97 Refleksijske seizmič ne raziskave v slovenskem morju SLOMARTEC 2013 M. Vrabec 1 , M. Busetti 2 , F. Zgur 2 , L. Facchin 2 , C. Pelos 2 , R. Romeo 2 , L. Sormani 2 , P. Slavec 3 , I. Tomini 2 , G. Visnovich 2 , A. Žerjal 3 Ključ ne besede: refleksijska seizmika, Tržaški zaliv, Dinaridi, tektonika Key words: reflection seismics, Gulf of Trieste, Dinarides, tectonics Uvod V letih 2005 in 2009 je bil italijanski del Tržaškega zaliva raziskan z več kanalnim refleksijskim seizmič nim profiliranjem, ki je razkrilo globinsko strukturo in stratigrafijo območ ja in pokazalo znake recentne tektonske aktivnosti (Busetti et al., 2010a, b). V marcu 2013 smo v slovensko-italijanskem sodelovanju v kampanji SLOMARTEC 2013 refleksijske seizmič ne profile posneli še v slovenskih ozemeljskih vodah. Združeni nabor podatkov vseh snemalnih kampanj omogoč a korelacijo geoloških struktur iz podpovršja Tržaškega zaliva s strukturami, ki izdanjajo na kopnem vzdolž slovenske Obale. Geološka zgradba Tržaški zaliv in njegovo kopno zaledje pripada severnemu delu Jadranskega predgorja Alpsko-Dinarskega orogena. Do paleogena, ko je bilo območ je del Jadranske karbonatne platforme, se je tu odložilo debelo zaporedje pretežno mezozojskih karbonatnih kamnin. Med narivanjem Dinaridov proti jugozahodu v eocenu je bila karbonatna platforma fleksurno upognjena in prekrita z debelimi nanosi sinorogenih turbiditnih sedimentov. V drugem sunku terciarne kompresijske tektonike v Alpah, med narivanjem Južnih Alp proti jugu, so se v zahodnem delu območ ja odložili še zgornjemiocenski kontinentalni in priobalni sedimenti molasnega tipa. Med Mesinijsko regresijsko fazo je s subaersko erozijo v morskem dnu nastala kompleksna topografija. V zahodnem delu Tržaškega zaliva nanjo nalegajo pliocenski morski sedimenti, ki jim sledi še ena regresija v zgornjem pliocenu. Povsem na vrhu stratigrafskega zaporedja se menjavajo morski, prehodni in kontinentalni sedimenti, ki so se odložili v transgresijsko –regresijskih ciklih, povzroč enih z menjavanjem hladnih in toplih obdobij v pleistocenu (npr. Busetti et al., 2010a, b). Izrazito NW-SE usmerjena strukturiranost območ ja je pogojena s kompresijskimi strukturami Dinarskega narivnega sistema. Vodilna struktura je topografsko izrazit nariv Kraškega roba (“Dinaric frontal ramp” v italijanski terminologiji), v katerem so vzdolž NE obale zaliva platformni karbonati narinjeni preko eocenskega fliša (npr. Placer 2007). Nariv se na NW v Furlaniji nadaljuje v Palmanovski nariv (Busetti et al., 2010a, b; Placer et al., 2010; Carulli, 2011). Fleksurno upognjeno predgorje nariva sekajo podrejeni narivi, npr. Buzetski in Bujski nariv, ki so bili kartirani na kopnem (Placer, 2007; Placer et al., 1 1 UL - Naravoslovnotehniška fakulteta, Oddelek za geologijo, Privoz 11, 1000 Ljubljana 2 OGS - Istituto Nazionale di Oceanografia e di Geofisica Sperimentale, Borgo Grotta Gigante 42/c, 34010 Sgonico, Trst, Italija 3 Harpha Sea d.o.o., Č evljarska 8, 6000 Koper 98 2010), glavna loč ilna ploskev tega č elnega narivnega sistema pa poteka po kontaktu med flišem in spodaj ležeč imi karbonati (Busetti et al., 2010a, b). Seizmič ne raziskave Podmorska zgradba Tržaškega zaliva je bila raziskana v več ih geofizikalnih raziskovalnih kampanjah. Z raziskavami v italijanskem delu zaliva v letih 2005 in 2009 je bilo posnetih 524 km več kanalnih refleksijskih