GEOLOGIJA 46/1, 101–111, Ljubljana 2003 Raziskave litosfere jugovzhodnih Alp s 3D refrakcijsko seizmiko (projekt Alp 2002) – meritve v Sloveniji Exploration of the South-Eastern Alps lithosphere with 3D refraction seismics (project Alp 2002) – data acquisition in Slovenia Andrej GOSAR Agencija RS za okolje, Urad za seizmologijo, Dunajska 47, 1000 Ljubljana, andrej.gosar@gov.si Klju~ne besede: refrakcijska seizmika, {irokokotna refleksijska seizmika, litosfera, Zemljina skorja, Moho, Slovenija Key words: refraction seismics, wide-angle reflection seismics, lithosphere, Earth crust, Moho, Slovenia Kratka vsebina Projekt Alp 2002 je s kombinirano refrakcijsko in {irokokotno refleksijsko seizmi~no metodo raziskal obmo~je stika jugovzhodnih Alp, Dinaridov in Panonskega bazena. V mre`i dvanajstih profilov skupne dol`ine 4100 km, ki potekajo prek sedmih dr`av, je bilo name{~enih 1055 prenosnih seizmografov, nato pa spro`enih 31 mo~nih (300 kg) eksplozij. Prek Slovenije je bilo vzdol` petih profilov skupne dol`ine 575 km postavljeno 127 seizmo-grafov, to~ki miniranja pa sta bili pri Vojniku in Gradinu. Zbrani podatki bodo omogo~ili izdelavo tri-dimenzionalnega modela litosfere in prispevali k razumevanju tektonike in geodinamike na stiku Evropske, Jadranske in Tisa plo{~e. Abstract Using combined seismic refraction/wide-angle reflection method project Alp 2002 explored the contact zone between South-Eastern Alps, Dinarides and Pannonian basin. In a network of 12 profiles of 4100 km total length, which are spread over seven countries, 1055 portable seismographs were deployed and 31 strong (300 kg) explosions fired. In Slovenia 127 seismographs were deployed along five profiles totalling 575 km and two explosions fired near Vojnik and Gradin. The collected data will allow construction of a three-dimensional model of the lithosphere and will contribute to the understanding of the tectonics and geodynamics at the junction of European, Adriatic and Tisza plates. Uvod • teorija tektonike litosferskih plo{~, ki je klju~ za razumevanje {tevilnih geolo{kih Raziskave globljih delov kontinentalne procesov, predvsem na obmo~ju gorskih ve-skorje in vrhnjega dela Zemljinega pla{~a, rig, je bila utemeljena {ele pred dobrimi triki tvori skupaj s skorjo okoli 100 km debelo desetimi leti (C o x & Hart, 1986), litosfero, so vedno bolj v sredi{~u znanstve- • geofizikalne metode in {e posebej senega zanimanja. Glavni razlogi za to so: izmi~ne metode raziskav so v tem ~asu 102 do‘ivele silovit razvoj, ki omogo~a pridobivanje vse bolj{ih podatkov iz velikih globin, • v iskanju energetskih virov in mineralnih surovin je ~love{tvo pripravljeno posegati vedno globlje v Zemljino skorjo, • podrobnej{i modeli litosfere, ki opisujejo spremembe hitrosti seizmi~nih valov in geodinamske procese, omogo~ajo natan~ne-j{e lociranje potresov in bolj{e predvidevanje njihovih u~inkov. Uspe{nim raziskavam drugod v Evropi in predvsem v Alpah je sledil projekt Alp 2002, pri katerem smo s kombinirano refrakcij-sko/{irokokotno refleksijsko seizmi~no metodo raziskali obmo~je jugovzhodnih Alp ter njihovega stika z Dinaridi in Panonskim bazenom, katerega velik del se nahaja tudi v Sloveniji. Po enoletnih pripravah smo eksperimentalni del projekta izvedli v za~etku julija 2002. V mre‘i dvanajstih profilov skupne dol‘ine 4100 km, ki potekajo prek sedmih dr‘av (Avstrija, ^e{ka, Mad‘arska, Hr-va{ka, Slovenija, Italija in Nem~ija), smo postavili 1055 posebnih prenosnih seizmo-grafov (127 v Sloveniji), ki so registrirali signal 31 mo~nih eksplozij (dveh v Sloveniji), spro‘enih v globokih vrtinah. Zbrani podatki bodo omogo~ili izdelavo tri-dimenzi-onalnega modela litosfere in prispevali k razumevanju zapletene tektonike in geodi-namike na stiku Evropske, Jadranske (fragment Afri{ke plo{~e) in Tisa plo{~e (Bru-e c k l et al., 2003). Seizmi~ne metode raziskav litosfere Na{e poznavanje litosfere je dolgo temeljilo predvsem na pasivnem opazovanju se-izmi~nih valov naravnih potresov ter na prou~evanju Zemljinega toplotnega, te‘nost-nega, elektri~nega in magnetnega polja (F o -wler, 1990). Z najglobljimi vrtinami smo namre~ do sedaj segli »le« 13 km v Zemljino skorjo. Kasneje pa so se uveljavile predvsem aktivne seizmi~ne metode, ki uporabljajo se-izmi~ne valove povzro~ene z mo~nimi eksplozijami. Tako so bili v zadnjih treh desetletjih po svetu izvedeni {tevilni seizmi~ni projekti globokih raziskav litosfere, ki so prispevali mnogo dragocenih podatkov (G o -s a r , 1995). Pri tem so uporabljali predvsem dva na~ina meritev (slika 1): kombinirano refrakcijsko/{irokokotno refleksijsko