da gre za adiabatske procese. Sprostitev elastične deformacijske energije povzroči nezna¬ ten padec temperature,tako da se akumulacija napetosti ne nadaljuje z enako hitrostjo na istem mestu,da bi dala pogoje za nov močnejši potres.Časovno sekvenco poteka napetosti in spremembe magnetnega polja v tem v zvezi,kaže model na Pomembna neznanka pri tej modelni zasnovi je časovni potek sprememb pred samimi potresi.Nekatera druga opazovanja,na primer 18. nagibi tal z vrednostmi nad 1 ločno sekundo in več,ki se pojavljajo v potencialnih potresnih conah pred nastopom potresa,kažejo na poraste intenzivnosti pojavov v času do 12 ur pred nastopom pojava. (Bončkovski V.F.:Deformations of the Earth's Surface Preceding and Accompanying Catastrophic Earthquakes,IAN SSSR,Ser.geofiz.No.9,1958). 3-2*4 Seizmomagnetni efekt površinskega potresa Grobo ocenitev efekta spremembe magnetnega polja v pogojih površinskega potresa lahko podamo s predpostavko izgradnje ali sprostitve napetosti v sferičnem volumnu kamnine, ki je neposredno pod površino tal. Če uvedemo termin občutljivosti magnetizacije I na mehanično napetost in ga označimo z s, dobimo za piezomagnetični ali seizmomagnetični inkrement magnetizacije izraz : 41 = s. I.d Temu odgovarjajoča maksimalna sprememba magnetnega polja Ah pa je na površini enaka : Ah = 1 4 2 S predpostavko ,da je s= 2.10 cm /kg, 1=10 e.m.enote _ -5 in€f =50 kg/cirr ,dobimo za A H približno 4.10 gaussa,t.}. 4 gama. Vrednost 4 gama je na magnetogramih razmeroma težko izločiti iz registracije,če so na njej pristtne druge motnje.Meritve kažejo,da obstojajo ponekod zelo povoljna področja,kjer je —2 I mnogo večji in doseže velikostni red 10 e.m.enote,pa tudi več.V tem primeru bi na magnetogramu našli seveda vrednost 40 gama,to pa bi se v registracijah protonskih magnetometrov ali pa še stabilnejših rubidijevih magnetometrov dalo zlahka izločiti iz šuma okolice - seveda,če ta ne bi presegal določenih nivojev in če bi se zares akumulirala energija močnega potresa. Primer,kako se spreminja vrednost magnetizacije I za različne kamnine,prikazan v statističnem smislu,kaže tabela 1 . 19 . Tabela 1 Intervali vrednosti magnetne susceptibilnosti glavnih vrst kamnin Opomba : Vzorci so podani v odstotkih skupnega števila vzorcev v prvi koloni. Povezava med magnetizacijo I in magnetnim poljem H je: 1= H. Podatki so iz :Handbook of Physical Constants,S.P.Clark,Jr. editor,Yale University,Geol.Soc.of America,Inc.Memoir 97,1966. Če izvzamemo magnetne motnje planetarne,izvenplanetarne in lokalne provinience naravnega ali v primeru lokalnih motenj še umetnega izvora,je mala verjetnost,da bi v močnem in stalno prisotnem šumu ozadja lahko detektirali morebitne seizmomagnet- ne motnje,ki bi nastale zaradi šibkega lokalnega potresa. V primeru močnega lokalnega potresa bi teoretično lahko registrirali seizmomagnetni efekt -in to v primeru plitve globine žarišča - če bi bili podani naslednji pogoji : 1) globina žarišča 10-20 km, M= 6,5 ali več 2) koncentracija ferimagnetnih snovi v kamninah na akumulacijskem področju večjega dela potresne energije velikostnega reda vsaj 10 % -3 3) Magnetna susceptibilnost večja od 10 4) Odstranjene vse motnje umetnega izvora. 