seizmič nih profilov in plitvih visokoloč ljivih Chirp profilov (Slika 1). Slika 2: Položaj več kanalnih seizmič nih in Chirp profilov, posnetih z raziskovalno ladjo R/V OGS Explora v Tržaškem zalivu v letih 2005 (modre linije), 2009 (svetlomodre linije) in 2013 v kampanji SLOMARTEC (oranžne linije) v skupni dolžini 656 km. Snemalna kampanja v slovenskem morju SLOMARTEC 2013 je potekala med 18. in 21. marcem 2013 v organizaciji Univerze v Ljubljani, inštituta OGS in podjetja Harpha Sea. Snemanje je bilo izvedeno z raziskovalno ladjo R/V OGS Explora. Seizmič ni vir je bila zrač na puška (Generated Injection Air Gun) s štirimi viri, urejenimi v polje dimenzij 2 x 2 m. Globina streljanja je bila 4 m, razdalja med strelnimi toč kami pa 12,5 m. V tej konfiguraciji znaša prič akovana vertikalna loč ljivost podatkov med 2 m in 4 m. Odbiti seizmič ni valovi so bili zajemani s 96 kanalnim digitalnim podmorskim snemalnim kablom dolžine 1200 m z medsebojno razdaljo hidrofonov 12,5 m in horizontalno loč ljivostjo profilov 6,25 m. Tudi snemalni kabel je bil vleč en na globini 4 m pod površjem. Hkrati s snemanjem več kanalne refleksijske seizmike so bili snemani visokoloč ljivi plitvi Chirp profili, topografija morskega dna z več snopnim sonarjem, ter gravimetrič ni podatki. V kampanji SLOMARTEC je bilo posnetih skupno 132 km več kanalnih refleksijskih seizmič nih profilov in 150 km Chirp profilov (Slika 1). Obdelava profilov je še v teku, zato 99 v prispevku predstavljamo prve, preliminarne interpretacije na podlagi nemigriranih profilov. Rezultati Na pridobljenih profilih so dobro razvidne tri znač ilne stratigrafske enote, poznane že iz raziskav v italijanskem delu zaliva (Slika 2). Na vrhu ležijo do nekaj 100 m debeli subhorizontalni, izrazito plastnati kvartarni sedimenti morskega in kontinentalnega izvora, katerih debelina se poveč uje proti sredini Tržaškega zaliva. Pod erozijsko diskordanco, ki je na profilih vidna kot izrazit reflektor, se nahajajo eocenski turbiditni sedimenti. Erozijska mejna ploskev med flišem in pleistocenskimi sedimenti ima znač ilno terasasto morfologijo, ki je vsaj deloma pogojena s prelomi. Že na nemigriranih profilih je ponekod šibko razvidna plastnatost znotraj flišne formacije. Najnižje ležijo platformni karbonati, ki so od eocenskega fliša loč eni z naslednjo stratigrafsko diskordanco ki je tudi moč an seizmič ni reflektor. Ponekod so eocenske plasti popolnoma erodirane, tako da pleistocenski sedimenti nalegajo neposredno na karbonate (Slika 2). Notranja struktura v karbonatnem paketu je le slabo razvidna, kamnine izgledajo nagubane ali nagnjene proti NE. Struktura območ ja jasno kaže na več fazen razvoj. Med Dinarskim narivanjem je nastala serija narivov in gub v NW-SE orientaciji. Na seizmič nih profilih je denimo lepo vidna nekaj km široka Izolska antiklinala, v katere temenu pri Izoli na površju izdanjajo karbonati izpod flišnih plasti (Slika 2). Na zaporednih profilih je vidno, da os te antiklinale tone polagoma proti NW. Severno od Izolske antiklinale profile sekajo manjši položni narivi, ki se po legi ujemajo s strukturami ki so bile kartirane na kopnem, kot so npr. Buzetski in Hrastoveljski nariv (Placer, 2007). Premiki ob teh narivih niso veliki in ne sekajo pleistocenske diskordance. Na profilih v italijanskem delu Tržaškega zaliva je ponekod vidno gubanje fliša tik nad diskordantno