UNIVERSITATEA DIN BUCURETI

FACULTATEA DE GEOLOGIE I GEOFIZIC

DEPARTAMENTUL DE GEOFIZICA

ZONA GEODINAMIC ACTIV VRANCEA, LABORATOR

NATURAL DE GEODINAMIC

Rezumatul tezei de doctorat

Doctorand, Conductor tiinific,

Fril (Zlgnean) Luminita Daniela Prof.univ.dr.ing Marian Ivan

Bucureti, 2011

Cuprinsul tezei de doctorat (numerotarea paginilor este cea din teza)

INTRODUCERE 1

1. PARTICULARITI ALE ZONEI VRANCEA 5

1.1. PARTICULARITATI SEISMICE ALE ZONEI VRANCEA 6

1.1.1.Consideraii privind distribuia spaial a cutremurelor vrncene 7

1.1.2.Consideraii privind persistena n timp a seismicitii intermediare i dinamica sa n interiorul

zonei seismice

17

1.1.3. Consideraii privind mecanismele focale 20

1.2 ALTE PARTICULARITI ALE ZONEI VRANCEA 22

1.3.ANALIZA COMPARATIV A SEISMICITII INTERMEDIARE DIN VRANCEA,

HINDU-KUSH I BUCARAMANGA

22

Concluzii 43

2. MODELE SEISMO-TECTONICE ALE ZONEI VRANCEA 45

2.1 MODELE ISTORICE 45

2.2 MODELUL RUPERII SLABULUI OCEANIC I RETRAGEREA LUI 51

2.3. MODELUL RUPERII PROGRESIVE A SLABULUI DE- A LUNGUL ARCULUI

CARPATIC

51

2.4. MODELUL SCHIMBRII DIRECIEI DE RETRAGERE A ZONEI DE SUBDUCIE 53

2.5. MODELUL UNEI SUBDUCII SUB UNGHI MIC (FLAT SUBDUCTION) 55

2.6. MODELUL DELAMINRII 56

2.7.MODELUL TERMO-TECTONIC 61

2.8. MODELUL TRIPLEI JONCIUNI INSTABILE 65

Concluzii 67

3. ELABORAREA UNUI MODEL PETROFIZIC PENTRU CRUSTA SUPERIOAR 68

3.1. CONSIDERAII GENERALE 68

3.2. ANALIZA DATELOR PROVENITE DIN CAROTE MECANICE 68

3.2.1 Surse de informare 68

3.2.2 Analiza variaiei densitii cu vrsta n diverse uniti geologice din arealul studiat

70

3.2.3 Analiza variaiei densitii cu adncimea 71

3.3. ANALIZA DATELOR PROVENITE DIN CAROTAJELE ACUSTICE 71

3.3.1. Corelarea vitezei undelor elastice furnizate de carotajul acustic cu datele de densitate obinute

pe carote

73

3.3.2.1. Consideraii preliminare 73

3.3.2.2. Metodologia aplicat 73

3.3.2.3. Principalele rezultate obinute 74

3.4. ESTIMAREA DENSITILOR CRUSTEI INFERIOARE, MANTALEI LITOSFERICE I

ASTENOSFEREI

81

Concluzii 82

4 . MODELE GEOMETRICE ALE ZONEI VRANCEA 84

4.1. DATELE GRAVIMETRICE I MODELUL ANOMALIEI BOUGUER 84

4.2. MODELUL DIGITAL AL TERENULUI 85

4.3. MODELE STRUCTURALE 88

4.3.1 Cuvertura neogen si tectonica regiunii 88

4.3.2. Fundamentul cristalin 96

4.3.3. Suprafaa Conrad 98

4.3.4. Suprafaa Moho 99

4.3.5. Limita litosfer-astenosfer 103

5. CONSTRUCIA UNUI MODEL DE SIMULARE 107

5.1. TEHNICI DE MODELARE GRAVIMETRIC 107

5.1.1. Tehnici de modelare 2D 107

5.1.2. Tehnici de modelare 2 3/4

D 108

5.1.3. Tehnici de modelare 3D 110

5.2. MODELE DE SIMULARE 3D 114

5.2.1. Modele generale 115

5.2.2. Modele complexe 144

5.2.2.1. Model 3D pentru avanfosa neogen - contrast unic de densitate 144

5.2.2.2 Modele 3D pentru avanfosa neogen contraste variabile de densitate 148

5.2.2.3. Modele 3D pentru avanfosa neogen contraste variabile de densitate i compresiune in zona

dintre faliile Peceneaga Camena i Capidava -Ovidiu

151

5.2.2.4. Model 3D pentru pnza cutelor marginale i pnza de Tarcu 165

Concluzii 170

6. CONTRIBUII LA ELABORAREA UNUI MODEL GEODINAMIC AL ZONEI VRANCEA 171

6.1.CONSIDERAII GENERALE PRIVIND MONITORIZAREA GEODINAMIC 171

6.1.1. Studii geodezice 171

6.1.2. Studii gravimetrice 175

6.2. INFRASTRUCTURA DE CERCETARE DIN ZONA VRANCEA 176

6.2.1. Infrastructura regional- reeaua naional de monitorizare geodinamic a teritoriului 177

6.2.2. Infrastructura local reeaua de monitorizare local din zona Vrancea 179

6.3. APARATURA I METODOLOGIA UTILIZAT PE INFRASTRUCTURA DIN ZONA

VRANCEA

183

6. 3.1. Determinri geodezice 183

6. 3.1.1. Nivelment de nalt precizie 183

6. 3.1.2. Observaii geodezice spaiale 184

6. 3.2. Determinri gravimetrice 185