20 . Poleg osnovnih pogojev (tč. 1-3),ki teoretično omogočajo detekcijo seizrnomagnetnega efekta v lokalni potresni coni, so najpomembnejši pogoji diskriminacije ,torej izločitve morebitnega efekta iz magnetogramske registracije,ki je podvržena številnim motnjam.Te motnje so zlasti velike na področju mest in njihove neposredne okolice,njihovi efekti pa za nekajkratno vrednost prekoračujejo teoretične vrednosti anomalnih oscilacij polja,ki bi se utegnile pojaviti zaradi prilik,ki bi sicer dale podlago za realnost opažanja pojava. 3.2.5 Rezime in status problema Efekt usmerjenih napetosti na kamnine,ki vsebujejo magnetit dovolj velike koncentracije (10% ali več}je v redukciji magnetne susceptibilnosti in remanentne magnetizaci- je v smeri napetosti.Pojav je v splošnem imenovan piezomagnet- ni efekt,drugače tudi piezoremanentna magnetizacija,inverzna magnetostrikcija ali seizmomagnetni efekt,če gre za efekt,ki ga povzročajo napetosti v Zemljini skorji,ki se akumulirajo v fokalni coni potresa ob njegovem nastanku. Z opazovanjem magnetnega polja v tektonsko aktivni coni, ki je podvržena naglim tektonskim deformacijam bi lahko s primerno natančnimi magnetometri s stabilno ničelno linijo, predvsem z magnetometri protonskega tipa,z forced proton precession magnetometri,flux-gate magnetometri ali pa magnetometri z optičnim pumpanjem odkrili in izmerili variaci¬ je magnetnega polja. Teoretične ocenitve velikosti seizrnomagnetnega efekta,ki izhajajo iz napetosti,kažejo,da je te velikosti možno razvrsti¬ ti v nekoliko velikostnih razredov ,ker gre za produkte magnetnih susceptibilnosti,sprememb napetosti,občutijivosti razmerij in odnosov med susceptibilnostmi in napetostmi ter volumen mas,ki prihajajo v poštev.Efekt se razen tega še zmanjšuje s kubom razdalje do izvora. Realne vrednosti teh spremenljivk na področju preloma San Andreas v Kaliforniji bi po mnenju S.Breinera proizvedle 21 . anomalije velikostnega reda od le nekaj gama.(S.Breiner:A Magnetometer Array for Investigation of the Piezomagnetic Effect in Seismically Active Areas,Proc.2nd US-Japan Conf. on Research related to Earthquake Prediction Problems,1966) Detekcija takšnih majhnih sprememb ni omejena z merilnimi inštrumenti,temveč s časovnimi variacijami Zemljinega magnet¬ nega polja ,ki izvirajo primarno v ionosferi.Dovolj blizu postavljeni magnetometri-na primer na nekaj desetin kilometrov- bi merili iste časovne variacije polja,tako da je razlika med njihovimi intenzitetami konstantna.Še več :če je izvor seizmomagnetne motnje bliže enemu magnetometru,bo vsaka spre- memba v razliki polja posledica lokalne spremembe geomagnetne¬ ga polja. Predmet raziskave je torej določitev,če je kakšna korelacija med temi dogodki in lokalnimi potresi,oziroma sprostitvami deformacij v kamninah lokalne cone. Magnetna susceptibilnost in remanentna magnetizacija kamnin se zmanjšujeta v smeri,ki je identična s smerjo kompresijske napetosti in se v manjši meri povečujeta v smeri,ki je pravo¬ kotna na delovanje napetosti.Veljajo naslednji odnosi : ^ Ca i A -T — ~ ^ Jo ■ kjer je &<6 sprememba napetosti, inAl,J 0 pa sta spremembi in začetni vrednosti susceptibilnosti in remanentne magnetiza- cije.Občutljivosti obeh količin na napetost sta približno enaki in sta določeni eksperimentalno. Njuni vrednosti sta A mm A O okoli 0,8.10 do 1,3.10 cm /kg. Označeni sta z S^in Sj.. Za homogeno magnetizirano kroglo polmera nekoliko kilometrov, ki bi se nahajala tik pod Zemljinim površjem v epicentrski coni,ali pa za magnetni dipol,ki bi ga postavili v središče te krogle najdemo s predpostavko,da je v intervalu med 0 -2-3 100 in 500 kg/crtr vrednost I c med 10 in 10 e .m.enote ,torej lahko pričakujemo magnetno motnjo od nekaj desetink game do nekaj enot gama. 22 . Poleg omenjenega efekta v Kodiaku ob potresu na Aljaski leta 1964,so zasledili še tri manj izrazite pojave ob potresih v Hollisteru (ZDA) leta 1966, in pojav ob potresu v Zangezuru v Armeniji (SZ). Druga smer raziskav predvideva iskanje korelacije med plazenjem v kamninah in magnetnimi efekti (rock creep). Teoretične raziskave P.Talwanija in R.Kovacha so pokazale, da so magnetni efekti ob tem pojavu še slabši in bi se jih dalo še težje diskriminirati od ostalih variacij Zemljinega lokalnega polja. (Talwani P.-Kovach R.rGeomagnetic Observations and Fault Creep in California,Tectonophysics,14,(3/4)245-256, 1972. 23 . 4. REALIZACIJA SEIZMOMAGNETNE IN SEIZMOMETRIČNE MREŽE NA PODROČJU LJUBLJANE 4.1 Delovna predpostavka : 1.lokalna seizmičnost ljubljanskega področja je izrazito sporadičnega tipa,kar pomeni,da se epicentri razvrščajo v nepravilnih časovnih intervalih,s spreminjajočimi se intenzitetami in migrirajo vdolž lokalnih aktivnih tektonskih črt. 2.Obrobje observatorija na Golovcu je seizmično aktivno. Največji delež sproščene seizmične energije v časovnem intervalu okoli 500 let beležimo v osrednjem ljubljanskem prelomnem sistemu,ki z direktnimi meritvami sicer še ni dokazan,potrjujejo pa ga fenomenološki podatki o potresnih efektih ljubljanskih potresov.Akademik I. Rakovec ga je zato upošteval kot domnevni prelom na relaciji Ig-Ljubljana-Vodice.(Rakovec I.rGeološka zgodo¬ vina yin&j ljubljanskih tal,v:Zgodovina Ljubljane,I.knjiga, Ljubljana,1955 ). Poleg glavnega preloma so aktivni še manjši prelomi ob Golovcu (rakovniški in prelom Hrušica-jugovzhodni rob ljubljanskega polja) Tik ob lokaciji druge postaje s protonskim magnetometrom in seizmometri pri Podsmreki poteka drugi aktivni prelom v smeri Podsmreka-Dobrova. 3. Lokalne možnosti so omogočale izdelavo lastnih protonskih magnetometrov pri Inštitutu Jožef Stefan z zadovoljivo natančnostjo,da bi teoretično lahko potrdili obstoj seizmomagnetnega efekta v ljubljanski coni. 4. Ferimagnetne lastnosti snovi v kamninah hipocentrskega območja niso bile znane,niti glede magnetne susceptibil- nosti,niti po remanentni magnetizaciji. 24 . 5. Statistična verjetnost pojava močnega lokalnega potresa v Ljubljani je v opazovalni dobi štirih let le 0,041,torej 5 %. 