mejo s spodaj ležeč imi karbonati, zaradi č esar je bila diskordanca interpretirana kot loč ilna ploskev narivnega sistema (Busetti et al., 2010a, b). Narivno strukturo sekajo mlajši subvertikalni prelomi, ob katerih so ponekod jasno vidni več ji zamiki stratigrafskih horizontov. Na podlagi opažanj gubanja, lokalnega dviganja in pozitivnih palmastih struktur ob teh prelomih, ki so vidne ponekod v italijanskem delu zaliva, je bil znač aj prelomov interpretiran kot transpresiven (Busetti et al., 2010a, b). Aktivnost teh prelomov povezujemo z najmlajšo fazo konvergence med Jadransko mikroplošč o in Evrazijo, ki jo dokazujejo GPS meritve (Bechtold et al., 2009; Weber et al., 2010). Izrazit, s prelomi omejen hrbet s strukturo horsta poteka od Pirana proti NW (Slika 2). Ti prelomi bi vsaj deloma lahko bili reaktivirani mezozojski robni normalni prelomi karbonatne platforme, ki so zelo lepo vidni na seizmič nih profilih osrednjega dela Tržaškega zaliva (Busetti et al., 2010a, b). Subvertikalni prelomi več inoma jasno sekajo in do nekaj 10 m zamikajo erozijsko diskordanco na bazi pleistocenskih plasti. Vsaj na nekaterih mestih moremo iz nemigriranih profilov sklepati tudi na šibke obprelomne deformacije kvartarnih plasti. Ta opažanja nakazujejo možnost aktivnih tektonskih deformacij v območ ju Tržaškega zaliva, ki bi v tem gosto naseljenem in industrializiranem območ ju lahko pomenile določ eno stopnjo potresne ogroženosti. Iz širšega območ ja Tržaškega zaliva sicer nimamo podatkov o pomembnejših historič nih potresih, šibka je tudi instrumentalno registrirana seizmič nost v modernem obdobju, kar pa je lahko pogojeno z majhnimi hitrostmi deformiranja in zelo dolgimi povratnimi dobami med potresi. 100 Tako na več kanalnih seizmič nih profilih kot na visokoloč ljivih Chirp profilih so v kvartarnih sedimentih jasno vidni pojavi fluidov, ki se napajajo iz prelomov v predkvartarni podlagi. Prisotnost fluidov se kaže v obliki ozko lokaliziranih visokofrekvenč nih območ ji na profilih, ki so jasno vezana na subvertikalne prelome (Slika 2). Pojavi izhajanja termalne vode in plinov (več inoma metana) na morskem dnu so dobro znani na celotnem območ ju Tržaškega zaliva. Pri nas so najbolj znani podvodni nizkoentalpijski termalni izviri pri Izoli (Žumer, 2004), ki ležijo v temenu Izolske antiklinale. V kvartarnih sedimentih se pojavljajo tudi širši, do nekaj 100 m široki pasovi izrazito nizkoamplitudnih signalov, ki kažejo na akumulacije fluidov, ki se bodisi napajajo iz prelomov, ali pa gre za akumulacije biogenega plina (Slika 2). Slika 2: Nemigriran več kanalni seizmilni refleksijski profil vzdolž slovenske obale preko Izolske antiklinale iz kampanje SLOMARTEC 2013. Jasno so razvidne glavne stratigrafske enote (kvartarni morski in kontinentalni sedimenti, eocenski fliš, platformni karbonati) ter erozijsko-diskordantne meje med njimi, ki predstavljajo moč ne seizmič ne reflektorje. Lepo je vidna Izolska antiklinala v sredini slike, ter s prelomi omejen topografsko dvignjen hrbet pri Piranu. Moč ni odboji v kvartarnih plasteh ob desnem robu profila predstavljajo akumulacije fluidov v sedimentih. Položajna karta (iz Placer et al., 2010) prikazuje lego profila (rdeč a linija) in geološke strukture, ki so bile kartirane na kopnem. Zaključ ki Visokokvalitetni več kanalni seizmič ni profili, ki smo jih v slovenskem morju posneli v kampanji