meto- Andrej Gosar Sl. 1. Razli~ne poti seizmi~nih valov v Zemljini skorji (po Klemperer & Peddy, 1992) Fig. 1. Different raypath of seismic waves in the Earth crust (after Klemperer & Peddy, 1992) do ter refleksijsko metodo (Kl e m perer & Peddy , 1992). Pri kombinirani refrakcijski/{irokokotni refleksijski seizmiki (imenovani tudi globoko seizmi~no sondiranje) so razdalje med lokacijami, kjer generiramo seizmi~ne valove z eksplozijami (strelne to~ke) in senzorji (geofoni), do nekaj sto km. Ker hitrosti se-izmi~nih valov praviloma nara{~ajo z globino, se valovi na izrazitej{ih hitrostnih mejah (diskontinuitetah) lomijo tako (slika 1), da potujejo v hitrej{ih globljih plasteh prete‘no vodoravno (refrakcijski valovi) ali pa se od njih odbijejo pod topim kotom ({irokokotni refleksijski valovi). Zaradi dolge poti se-izmi~nih valov, dobimo s temi raziskavami precej splo{ne podatke o litosferi. Zaradi manj{ega {tevila potrebnih eksplozij, ki pa morajo biti mo~nej{e, je prednost te metode v bistveno ni‘jih stro{kih kot pri refleksijski seizmiki, zato pri raziskavah {e vedno prevladuje (n. pr. Mooney & Brocher, 1987). Pri refleksijski seizmiki (slika 1) potujejo seizmi~ni valovi skoraj navpi~no do hitrostnih diskontinuitet, od katerih se pod ostrim kotom odbijejo nazaj proti povr{ini. Ker pri tem prepotujejo le kratko vodoravno razdaljo, dajejo bolj podrobne podatke o strukturah Zemljine skorje in pla{~a. Gre za prilagoditev klasi~ne refleksijske metode, ki se uporablja pri naftnih raziskavah, za velik globinski doseg. Tovrstne meritve so zaradi gostej{e razporeditve eksplozij, ki pa so lahko {ibkej{e, in pa velikega {tevila senzorjev, zelo drage (n. pr. D e Voogd & Keen , 1989). Najbolj izrazita hitrostna meja je Moho-rovi~i}eva diskontinuiteta ali Moho, ki lo~u-je Zemljino skorjo od pla{~a. Hitrost longitudinalnih valov na tej meji dokaj nenadno poraste od 6,5-7,2 km/s v spodnjem delu skorje na 7,8-8,5 km/s v zgornjem delu pla{~a, Raziskave litosfere jugovzhodnih Alp s 3D refrakcijsko seizmiko (projekt Alp 2002) – meritve... 103 hitrost transverzalnih valov tu poraste od 3,7–3,8 km/s na 4,8 km/s, gostota pa od 2,9 g/cm3 na 3,3 g/cm3 (Sheriff, 1991). Moho se nahaja v globini med 25 in 40 km pod kontinenti in med 5 in 8 km pod oceanskim dnom. Pod nekaterimi gorskimi verigami (Alpe, Himalaja) pa dose‘e celo globine med 50 in 60 km ali ve~. Druga pomembna hitrostna meja je Conradova diskontinuiteta, ki lo~uje zgornji, bolj kisel (granitni) del Zemljine skorje od spodnjega, bolj bazi~ne-ga (bazaltnega) dela, vendar ta meja ni povsod izra‘ena. Hitrost longitudinalnih valov se ob Conradovi diskontinuiteti pove~a iz 5,8–6,2 km/s na ve~ kot 6,5 km/s. Na splo{no danes velja, da je koncept, ki predvideva, da je Zemljina skorja sestavljena v zgornjem delu prete‘no iz silicijevih in aluminijevih mineralov (sial), v spodnjem delu pa iz silicijevih in magnezijevih mineralov (sima), preve~ poenostavljen (Sheriff, 1991). Tretja meja, ki je na seizmi~nih podatkih pogosto vidna, je stik med sedimentnimi kamninami in magmatsko ali metamorfno podlago, ~e se seveda nahaja dovolj globoko, da jo z meritvami, ki so prilagojene velikim globinam, sploh zajamemo. Dosedanje raziskave na obmo~ju Alp in srednje Evrope Alpe, ki so nastale s kolizijo Afri{ke in Evrazijske litosferske plo{~e, so najbolj raziskan orogen na svetu. Kljub temu je bila pred uporabo globokih seizmi~nih profilov njihova struktura v globini, ki je tudi klju~ za razumevanje zapletene strukture narivov in pokrovov bli‘e povr{ini, {e zelo slabo znana. Refleksijski seizmi~ni profili prek zahodnih in centralnih Alp (Bernabini et al., 1992; Marchat, 1993), ki so bili izmerjeni v drugi polovici osemdesetih let v sodelovanju nacionalnih projektov ECORS (Francija), NFP-20 ([vica) in CROP (Italija) ter re-frakcijske meritve v okviru mednarodnega projekta Evropske geotraverze (Blundel et al., 1992) so zato prispevali nekatere klju~ne podatke o zna~ilnostih kolizije Evrazijske in fragmentirane Afri{ke plo{~e. Glavni so: • Evrazijska plo{~a se proti jugu podriva pod Jadransko mikroplo{~o. Moho se nahaja pod severnim alpskim predgorjem na globini okoli 30 km, pod ju‘nimi Alpami pa je ‘e na okoli 65 km, kar predstavlja njegovo naj- ve~jo globino ugotovljeno s seizmi~nimi profili do sedaj. • V skorjo Evrazijske plo{~e se kot klin vriva Jadranska mikroplo{~a, ki je fragment Afri{ke plo{~e. Ta potuje proti severu in rotira v obratni smeri urinega kazalca. To vri-vanje povzro~a podvajanje Mohorovi~i}eve diskontinuitete, ki se pogosto opisuje kot »struktura odprtega krokodiljega `rela«. V