4.2 Realizacija meritev Tehnično realizacijo seizmometrične mreže na točkah AGO in na pomožni seizmološki postaji Podsmreka pri Ljubljani opisujeta elaborata Inštituta Jožef Stefan št.402-A-560/1-68 z junija 1969 in št.106/33-69 z julija 1974. Protonski magnetometer z natančnostjo zapisa magnetnega polja + 3 ugauss t.j. + 0,3 gama je po preizkusnem pogonu junija 1970 deloval do spomladi 1971.Med tem časom so bile opravljene nekatere tehnične izpopolnitve na aparaturi,med njimi preureditev merilca frekvenc,kalibracija magnetometra in izboljšave v tehniki registracije. Drugi protonski magnetometrski sistem je bil postavljen v Podsmreki v posebnem nemagnetnem objektu in je telemetričnim potom posredoval merilne vrednosti sprejemniku na AGO,kjer je signal bil odštet od signala absolutnega polja na AGO in zabeležen na posebnem rekorderju. Pogostost meritev : 163 meritev na uro,t.j.približno 3900 metitev na dan. Pred realizacijo mreže in njeno montažo na izbranih lokacijah v bližini observatorija in postaje Podsmreka,so bile izvršene obsežne priprave,kalibracija aparatur in preiz¬ kusni pogon v laboratorijih za fiziko trdne snovi Inštituta Jožef Stefan,pod vodstvom inž.I.Levsteka. Vzpredno z realizacijo naloge je tekla druga naloga z namenom intenzivnega spremljanja slabih potresnih pojavov- mikropotresov v ljubljanski seizmogeni coni,da bi v primeru pozitivne korelacije med magnetnimi efekti in potresi imeli možnost vrednotenja spodanjega jakostnega diapazona potresov, pri katerih bi se v specifičnih primerih lahko pojavile geomagnetne anomalije.V zvezi s to nalogo podajamo posebno poročilo. 25 . 4.2.1 Tehnični obseg merilnega sistema Struktura merilnega sistema za vzporedno primerjalno meritev geomagnetnih efektov in potresnih pojavov je obsegala dve merilni lokaciji. 1) Astronomsko geofizikalni observatorij na Golovcu Sonda I - locirana na koti 420 m NN vzhodno od objekta AGO Jašek I - za predojačevalnik in komandno enoto,26 m od sonde I Laboratorij AGO - povezan s 400 m kabelske povezave med predojačevalnikom I in sondo I 2) Seizmološka postaja 2.reda Podsmreka Sonda II- postavljena na koti 370 m NN severozahodno od objekta A postaje v Podsmreki Jašek II- za predojačevalnik in komandno enoto,29 m od sonde II Objekt B- nemagnetni objekt na koti 365 m,povezan z jaškOm II s kablom dolžine 243 m Objekt A- ob cesti Tržaška c.-Podsmreka,povezan z objektom B s 349 m dolgim zemeljskim kablom. Telemetrični prenos podatkov je potekal med objektom B v Podsmreki in objektom AGO na Golovcu na ca.8 km dolgi relaciji. Seizmološki postaji sta delovali v objektu AGO in objektu A v Podsmreki. Z lokacijama sond,jaškov in objekta B so bili podani optimalni pogoji takšnih lokacij v bližini Ljubljane,obenem pa zagotovljena optična vidljivost za nemoten prenos UKV valov. Obe merilni sondi sta bili vsaj 400 m oddaljeni od električnega omrežja,to pa je zahtevalo posebno konstrukcijo 26 . napajalnega in signalizacijskega sistema,ker sta sondi bili vezani na energijo iz izmeničnega omrežja.Signal je zaradi modifikacije konstrukcije sond pri dvojnih tuljavah in enakem magnetizacijskem toku padel na polovico v primerjavi s signalom laboratorijske izvedbe. Dolgi zemeljski prevodniki in slabe prevodniške lastnosti ozemljitev (peščenjaki !) so povzročili vrsto nepredvidenih težav. Zaradi višinskih razlik med sondami in sprejemnimi deli signalov (objekt AGO in objekt B) so se v kablih inducirale napetosti,ki so parazitno delovale na obratovalne napetosti. V primeru električno mirnega vremena brez električnih praz nitev sta oba dela sistema delovala zadovoljivo,telemetrijski prenos podatkov je bil odličen in ves čas nemoten. Sestav aparatur Podsmreka : poleg sonde,predojačevalnika in komandne enote,t.j.časovnega generatorja za uravnavanje ritma med magnetiziranjem sonde in meritvijo signalov,je v predojačeval niškem delu bila postavljena še avtomatika preklopov. V objektu B v Podsmreki je bil postavljen del komandnega sistema,ojačevalnik signala proste prečešije,UKV oddajnik z anteno in kablovski priključki za predojačevalnik,odnosno objekt A v Podsmreki. Objekt A v Podsmreki: povezan je z objektom B z 394 m dolgo kabelsko zvezo za prenos istosmerne napetosti 66 V, izmenične napetosti 220 V in z mikrofonskim kablom za napajenje in komando. V objektu A se nahajajo akumulatorji,usmerniki,prenapetost na zaščita, -za del magnetne merilne mreže in trokomponentni elektrodinamični seizmograf VEGIK z oscilografom OSB-VI-M ter galvanometri GB-IV-S-5 s 25.000 kratno povečavo pri periodi nihanja tal 0,8 s, Kratkovalovni radijski sprejemnik za sprejem časovnih signalov,nihalna ura Brillie, fotolaboratorij in pomožne pritikline. AGO Golovec: 27 . Sonda in predojačevalniški del s komandnim prožilcem sta identična tistemu v Podsmreki. V laboratoriju AGO,ki je bil v ta namen posebej preurejen in so mu dogradili kletno kabino za akumulatorje, so delovali: 1. UKV sprejemnih telemetričnih podatkov z anteno in delom komandnega sistema, 2. dva elektronska števca Hewlett-Packard 5232 A, 3. dva digitalno-analogna pretvornika Hewlett-Packard 580 A, 4. dva rekorderja IJS za absolutni in diferencialni zapis totalne komponente magnetnega polja. Prvi je zapisoval totalno polje na Golov^cu,drugi pa razliko Golovec-Podsmreka. 5. usmerniki»akumulatorske baterije in ločilni trafo, 6. digitalni rekorder Hewlett-Packard H 23 562 A. Vse aparature,izvzemši navedenih z nazivom proizvajalca Hewlett-Packard,so bile izdelane na Inštitutu Jožef Stefan v Ljubljani. Seizmometrični del : Uporabljene so bile vse standardne seizmometrične aparature AGO,ki so v stalnem pogonu v okviru seizmološke službe: 1. trokomponentni stavek kratkoperiodičnih seizmografov z naslednjimi karakteristikami : T g =l,o s, T g =0,5 s, D s = °' 7 ' D g =2 ' V max =35 * 000 pri T e = °' 8 s * Tipa aparature:Lehner-Griffith (ZDA)»registracija galvanometrična na fotografski papir s premikom 60 mm/ min. 2. Kratkoperiodični seizmograf Willmore MK II-vertikal z naslednjimi karakteristikami: T g =l,0 s, D g =0,7 s, elektronski napetostni ojačevalnik SO-ol s faktorjem o 5 električnega ojačanja od 10-10 (variabilno) z aktivnimi RC filtri po stopnjah od 0,1 jaF do 9 pF. Registrator na vidljivi zapis G.Volk»občutljivost :2 V/cm pri notranji upornosti 30 ohmov.Hitrost registracije: 120 mm/min. 28 . Maksimalna povečava sistema (teoretična ): 1,7.10® za T e =0,65 s, uporabna