SLOMARTEC 2013 predstavljajo pomemben prispevek k razumevanju strukture in geneze Tržaškega zaliva in širšega območ ja č elnega dela Dinarskega narivnega sistema. S snemanjem smo pokrili doslej neraziskano območ je med italijanskim delom zaliva in 101 istrsko obalo, kamor se strukture iz podmorja nadaljujejo na površje. Naša študija predstavlja dokaj redek primer, ko je mogoč e podpovršinsko strukturo iz seizmič nega snemanja na morju neposredno korelirati s podatki geološkega kartiranja na kopnem. Strukturna interpretacija pridobljenih profilov je pomembna tudi za eventuelno izkorišč anje nizkoentalpijskih termalnih vod, katerih prisotnost se kaže na posnetih profilih. Opazili smo tudi znake kvartarnih prelomnih deformacij v sedimentih morskega dna, ki bi lahko kazali na potresno ogroženost zaledja Tržaškega zaliva, kar pa bomo podrobneje raziskali z nadaljnimi raziskavami. Zahvale Snemanje je bilo financirano s strani OGS v okviru poziva za uporabo raziskovalne ladje R/V OGS Explora v letu 2013, ki ga finanč no pokriva italijansko ministrstvo za izobraževanje, univerze in znanost, ter iz raziskovalnega projekta L1-5452 “Uporaba sonarja v raziskavah aktivne tektonike in paleoseizmologije na ozemljih z nizko intenzivnostjo deformacij”, ki ga sofinancirata Javna agencija za raziskovalno dejavnost Republike Slovenije in podjetje Harpha Sea d.o.o. Zahvaljujemo se kapitanu Francu Sedmaku in posadki ladje R/V OGS Explora za opravljeno trdo delo med snemanjem, ter podjetju Harpha Sea d.o.o. in posadki spremljevalnega plovila Lyra za logistič no podporo snemanju. Vladi Republike Slovenije, posebej pa ge. Nataliji Kokalj iz Uprave RS za pomorstvo pri Ministrstvu za infrastrukturo in prostor se zahvaljujemo za izjemno hitro izdajo potrebnih dovoljenj za izvedbo snemanja, brez č esar izvedba kampanje ne bi bila mogoč a. Literatura Bechtold, M., M. Battaglia, D. C. Tanner, and D. Zuliani, 2009. Constraints on the active tectonics of the Friuli/NW Slovenia area from CGPS measurements and three-dimensional kinematic modelling. J. Geophys. Res., 114, B03408, doi:10.1029/2008JB005638. Busetti M., Volpi V., Barison E., Giustiniani M., Marchi M., Ramella R., Wardell N. and Zanolla C., 2010a: Meso-Cenozoic seismic stratigraphy and the tectonic setting of the Gulf of Trieste (northern Adriatic). GeoActa, SP3, 1-14. Busetti M., Volpi V., Nicolich R., Barison E, R. Romeo, L. Baradello, Brancatelli G., Giustiniani M., Marchi M., Zanolla C., Wardell N., D. Nieto, and Ramella R.; 2010b: Dinaric tectonic features in the Gulf of Trieste (Northern Adriatic). Boll. Geof. Teor. Appl., 51(2-3), 117-128. Carulli G.B., 2011: Structural model of the Trieste Gulf: a proposal. Journal of Geodynamics, 51, 156-165. Placer L., 2007. Kraški rob. Geološki prerez vzdolž AC Kozina – Koper. Geologija 50, 29-44, doi:10.5474/geologija.2007.003 Placer L., Vrabec M., and Celarc B., 2010. The base for understanding of the NW Dinarides and Istria Peninsula Tectonics. Geologija 53/1, 55-86, doi:10.5474/geologija.2010.005 Weber, J., Vrabec, M., Pavlovč ič -Prešeren, P., Dixon, T., Jiang, Y., Stopar, B., 2010: GPS-derived motion of the Adriatic microplate from Istria Peninsula and Po Plain sites, and geodynamic implications. Tectonophysics 483, 214-222, doi:10.1016/j.tecto.2009.09.001 Žumer J., 2004: Odkritje podmorskih termalnih izvirov. Geografski Obzornik, 51(2), 11-17.