letih 1975-78 so na obmo~ju severovzhodne Italije in Avstrije izmerili ve~ globokih refrakcijskih/{irokokotnih refleksij-skih profilov (Alp’75 je segal od Lago di Como prek celotne ju‘ne Avstrije do Mad-‘arske), ki so dali prve podatke o globokih strukturah litosfere na obmo~ju vzhodnih Alp (Aric et al., 1987; Scarascia & Cassinis, 1997; Fruhwirth, 2001). Na obmo~ju severnega dela srednje in vzhodne Evrope sta bila v preteklih petih letih izvedena dva ve~ja projekta refrakcij-skih/{irokokotnih refleksijskih raziskav in sicer Polonaise ’97 (Guterch et al., 1999) in Celebration 2000 (Central European Lit-hospheric Experiment Based on Refraction). Slednji je obsegal mre‘o desetih profilov v skupni dol‘ini 8900 km, ki so potekali prek osmih dr‘av (^e{ka, Slova{ka, Mad‘arska, Avstrija, Nem~ija, Poljska, Rusija in Beloru-sija). Uporabili so kar 142 strelnih to~k z naboji, velikimi med 80 kg in 15.000 kg, po-vpre~no 300 kg ter 1100 prenosnih seizmo-grafov (Guterch et al., 2000). V letih 1998-2000 je bil izmerjen refle-ksijski seizmi~ni profil Transalp (Transalp Working Group, 2002) med Münchnom in Bellunom, katerega prvi rezultati ka‘ejo na podobno strukturo vrivanja Jadranske mi-kroplo{~e v Evrazijsko plo{~o kot na ob-mo~ju centralnih Alp. Na obmo~ju biv{e Jugoslavije, je bilo v letih od 1964 do 1983 posnetih devet refrak-cijskih/{irokokotnih refleksijskih profilov (Skoko et al., 1987) v pre~nodinarski smeri (JZ-SV). Najbolj severozahoden profil je bil dolg 230 km in je potekal med Puljem in Mariborom (Joksovi} & Andri}, 1983). Imel je dve strelni to~ki, prvo v morju pri Pulju in drugo v Vidmu pri Velikih La{~ah. Moho je bil ugotovljen najplitveje na globini okoli 30 km na obeh koncih profila, najgloblje (okoli 41 km) pa pod Dinaridi (Sne‘nik). Ugotovljena hitrost longitudinalnih valov zna{a 6,4 km/s v spodnjem delu skorje in 8,0–8,2 km/s v zgornjem delu pla{~a. 104 Najve~ja debelina skorje (ve~ kot 42 km) je v Sloveniji po teh raziskavah pod Dinari-di in Julijskimi Alpami (slika 3). Proti JZ se Moho dokaj strmo dviga proti Jadranskemu morju in dose‘e v Tr‘a{kem zalivu globino okoli 35 km. Proti NE se sprva prav tako strmo dviga do Pohorja, kjer dose‘e 30 km, nato pa bolj polo‘no, tako da je na meji z Mad‘arsko v globini 28 km (Aljinovi} et al., 1987; Ribari~, 1987; Draga{evi} et al., 1990). Projekt Alp 2002 Iz pregleda raziskav na obmo~ju Alp in srednje Evrope je vidno, da je bilo obmo~je stika Alp, Dinaridov in Panonskega bazena do sedaj prakti~no neraziskano z globokimi seizmi~nimi profili. Po mnenju mnogih raziskovalcev pa predstavlja prav to obmo~je trenutno najve~jo neznanko pri razumevanju globokih struktur Alp (Giese et al., 1992; Nicolich , 1993). Po obstoje~ih geo-lo{kih in geofizikalnih podatkih ima namre~ kolizija Evrazijske in fragmentirane Afri{ke plo{~e na tem obmo~ju precej druga~en zna-~aj kot v drugih delih Alp, saj prevladuje mnenje, da je povzro~ila lateralno ekstruzijo vmesne Tisa mikroplo{~e oziroma blokov Al-capa in Tisa proti vzhodu (n.pr. Vrabec , 2001 in reference tam). Zato so po uspe{nem zaklju~ku meritev v okviru projekta Celebration 2000 njegovi izvajalci v za~etku leta 2001 spro‘ili pobudo za nov mednarodni projekt z naslovom: 3D refrakcijske seizmi~ne raziskave litosfere jugovzhodnih Alp (Alp 2002) v katerem sodeluje 11 dr‘av. Projekt koordinira In{titut za geodezijo in geofiziko Tehni~ne univerze na Dunaju (prof. Ewald Brueckl) v njem pa sodelujejo {e Avstrijska akademija znanosti, Geofizikalni in{titut Eötvös Lorand iz Bu-dimpe{te, Univerza v Var{avi, Poljska akademija znanosti, ^e{ka akademija znanosti, Univerza v Zagrebu, Univerza v Saskatche-wanu, Univerza v Texasu iz El Pasa, Univerza v Koebenhavnu, Urad za seizmologijo Agencije republike Slovenije za okolje in {e nekatere druge organizacije. Vsaka dr‘ava je krila stro{ke raziskav, predvsem vrtanja in miniranja, na svojem ozemlju. Stro{ke uporabe prenosnih seizmo-grafov iz ZDA je pokrila Ameri{ka nacionalna znanstvena fundacija v okviru pro- Andrej Gosar grama seizmi~nih raziskav litosfere IRIS PASSCAL. Skupne stro{ke projekta pa krijejo Avstrijska akademija znanosti, Avstrijska znanstvena fundacija in Avstrijsko ministrstvo za znanost. Seizmi~ni profili Projekt Alp 2002 je obsegal aktivne meritve v dvanajstih profilih (slika 2), vzdol‘ katerih je bilo postavljenih 1055 seizmogra-fov RefTek Texan in pasivne meritve naravne potresne dejavnosti vzdol‘ profilov Alp04 in Alp12, kjer je bilo dalj{i ~as postavljenih 70 trikomponentnih prenosnih seizmografov. Ker je profil Alp12 potekal vzdol‘ ‘e izmerjenega profila Transalp, so tam potekale