povečava s filtrom 0,47 juF: 45.000 x pri periodi nihanja tal T e =l,o s. 3. Kratkoperiodični vertikalni seizmograf Hiller-"Stuttgart" z galvanometrično registračijo,galvanometer Kipp Zonen,l,5 s, T =1,5 s, D =D =1, v delu pod Galitzinovimi pogoji, pri 1,05 s :1o.15o x, hitrost registracije 60 mm/min. Ostali seizmometrični kompleti,dolgoperiodični sistem Sprengnether in srednjeperiodični sistem SK-D v študiji niso bili uporabljeni zaradi druge specifične uporabnosti naprav. 4.2.2 Način dela Magnetometrične meritve so tekle vzporedno s seizmometrični- mi,s tem da je bila lokalnim potresnim pojavom posvečena posebna pozornost.Vsak lokalni seizmični pojav je evidentiran tudi na magnetni registraciji. Seizmični lokalni pojavi so bili večinoma tako Šibki,da smo ugotovili lahko le razlike S -P in s tem hipocentrske razdalje,ostale postaje v bližini (Zagreb,Trst) pa jih niso zabeležile. Magnetometerska mreža je bila prvič v preizkusnem pogonu junija 1970 in je delovala do maja 1971,ko je atmosferska razelektritev ob nevihti poškodovala kabelske povezave in to tudi zemeljski kabel ter sprejemni del magnetometra v Podsmreki. Potrebna popravila je IJS realiziral pozimi 1973,ko je sistem začel delovati in je delal brezhibno do 18.VII.1974 ob 04 h 03 m.Nevihtne razelektritve so tokrat poškodovale predojačevalniške naprave,ki so jih uspeli popraviti šele pred dvema mesecema (januarja 1975). Trenutno sistem ni v pogonu,ker je pri Zvezni upravi za radiodifuzijo bilo ptrebno prositi za drugo frekvenčno dosedanje. območje za telemetrijo,kdrjej trenutno zasedeno po drugih porabnikih.Z dodelitvijo nove frekvence na UKV področju bo po predelavi telemetrijskega sistema sistem magnetometrov pripravljen za nadaljno delo. 29 . Registracije seizmogramov so časovno obeležene s kremenčevo uro Sprengnether TS-100,ki jo vsakodnevno primerjamo z oddajami signalov točnega časa DIZ (Potsdam) ali OLB 5 (Podebrady,ČSSR) na temelju primerjave hronografskih registracij točnega časa. Identične časovne značke so se manuelno vnašale na registra¬ cije magnetogramov. Magnetogramske registracije so v teku dela preverjane tudi računsko,s tem da je totalno magnetno polje podano z obrazcem : H= 23,4874. f (gama),kjer je f precesijska frekvenca protona,izražena z f= 1/ 2u-^ p H , ^ p = 2,67513 +j 0,00002) . 10 4 gauss" 1 .sek -1 ^>p= žiromagnetno razmerje protona Glede na to,da se je v magnetornetrični aparaturi meril čas 2000-ih nihajev, n,smo za vrednotenje totalnega vektorja magnetnega polja uporabili simbolični obrazec, f = 2000/ l,00xyzu, kjer so x,y,z,u,čitanja na mestih scalerja HP 5232 A,f pa je seveda podan z n/T. Primer za naglost spreminjanja vrednosti totalnega magnetnega polja na AGO Golovec - meritve so opravljene v časovnih intervalih 22 sekund,kaže naslednja tabela 2. Tabela 2 Vrednosti totalnega vektorja Zemljinega magnetnega polja na lokaciji AGO Golovec Datum Ura Vrednost (gama) 20.11.1974 160000 160022 160044 160106 160128 160150 46.672 ,2 + 0,2 46.671.1 46.672,5 46.664,8 46.677,0 46.677.2 30 . (nadaljevanje tabele 2) Datum Ura Vrednost (gama) Vrednosti totalnega vektorja T