6.4. PRINCIPALE REZULTATE OBINUTE 186

6.4.1.Studii geodezice i gravimetrice efectuate n reeaua naional de geodinamic 186

6.4.2.Consideraii privind variaiile nemareice de gravitate i deformrile pe vertical din zona

Vrancea

189

6.4.3. Modelare 3D a surselor care provoac variaia nemareic a gravitii 194

Concluzii 200

7. CONCLUZII GENERALE. CONTRIBUII PERSONALE ALE AUTORULUI 201

Bibliografie 209

Anexa

1

Introducere

Condiiile tectonice i seismologice specifice zonei seismic active Vrancea,

fac din aceast regiune un adevrat laborator de geodinamic n care, de-a lungul

timpului, s-au concentrat numeroase studii pluridisciplinare, n ncercarea de a descifra

mecanismele responsabile de producerea cutremurelor. Existena unor zone intens

populate (ex. Bucureti) sau a unor obiective importante din punct de vedere socio-

economic, cu un mare grad de risc (ex. centralele atomice de la Cernavod i Kozlodui)

fac s sporeasc interesul pentru rezolvarea acestor probleme.

Desi exist un numr impresionat de studii (seismologice, seismice de refracie

sau de reflexie, tomografii seismice, geodezice - n special msurtori GPS,

electromagnetice, i chiar gravimetrice regionale) lipsete o abordare gravimetric de mai

mare detaliu. Studiul de fa intenioneaz s demonstreze posibilitatea de a aduce

informaii valoroase i pe aceast cale, n prezena unor date de densitate atent alese.

Prin urmare lucrarea de fa i propune dou obiective majore respectiv

construcia unui model de simulare gravimetric 3D de detaliu i propunerea unui

model geodinamic pentru regiunea Vrancea.

Capitolul 1 prezint cteva dintre particularitile seismice ale zonei seismogene

Vrancea ncheind cu o paralel realizat ntre singurele trei regiuni n care seismicitatea

intermediar se manifest ntr-un mediu intracontinental : Hindu-Kush (36,5 N i 71E)

n Afganistan, Bucaramanga (6,8 N i 73,1V) n Columbia i Vrancea (45,7 N, 26,5

E) n Romnia. Paralela cuprinde, pe lng cteva considerente legate de cadrul

structural-tectonic i geodinamic al fiecreia dintre regiuni, preluate din literatura de

specialitate i prelucrri i interpretri proprii ale bazelor de date seismice disponibile,

respectiv bazele de date furnizate de consoriul IRIS (http://www.iris.edu/hq/) pentru

Hindu-Kush i Bucramanga i ROMPLUS (http://www.infp.ro/catalog-seismic)

gestionat de Institutul National pentru Fizica Pmntului (INFP) pentru Vrancea.

Analiza efectuat asupra celor trei cuiburi seismice a artat (Zlgnean i Besutiu, 2006,

2007) :

(i) O grupare pe vertical a cutremurelor, diferit de la un cuib la altul, legat de

particularitile litosferei n fiecare dintre cazuri,

(ii) toate cele trei cuiburi seismice sunt asociate cu corpuri de vitez ridicat, puse n

eviden de tomografiile seismice. n timp ce pentru Vrancea i Hindu-Kush hipocentrele

seismelor intermediare sunt plasate n interiorul corpului de vitez ridicat, n cazul

cuibului Bucaramanga acestea sunt localizate la marginea sa, situaie asemntoare

zonelor de subducie,

(iii) O dinamic spaio-temporal a seismicitii intermediare n fiecare dintre

compartimentele litosferice separate anterior care difer att de la un cuib la altul ct i n

cadrul aceleai zone, de la un interval de adncime la altul.

2

Capitolul al doilea cuprinde o privire general asupra principalelor modele seismo-

tectonice ale zonei Vrancea propuse n decursul timpului tocmai pentru explicarea

particularitilor sale seismice. Dintre acestea cele mai populare trei scenarii

geodinamice sunt : subducia unui slab oceanic i ruperea sa (break-off), subducia

unui slab oceanic i sfierea (tearing) lateral progresiv sub forlandul carpatic i

delaminarea litosferei continentale (fig 2.1).

M. Apuseni

Bazinul Transil

vaniei

Carpati

Moho ?