le pasivne meritve. V Avstriji ter na Mad‘ar-skem sta bila so~asno izmerjena {e dva kraj-{a refleksijska seizmi~na profila (Brueckl et al., 2003). Lokacije seizmi~nih profilov so bile izbrane glede na strukturne razmere, prehodnost terena (predvsem pri poteku prek visokih pogorij v Avstriji) in glede na polo‘aj profilov predhodnih raziskav. Da bi omo-go~ili integracijo podatkov s projektom Celebration, sta se profila Alp08 in Alp04 delno prekrivala s profiloma tega projekta. [tirje profili potekajo v smeri N-S, dva v smeri NW-SE, trije v smeri NE-SW in en profil v smeri W-E (slika 2). Pomembna prednost Sl. 2. Polo‘aj seizmi~nih profilov in strelnih to~k projekta Alp 2002 Fig. 2. Position map of seismic profiles and shot points of the Alp 2002 project Raziskave litosfere jugovzhodnih Alp s 3D refrakcijsko seizmiko (projekt Alp 2002) – meritve... 105 tega projekta glede na nekatere prehodne raziskave je v tem, da obravnava podatkov ne bo omejena le na posamezne profile (2D) ampak bo mogo~a tudi 3D analiza, saj so bili vsi postavljeni seizmografi aktivni ob eksplozijah vseh strelnih to~k, ne le ob tistih, ki se nahajajo na njihovem profilu. To je omo-go~ilo, da potek posameznih profilov ni tako pomemben, saj zaradi visokih pogorij, kjer so bile meritve omejene na doline, tudi ni mogel biti povsod optimalen (n. pr. pre~no na strukture). Vzdol‘ {tirih profilov so bili seizmometri postavljeni na 3-4 km (Alp01, Alp02, Alp07 in Alp10), na ostalih pa na 6-8 km. Najdalj{i profil je Alp01, ki poteka v smeri N-S od severa ^e{ke do Istre in je dolg 645 km. Na njem je bilo 15 strelnih to~k. Sledita profil Alp02, dol‘ine 540 km, ki poteka v smeri NW-SE od Tirolske do Slavonskega broda in ima 8 strelnih to~k, ter Alp05, dol‘ine 390 km, pa poteka v smeri NE-SW od Mad‘arsko-Slova{ke meje do Slovenskega primorja in ima 4 strelne to~ke (slika 2). Vir seizmi~nega valovanja Vir seizmi~nega valovanja so predstavljale mo~ne eksplozije. Lokacije strelnih to~k so bile pazljivo izbrane glede na potek seiz-mi~nih profilov, geolo{ke pogoje in zahtevo po dovolj veliki oddaljenosti od naselij. Ve-~ina strelnih to~k se je nahajala na prese-~i{~ih seizmi~nih profilov ter na njihovih koncih (slika 2). Pri iskanju lokacij smo izbirali predvsem nevezane klasti~ne sedi-mentne kamnine, ker so karbonati, magmatske ali metamorfne kamnine bistveno manj primerni. Dele‘ energije, ki se {iri kot potresni valovi, je pri tr{ih kamninah namre~ bistveno ni‘ji, ker se ve~ina energije porabi za njihovo drobljenje. Za dober prenos energije je pomembno tudi, da se eksplozivni naboj nahaja pod nivojem podtalnice. Pri dolo~anju najmanj{e {e varne oddaljenosti strelne to~ke od najbli‘jih objektov in komunikacij je bil uporabljen avstrijski standard. Po osnovnem kriteriju tega standarda, ki ne zahteva kontrolnih meritev, je za ko-li~ino 300 kg eksploziva v normalnih pogojih potrebna razdalja 905 m. Izkazalo se je, da je na obmo~jih z ugodno geolo{ko podlago na {ir{em obmo~ju Celjske kotline, zaradi goste naseljenosti, ta pogoj prakti~no ne- mogo~e izpolniti. Projekt vrtanja in miniranja, ki ga je izdelala poobla{~ena organizacija, je zato uporabil drug kriterij istega standarda, ki pa zahteva kontrolne meritve vibracij. Ta kriterij je bil upravi~en predvsem s tem, da gre za enkratno miniranje, medtem, ko standardi ve~inoma predvidevajo ve~kratno miniranje kot n.pr. v kamnolomih. Na lokaciji pri Vojniku so kontrolne meritve vibracij pri 700 m oddaljenem (naj-bli‘jem) objektu to potrdile, saj so bile izmerjene vrednosti hitrosti nihanja tal precej pod dovoljenimi. Na drugi lokaciji miniranja v Sloveniji pri Gradinu v Slovenski Istri pa so bili najbli‘ji objekti oddaljeni ve~ kot 1 km. Na vsaki lokaciji smo v zadnjem mesecu pred meritvami izvrtali 5 vrtin premera 120-130 mm in globine 35 m. Vrtine so bile razporejene na kro‘nici s polmerom okoli 7 m v medsebojni razdalji 10 m in zacevljene s polietilensko cevjo premera 110 mm. Pri Vojniku smo prevrtali tuf in pe{~ene gline, pri Gradinu pa fli{. Za miniranje smo uporabili vodoodporno ‘elatinozno razstrelivo Austrogel na bazi amonijevega nitrata z detonacijsko hitrostjo okoli 5000 m/s. Celotna koli~ina eksploziva - 300 kg - je bila razporejena na pet vrtin po 60 kg. Nekaj ur pred miniranjem smo vrtine najprej o~istili s stisnjenim zrakom, nato pa namestili eksplozivno polnjenje. Vrtine smo nato zasuli z drobnim prodom, do povr{ine pa sta vodili po dve detonatorski vrvici. Vi{ina eksplozivnega stebra je bila v vsaki vrtini okoli 10 m, vi{ina polnjenja s prodom pa okoli 25 m. Detonacijske vrvice iz vseh vrtin so bile na