Zemljinega magnetnega polja so se torej v dokaj tipično spremenljivem kratkem intervalu z normalnim potekom magnetnega polja v toku 3 m 18 s spremin¬ jale od vrednosti 46.664,8 gama do 46.688,8 gama ,torej za 24 gama (!) ,kar je dokaz,da bi uspešno maskirale vsak seizmomagnetni efekt,ki bi ga lahko pričakovali v pogojih pričakovanih možnih potresov na lokaciji,podvrženi močnim lokalnim magnetnim motnjam. Variabilnost razlike AGP Golovec-Podsmreka ,ki je zapisana na diferencialnem zapisu,je neprimerno večja . Prvič gre za stalno geološko pogojeno razliko med obema lokacijama.Drugič se ta razlika včasih ne menja z istoimenskimi trendi in pri spremembi polja na AGO b pozitivnem smislu in istočasni spremembi polja v Podsmreki v negativnem smislu,se obe razliki seštevata in superponirata s stalno razliko polj. V primeru,da bi šlo za močne spremembe tokov v ionosferi, je te spremembe možno zanemariti zaradi majhne baze med obema postajama,ki je približno 8 km ,razen tega pa sta postaji postavljeni v smeri (relacija AGO-Podsmreka),ki je približno enaka vzhod-zahod in je torej pravokotna na geomagnetni meridian skozi Ljubljani. Velie fluktuacije polja,ki so diferenčno izmerjene so predvsem posledica eratičnih tokov v zemlji,ki teko med krakoma obeh elektrificiranih prog (Ljubljana-Trst in Ljublja¬ na -Kranj). Manjši del fluktuacij gre na račun drugih motenj,prometa, električnih motenj in pd.,neznaten del pa na račun tehnične 31 . nekompatibilnosti merilnih aparatur. Zaključek je ta,da so umetne motnje v Podsmreki mnogo večje od občutljivosti in natančnosti merilnih aparatur. 5 • PRIMERJAVA meritev magnetnega polja in seizmometrov Ta primerjava je ključ projekta.V merilnem intervalu od VI.meseca 1970 in V.meseca 1971 ter v intercalu kompletirane aparature na AGfl) od 1.1.1974 do 18.VII.1974 beležimo naslednjo porazdelitev lokalnih potresov: Drugo polletje 1970 in pet mesecev 1971 ni reprezentativen termin,ker ni bila inštalirana celotna mreža in je delal le del aparatur (preizkusni pogon) Tabela 3 Porazdelitev potresov lokalnega značaja v Vsi potresi iz let 1970 in 1971 so v ljubljanski regiji imeli jakost izpod 2° MCS in niso dali na magnetogramih nobenih karakterističnih zapisov. Isto velja tudi za potrese iz merilne serije leta 1974,ko sta le dva potresa na Sorškem polju v hipocentrski razdalji 32 . 25-30 km imela makroseizmične efekte 4° MCS. Analiza magnetografskih registracij ni dala rezultatov,ki bi z gotovostjo lahko pokazali na kakšno anomalno pozitivno spremembo Zemljinega magnetnega polja pred ali med potresom. Napetosti,ki so se sprostile v Zemljini skorji pod Sorškim poljem,so bile premajhne,da bi -tudi teoretično-lahko dale kakršnokoli podlago za spremembo lokalnega magnetnega polja na AGO ali v Podsmreki. Ugotovitev je dokumentirana s priloženimi registracijami magnetogramov. Primer potresa na Sorškem polju z dne 16.1.1974 ob 07 14 GMT ,ki je dosegel intenziteto I q = 4 0 MCS in je imel epicentral- no razdaljo 25-30 km,kaže,da je pri tej razdalji pričakovani seizrnomagnetni efekt 125 x manjši od tistega,ki bi ga izzval potres neposredno pod magnetometričnimi