povr{ini zvezane z dvema trenutnima elektri~nima detonatorjema v sredini minskega polja. To~en ~as miniranja smo zagotovili s spro‘ilno napravo, povezano s prenosnim ra~unalnikom in sprejemnikom ~asovnega signala, ki ga oddajajo sateliti globalnega sistema pozicioniranja (GPS). Celoten sistem so razvili na Geofizyki iz Toruna (Poljska). Poleg tega smo za registracijo to~nega ~asa na vsaki lokaciji postavili {e dva prenosna seizmo-grafa, prvega 20 m od strelne to~ke, drugega pa med 300 in 600 m dale~. Pri objektu, ki je bil najbli‘ji strelni to~ki smo opravili kontrolne meritve vibracij z in{trumentom Instantel Blastmate III. Celoten projekt je obsegal 31 strelnih to~k, s povpre~no velikostjo eksplozivnega naboja 106 Andrej Gosar Sl. 3. Polo‘aj seismografov vzdol‘ petih merskih profilov v Sloveniji, lokacije strelnih to~k in stalnih potresnih opazovalnic, katerih zapis je na sliki 6 ter konture Mohorovi~i}eve diskontinuitete po D r a g a { e v i } u et al. (1990). Sen~ena podlaga je izdelana z digitalnim modelom reliefa DMR 100 (©Geodetska uprava Republike Slovenije) Fig. 3. Position map of seimographs along five measuring profiles in Slovenia, locations of shot points and permanent seismological stations (their records are shown in Fig. 6) and contours of Mohorovi~i} discontinuity after D r a g a { e v i } et al. (1990). Shaded relief based on digital elevation model DMR 100 (©Surveying and Mapping Authority of the Republic of Slovenia) 300 kg. Od tega jih je bilo 12 v Avstriji, 8 na ^e{kem, 5 na Mad‘arskem, 4 na Hrva{kem in 2 v Sloveniji (slika 2). Na ^e{kem so bila miniranja izvedena ve~inoma v kamnolomih, kar je sicer manj ugodno. Tam so lahko uporabili tudi ve~je naboje, v treh primerih 2.000 kg, v dveh pa celo 10.000 kg. Na Mad‘arskem so imeli {e sedem manj{ih strelnih to~k z nabojem po 70 kg in v Avstriji eno z nabojem 100 kg (Brueckl et al., 2003). Miniranja so bila izvedena tekom treh no~i, ko je seizmi~ni nemir zaradi industrije in prometa najmanj{i, vsako miniranje pa je bilo spro‘eno ob predhodno dogovorjenem ~asu. Pri Vojniku smo miniranje opravili 3. julija, pri Gradinu pa 5. julija, obakrat ob 1:05. Ker v nekaterih dr‘avah predpisi ne dovoljujejo miniranja pono~i (oz. ko je tema), so jih tam izvedli pozno zve~er ali zgodaj zjutraj. To je tudi glavni razlog, zakaj so meritve potekale v za~etku poletja, ko je dan najdalj{i. Centralna lega Slovenije znotraj raziskovanega obmo~ja je zagotavljala dobro pokritost na{ega ozemlja tudi s strelnimi to~kami v sosednjih dr‘avah. V Avstriji so bile najbli‘je strelne to~ke pri Podklo{tru, Jezerskem in Wolfsbergu, na Hrva{kem pa pri Labinu, Crikvenici in Ivani~ gradu (slika 3). Raziskave litosfere jugovzhodnih Alp s 3D refrakcijsko seizmiko (projekt Alp 2002) – meritve... 107 Seizmi~na oprema in izvedba meritev Klju~nega pomena za izvedbo tovrstnih projektov je, da mora biti na voljo dovolj veliko {tevilo prenosnih seizmografov. Pri projektu Alp 2002 smo uporabili seizmografe RefTek 125-01 (Texan), ki so jih razvili posebej za globoke seizmi~ne raziskave, odlikuje pa jih majhna poraba elektri~ne energije, ki omogo~a dolgo avtonomijo ob napajanju z navadnimi (alkalnimi) baterijami, visoko di-nami~no obmo~je (24 bitni digitalizator)) in natan~na notranja ura (stabilnost 0,1 ppm), ki se sinhronizira s signalom GPS le pred in po meritvah (slika 4). Ve~ino od 1055 seiz-mografov sta prispevala ameri{ki raziskovalni program IRIS PASSCAL in Univerza iz Texasa v El Pasu (835), ostale pa {e Danska (150), Avstrija (30), Poljska (30) in Finska (10). Kot senzorje smo uporabljali vertikalne geofone z lastno frekvenco 4,5 Hz (slika 4). Seizmografi so bili predprogramirani za snemanje v 243 ~asovnih oknih dol‘ine po 5 minut, razporejenih tekom treh no~i. Frekvenca vzor~evanja signala je bila 100 Hz. Sl. 4. Enokanalni prenosni seizmograf Reftek Texan s 4,5 Hz geofonom (foto: A.Gosar) Fig. 4. Single channel portable seismograph RefTek Texan with 4.5 Hz geophone (photo: A.Gosar) V Sloveniji smo 127 seizmografov razme-stili vzdol‘ petih profilov (slika 3) skupne dol‘ine 575 km (tabela 1). Nominalna razdalja med njimi je bila na profilih Alp01 in Alp02 tri km, na profilih Alp05, Alp06 ter Alp09 pa {est km. Izbor lokacij na terenu smo opravili v dveh mesecih pred meritvami. Pri tem smo vse to~ke ozna~ili, dolo~ili koordinate, jih vrisali na topografske karte ter izdelali skice. Vse to je omogo~alo ekipam, ki so postavljale seizmografe, da so jih s pomo~jo ro~nih GPS sprejemnikov hitro na{le. Glavni kriteriji za postavitev so bili poleg ~im manj{ega odstopanja od linije profila {e: ustrezna tla, ki omogo~ajo izkop, obenem pa niso preve~ mehka, dostopnost z vozilom v neposredno bli‘ino, teren, ki ob mo~nem de‘ju ne bo poplavljen, oddaljenost od prometnej{ih cest, visokonapetostnih daljnovodov in drugih virov nemira vsaj 300 m in od drugih komunikacij vsaj 50 m, oddaljenost od posameznih dreves ter mo‘nost varne (skrite) postavitve. V Sloveniji so bili najte‘ji pogoji za postavitev seizmografov zaradi goratosti na profilu Alp01 v Zgornjem Poso~ju in zaradi te‘ke dostopnosti na severnem delu profila Alp09 na Pohorju. Seizmografi so prispeli v Slovenijo tri dni pred meritvami. V dveh dneh smo jih pripravili za meritve, ozna~ili, vnesli koordinate in parametre snemanja ter zadnjo no~ pred postavitvijo sinhronizirali ure. Devet dvo-~lanskih ekip je nato v dveh dneh namestilo seizmografe na terenu. Na vsaki lokaciji smo izkopali 40 cm globoko in 60 cm dolgo jamo v katero smo namestili geofon, ki je bil pazljivo poravnan v navpi~nico in pa seizmograf v za{~itni vre~ki. Geofon in seizmograf sta bila oddaljena vsaj 40 cm, s ~emer smo se izognili njunemu medsebojnemu vplivanju. Pred zasutjem smo nad seizmograf polo‘ili list z informacijo o merilni napravi, projektu in kontaktni osebi, za primer, ~e bi ga nepoklicana oseba odkopala. Po treh no~eh, v katerih so potekale meritve, smo seizmografe v enem dnevu ponovno zbrali in jih vrnili v logisti~no sredi{~e, kjer smo jih {e isto no~ ponovno sinhronizirali s to~nim ~asom in podatke prenesli na ra~unalnik. Med sinhronizacijama pred postavitvijo in po kon~anih meritvah je moralo namre~ pote~i ~im manj ~asa, da smo zmanj{ali ~asovno napako in prepre~ili izpraznitev baterij. Obdelava in interpretacija podatkov Meritve v okviru projekta Alp 2002 projekta so bile uspe{ne, saj so bila vsa predvidena miniranja realizirana, dele‘ izpadlih podatkov zaradi instrumentalnih ali drugih vzrokov pa je bil pri celotnem projektu pod 5 %. V Sloveniji nismo zabele‘ili okvar in-{trumentov, le dva seizmografa sta pred-~asno prenehala zapisovati podatke, vse pa 108 Andrej Gosar profil profile smer strike dol‘ina length (km) {t. seizmografov no. of seismographs razdalja spacing (km) Alp01 Alp02 Alp05 Alp06 Alp09 N-S E-W/NW-SE SW-NE SW-NE NNW-SSE 115 85 120 155 100 37 27 20 26 17 3 3 6 6 6 skupaj - total 575 127 Tabela 1. Osnovni podatki o petih profilih projekta Alp 2002 v Sloveniji. Table 1. Basic data about five profiles of the Alp 2002 project in Slovenia. smo po meritvah uspeli ponovno sinhro-nizirati. Podatki so ve~inoma dobre kvalitete, kar obeta, da bomo pri obdelavi iz njih lahko pridobili ‘elene podatke. Primer zapisa eksplozije pri Vojniku, kot so ga registrirali seiz-mografi na profilu Alp02, je na sliki 5. Ob ugodnih pogojih (nizek nivo seizmi~nega nemira na lokaciji seizmografa in dober stik geofona s tlemi) je, po primerni obdelavi podatkov, signal viden tudi {e na razdalji do 250 km. P ~ t« ~--------- ¦< ¦*» w "m » ^ . . , - 34J4KE J 1 : i i« _ »::! _ 1 > - . ~ Sl. 5. Zapisi nihanja tal (seizmogram) ob eksploziji na strelni to~ki pri Vojniku kot ga je registriralo 145 seizmografov na profilu Alp02 Fig. 5. Data recorded on 145 seismographs along Alp02 profile for the explosion at shot point near Vojnik Vsaka eksplozija je povzro~ila potres z lokalno magnitudo med 1,4 in 1,8, ki smo ga zaznali tudi z dr‘avno mre‘o potresnih opazovalnic. Potres so ~utili posamezni prebivalci na obmo~ju Vojnika, vendar zaradi predhodnega obve{~anja (policija, center za obve{~anje, lokalni radio, ~asopis) vznemir- jenja ni bilo. Iz obmo~ja Gradina, ki je redkeje naseljeno, ni bilo poro~il o tem, da bi prebivalci potres ~utili. Zapis eksplozije pri Vojniku na {estih potresnih opazovalnicah Slovenske mre‘e in dveh opazovalnicah v Avstriji je na sliki 6. Razpon oddaljenosti opazovalnic je med 27 in 106 km. Miniranja za projekt Alp 2002 smo lahko uporabili tudi za testiranje zanesljivosti avtomatskega lociranja nad‘ari{~ potresov (To r k a r et al., 2000) sistema Antelope (BRTT, 1998), ki ga uvajamo skupaj z izgradnjo nove mre‘e potresnih opazovalnic. V primeru eksplozije pri Vojniku, je bil zaradi dobrega kotnega pokrivanja in zadostne gostote potresnih opazovalnic rezultat zelo dober, saj je lokacija na podlagi avtomatske dolo~itve Pg vstopov na sedmih opazovalnicah odstopala od dejanske le za 1,3 km. Natan~nost lokacije na podlagi redne seizmolo{ke analize na desetih opazovalnicah, ki upo{teva tudi nekatere Sg vstope, je ostala v istem okviru (ARSO, 2002), kar ka‘e na to, da je hitrostni model uporabljen pri lociranju za obmo~je vzhodne Slovenije dokaj ustrezen. V primeru eksplozije pri