postajami,če predpo¬ stavljamo hipocentrsko globino 5 km. 5.1 Magnetne motnj e Ves meritveni interval je potekel v znamenju majhne aktivno¬ sti Sonca,Wolfovi indeksi so za to razdobje nizki (vrednosti nekaj enot)»magnetnih neurij ni bilo, faktorji S pa so bili 4 tipični za mirne magnetne dneve. Manj znane so fluktuacije ionosferskih tokov,ki kolebajo okoli geomagnetne širine 40° N in se gibljejo proti severu in jugu glede na 40° paralelo -vzdolž katere teko. Prof.L.Constantinescu,vodja romunske geofizikalne raziskoval¬ ne enote pri romunski akademiji znanosti,je nas opozoril (pismo inž.I.Levsteku),da je zaradi lokacije našega sistema tudi v tem pogledu možno pričakovati dodatne motilne efekte. 33 . 6. SKLEPNE UGOTOVITVE 1.Zaradi intenzivnih motenj v lokalnem magnetnem polju, ki nastajajo predvsem zaradi eratičnih tokov med elektrificiranimi progami,močnih magnetnih motenj zaradi prometa,fluktuacij napetosti v napajalnem omrežju in zemeljskih kompenzacijskih tokov je nivo geomagnetnega šuma v Podsmreki tako visok,da ni pričakovati diskrimina cije morebitnih anomalnih impulzov v strukturi lokalnega polja iz nivoja močnih šumov. 2.Seizmomagnetni efekt v ljubljanski coni ni dokazan. 3.Seizmičnost je ves čas opazovanj bila na nizkem nivoju s slabimi in redkimi potresi.Noben potres ni imel intenzi¬ tete večje od 4° MCS. Razen tega sta dva potresa tega tipa bila v razdalji 25-30 km. 4.Pozitivno vrednoto pri izvajanju te naloge predstavlja nedvomno tehnična realizacija zahtevnega sistema protonskih magnetometrov in uvedba telemetrije,ki je pri nas prvič realizirana. Razen sporadičnih efektov v nekaterih conah (4-5 primerov) seizrnomagnetnega efekta še nihče ni uspel dokazati. 34 . Literatura Razen virov,ki so citirani med tekstom,so bili uporabljeni še naslednji viri iz svetovne literature : 1) Stacey F.D.rSeismo-magnetic Effect and the Possibility of Forecasting Earthquakes,Nature,No.4911,14.Dec.1963 2) Geomagnetica,Publicacao comemoraticra do 50.° aniversario do Observatorio Magnetico de S.Miguel,Acores,Lisboa,1962, 3) Ispir Y.-Uyar O.:An Attempt in Determining the Seismo- Magnetic Effect in NW Turkey,Jour.Geomagn. and Geoelectrici- ty,Vol.23,No.3,1971. 4) Rikitake T.(conv.):A Differential Proton Magnetometer-A Geomagnetic Project under the 5-year Plan for Earthquake Prediction Research,BERI,Univ.of Tokyo,Vol.44,Pt.3,1966. 5) Micek A.I.-Šavrov V.G.:Pjezomagnetizm v antiferromagnetikah i ferrimagnetikah,Fiz.tverdogo tela,Tom 6,vyp.1,1964. 6) M.Bath :Earthquake Prediction, "Scientia"Mai-Juin,1966 7) N.M.Borodin,A.V.Meljnikov in dr.:Jadernyj magnitnyj resonans v Zemnom pole,Izd.LGU,Leningrad,1967. Razpored seizmomagnetnih merilnih aparatur v laboratoriju AGO lili! iuijiji Hi/ni s CM Sfr93 6*93 -L- i i I ‘ o ? o ^ CO It t O CM 16 £ 74 o 10 o o CO o CM O o LO o " 3 - iC 74 - o CO 08 oo h- OGOO 5 £ C _ J ll T 07/4- O^foo t L K L io 'i' -f- : Difeh hčncca ih 1 J ?ocj^tr,^kcL zap is - A&O 40*0 6^93 -(-C-—C-—(,—( St -93 1 o ■sf o co o CM Šibek JLoka ln csi o tre s O LO 'O 'št' O co o CM ljub1janskic alne vr ednos oni ti o CD CSJ O lO O L nz m ss Ut e^93 et-93 ZV2Z W9Z