Gradinu, avtomatski sistem dogodka ni lociral, kar je posledica trenutno {e preredke mre‘e potresnih opazovalnic v jugozahodni Sloveniji. Tudi sicer je bila eksplozija pri Gradinu, na zapisih podobno oddaljenih potresnih opazovalnic kot za eksplozijo pri Voj-niku, slab{e izra‘ena. Ker so bili vsi ostali parametri miniranja enaki, pripisujemo to deloma manj ugodnim tr{im plastem kalkarenita in pe{~enjaka znotraj fli{ne sekvence na lokaciji miniranja, deloma pa je slab{e razmerje signal/{um lahko tudi posledica ve~jega nemira, ker je ob ~asu miniranja pri Gradinu pihal v zahodni Sloveniji dokaj mo~an veter. Raziskave litosfere jugovzhodnih Alp s 3D refrakcijsko seizmiko (projekt Alp 2002) – meritve... 109 Sl. 6. Zapis eksplozije na strelni to~ki pri Vojniku na {estih potresnih opazovalnicah v Sloveniji in dveh v Avstriji. Lokacije opazovalnic so na sliki 3 Fig. 6. Record of explosion at the shot point Vojnik on six seismological stations in Slovenia and two in Austria. Locations of seismological stations are shown in Fig. 3 92307308 110 Sledila bo ve~letna obdelava podatkov, ki bo temeljila predvsem na modeliranju z metodo sledenja ‘arkov (n. pr. Zelt & Smith, 1992) in na tomografski inverziji (n. pr. Ho -le , 1992). Veliko {tevilo uporabljenih seiz-mografov omogo~a poleg 2D obravnavanja podatkov vzdol‘ posameznih merskih profilov tudi 3D analizo. Opredeljene bodo glavne hitrostne meje kot so Mohorovi~i}eva in Conradova diskontinuiteta ter baza sedi-mentov. Skupaj s podatki projekta Celebration 2000 bo nato izdelan model litosfere med Baltikom in Jadranom (Brueckl et al., 2003). Za obmo~je Slovenije pri~akujemo, da bo analiza podatkov projekta Alp 2002 osvetlila predvsem naslednja vpra{anja: kje poteka meja med Evrazijsko in Jadransko plo{~o, kak{na je vloga strukturne poglobitve Mohorovi~i}eve diskontinuitete pod Dinaridi in ju‘nimi Alpami, ki geodinam-sko predstavlja ~elo najve~jih deformacij (Carulli et al., 1990; Nicolich, 1993) in kak{na je debelina sedimentov. Izbolj{ani hitrostni model litosfere bo prispeval k natan~nej{emu lociranju potresov in k za-nesljivej{im ocenam potresne nevarnosti. Podatki pa bodo slu‘ili tudi za oceno perspektivnosti izkori{~anja ogljikovodikov in geotermalne energije. Zahvala Predstavljene meritve v Sloveniji predstavljajo le del aktivnosti celotne delovne skupine projekta Alp 2002 (Alp 2002 Working Group). Prof. Ewald Brueckl in Michael Behm iz Tehni~ne univerze na Dunaju sta opravila zahtevno organizacijsko in koordinacijsko delo, Galen Kaip in Tiffni Bond iz Univerze v El Pasu sta pripravila seizmo-grafe za meritve, podjetje Krona je izvrtalo vrtine, Ivan Poto~nik je izvedel miniranje, Leon Paczek iz Geofyzike Torun je zagotovil to~en ~as miniranja, {tudentka Vanja Kaste-lic je opravila obse‘en izbor lokacij seizmo-grafov, Geolo{ki zavod Slovenije pa je dal na razpolago dva sodelavca z vozili. Izvedba projekta ne bi bila mogo~a brez pomo~i {te-vilnih sodelavcev urada za seizmologijo Agencije RS za okolje, ki so opravili ve~ino terenskega dela. Vsem prisr~na hvala. Raziskave v Sloveniji je financirala Agencija RS za okolje. Andrej Gosar Literatura ARSO 2002: Preliminarni tedenski seizmolo-{ki bilten 29.6. – 5.7.2002. – Agencija RS za okolje, Urad za seizmologijo, Ljubljana. A l j i n o v i } , B., P r e l o g o v i } , E. & S k o k o , D. 1987: Novi podaci o dubinskoj geolo{koj gra|i i seizmotektonski aktivnim zonama u Jugoslaviji. – Geolo{ki vjesnik, 40, 255–263, Zagreb. A r i c , K., G u t d e u t s c h , R., K l i n g e r , G. & L e n h a r d t , W. 1987: Seismological studies in the Eastern Alps. In: F l u e g e l , H.W., F a u p l , P. (eds.): Geodynamics of the Eastern Alps, 325–333, Deuticke, Vienna. B e r n a b i n i , M., N i c o l i c h , R. & P o l i n o , R. 1992: Seismic Line CROP/ECORS across the Western Alps – Bollettino di Geofisica Teorica ed Applicata, 34, 227–232, Osservatorio Geofisico Sperimentale, Trieste. B l u n d e l , D., F r e e m a n , R. & M u e l l e r , St. (eds.) 1992: A continent revealed, The European geotraverse. – Cambridge University Press, 275 pp., Cambridge. BRTT, 1998: Antelope realtime system, configuration and operations manual. – Boulder Real Time Technologies, 45 pp., Boulder. B r u e c k l , E., G o s a r , A., H e g e d u s , E., Hrubcova , P. & Sumanovac , F. 2003: Alp 2002 – seismic experiment and first results. – Geophysical Research Abstracts, Vol. 5, 10872, Ka-tlenburg-Lindau. C a r u l l i , G.B., N i c o l i c h , R., Rebez, A. & S l e j k o , D. 1990: Seismotectonics of the Northwest External Dinarides. – Tectonophysics, 179, 11–25, Elsevier, Amsterdam. C o x , A. & H a r t , R. B. 1986. Plate tectonics – how it works. Blackwell, 392 str., Oxford. De Voogd, B. & Keen, C. 1989: Deep Seismic Reflection Profiling. – In: J a m e s, D., E., The Encyclopedia of Solid Earth Geophysics. – Van Nostrand Reinhold Company, 181–190, New York. D r a g a { e v i } , T., A n d r i } , B. & J o k s o v i } , P. 1990: Strukturna karta Mohorovi~i}evog dis-kontinuiteta Jugoslavije sa tuma~em, 1:500 000. – Savezni geolo{ki zavod, 46 str., Beograd. F o w l e r , C.M.R. 1990: The solid earth, an introduction to global geophysics. – Cambridge University Press, 472 pp., Cambridge. F r u h w i r t , R., G r a s s l , H., M i l l a h n , K. Schmid, C., Schmöler, R. & Weber, F. 2001: Ergebnise der tiefenreflexionsseismischen Li-tosphärenforschung in Österreich. In: Hammerl , C. et al.: Die Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik 1851–2001, ZAMG, 540–557, Wien. G i e s e , P., R o e d e r , D. & S c a n d o n e , P. 1992: The fragmented Adriatic microplate: Evolution of the southern Alps, the Po Plain, and the Northern Apennines. In: B l u n d e l l , D., F r e -e m a n , R., M u e l l e r , St. (eds.), A Continent Revealed, The European geotraverse. – Cambridge University Press, 190–199, Cambridge. G o s a r , A. 1995: Globoke raziskave Zemljine skorje z refleksijsko seizmiko. – Geolo{ki zbornik, 10, 30–31 Ljubljana. G u t e r c h , A., G r a d , M., T h y b o , H., K e l -l er , G.R. 1999: The POLONAISE working group, 1999: POLONAISE ’97 – an international seismic experiment between Precambrian and Variscian Europe in Poland. – Tectonophysics, 314, 101– 121, Amsterdam. Raziskave litosfere jugovzhodnih Alp s 3D refrakcijsko seizmiko (projekt Alp 2002) – meritve... 111 G u t e r c h , A., G r a d , M., K e l l e r , G.R., Pos-g a y , K., V o z a r , J., S p i ~ a k ., A., B r u e c k l , E., H a y n a l ., Z., T h y b o , H. & O g u z , S. 2000: CELEBRATION 2000: huge seismic experiment in central Europe. – Geologica Carpathica, 51, 413– 414, Bratislava. H o l e , J.A. 1992: Nonlinear high-resolution three-dimensional seismic travel time tomography. – Journal of Geophysical Research, 97, 6553–6562, Washington. J o k s o v i } , P. & A n d r i } , B. 1983: Ispitivanje građe zemljine kore metodom dubokog seizmi~kog sondiranja na profilu Pula-Maribor. – Tipkano poro~ilo, Geofizika Zagreb, 14 str., arhiv GeoZS, Ljubljana. Klemperer, S.L. & Peddy, C. 1992: Seismic reflection profiling and the structure of the continental lithosphere. In: Brown, G., Hawk e s w o r t h , C., W i l s o n , C., Understanding the Earth – a new synthesis. – Cambridge University Press, 251–274, Cambridge. M a r c h a n t , R. 1993: The Underground of the Western Alps. – Memoires de Geologie, No. 15, 137 pp., Lausanne. Mooney , W.D. & Brocher, T.M. 1987: Coincident seismic reflection/refraction studies of the continental lithosphere: A global review. – Geophysical Journal of the Royal Astronomical Society, 89/1, 1–6, Oxford. N i c o l i c h , R. 1993: Deep crustal structures and implications for earthquakes hazard. – Europrotech Scientific Conferences, 1–5, Udine. R i b a r i ~ , V. 1987: On the Mohorovi~i} discontinuity in the region of Slovenia. – Acta Geo-logica, 17/1–2, 21–30, JAZU, Zagreb. S c a r a s c i a , S. & C a s s i n i s , R. 1997: Crustal structures in the central-eastern Alpine sector: a revision of available DSS data. – Tectonophysics, 271, 157–188, Amsterdam. S h e r i f f , R.E. 1991: Encyclopedic dictionary of exploration geophysics. – Society of Exploration Geophysicists, 376 pp, Tulsa. S k o k o , D., P r e l o g o v i } , E. & A l j i n o v i } , D. 1987: Geological structure of the Earth’s crust above the Moho discontinuity in Yugoslavia. – Geophysical Journal of the Royal Astronomical Society, 89/1, 379–382, Oxford. T o r k a r , M., @ i v ~ i } , M., Costa, G., Horn, N. & Mo~nik, G. 2000: Waveform exchange between Italy, Austria and Slovenia (WEBIAS) – a pilot project. – Workshop: Beyond frontiers seismic networks in the southern Alps, Trieste. Transalp Working Group 2002: First deep seismic reflection images of the Eastern Alps reveal giant crustal wedges and transcrustal ramps. – Geophysical Research Letters, 29/10, 92–1 – 92– 4, Washington. V r a b e c , M. 2001: Strukturna analiza cone Savskega preloma med Trstenikom in Stahovico. – Doktorska disertacija, Naravoslovnotehni{ka fakulteta, 94 pp., Ljubljana. Zelt, C.A. & S m i t h , R.B. 1992: Seismic traveltime inversion for 2-D crustal velocity structure. – Geophys. J. Int., 108, 16–34, Oxford.