Ruperea (break-off)

lespezii (slab-ului) oceanice

Vrancea

Crusta transilvana

Platforma M

oesica

PC

TCrusta moesicaMoh

o

Litosfera

mantalica

M. Apuseni

Bazinul Transil

vaniei

Carpati

Moho ?

Forfecarea lespezii (slab)

oceanice remanente

Vrancea

Crustatransilvana

Platfoma M

oesica

PC

T

Crustamoesica

Moho

Litosfera

mantalica

?

??

M. Apuseni

Bazinul Transil

vaniei

Carpati

Moho ?

Delaminarelitosferica Vrancea

Platforma M

oesica

PC

TCrusta Moesica

Moho

Litosfera

mantalica

??

?

Fig. 2.1. Scenarii privind cadrul geodinamic al regiunii Vrancea. (A) subducie unui slab oceanic i ruperea sa, (B)

subducia unui slab oceanic i sfierea lateral progresiv sub forlandul carpatic, (C) delaminare a litosferei

continentale (dup Knapp et al.,2005)

O soluie alternativ la modelele bazate pe ipoteza subduciei a fost propus de

Beuiu (2001), Beuiu (2006). n viziunea autorului, geometria volumului seismogen

din Vrancea este cvasivertical, prismatic i este rezultatul interaciunii unei plci

majore i a dou sub-plci (Placa Est European, sub-Placa Moesic si sub-Placa intra-

Alpina) aflate n condiii geodinamice de tripl jonctiune instabil. Triplul contact este

conturat de trei discontinuiti majore: zona Tornquist-Tesseyre, Falia Peceneaga-

Camena i Falia Trans-Getic. Caracterul instabil al triplei jonciuni a fost impus de

excesul de vitez oferit Microplcii Moesice la nceputul Cretacicului Superior de

deschiderea bazinului de vest al Mrii Negre. Colapsul segmentului litosferic central al

triplei jonciuni explic i o serie de aspecte geologice neobinuite cum ar fi absena

vulcanismului din spatele zonei Vrancea, simetria bazinului Focani i prezena unor

falii normale pe flancurile sale, precum i rata de subsiden neobinuit a Neogenului

din zona de curbur a Carpailor Orientali (de cca 5 ori mai mare dect n restul catenei)

(fig.2.2)

3

Fig 2.2. Modelul triplei jonciuni instabile i legtura dintre frecvena apariiei cutremurelor intermediare cu

adncimea n zona Vrancea i poziia astenosferei (dup Beuiu, 2006)IaP-Microplaca Intra-alpin

(Intracarpatic) ; MoP-Microplaca Moesic ; EEP-Placa Est-European ; PCF-Falia Peceneaga-Camena ; TTZ-

Zona Tornquist-Teysseire ; TGF-Falia Transgetica

Modelul explic maximele de frecven ale cutremurelor intermediare prin

intrarea in contact a compartimentul litosferic scufundat al triplei jonciuni cu astenosfera

(recunoscut ca discontinuitate termic) celor trei plci tectonice : 80-90 km n

microplaca Intra-Alpin, 120-130 km n Microplaca Moesic i peste 150 km n Placa

Est-European

Printre cauzele principale care ntrein scufundarea compartimentului litosferic al triplei

jonciuni sunt avute n vedere (1) geometria de horst invers a structurii, care permite

transformarea forelor tectonice orizontale care acioneaz asupra plcilor n componente

verticale i (2) eclogitizarea crustei inferioare ptrunse n mantaua superioar.

Transformarea bazaltelor din crusta inferioar (d = 2.87 g/cm3) n eclogite (d = 3.2

g/cm3) duce la apariia unei fore gravitaionale care trage n jos compartimentul central

al triplei jonciuni, conducnd permanent la expunerea unor noi volume de litosfer

dezechilibrului termo-baric. Concomitent, ntinderea litosferei sub aciunea acestor fore

duce i la apariia cutremurelor crustale cu mecanism de extensie vertical din partea

superioar, casant, a corpului seismogen, prezente doar n arealul presupusei triple-

jonciuni.

Pornind de la ideea c primul pas n elaborarea unor modele de simulare

structurale pe baza interpretrii datelor gravimetrice l reprezint stabilirea contrastelor

de densitate capitolul al treilea prezint modul n care s-a realizat sistematizarea unei

baze de date privind densitile determinate pe carote mecanice din arealul, situat la

curbura Carpailor Orientali n vederea obinerii unor densiti medii pe vrste i/sau

marile uniti geologice din regiune. O situaie sinoptic asupra amplasrii forajelor din

care s-a obinut informaia petrofizic mpreun cu numrul de carote disponibile este

prezentat n fig. 3.1.

0 km

50 km

100 km

150 km

200 km

geothermal discontinuity

seismic body

TGF

TTZ

PCF

asthenosphere

lithospheric mantle

IaP

EEP

MoP

4

Au fost luate n considerare i sistematizate un numr de peste 50000 de densiti

determinate pe carote mecanice (Besutiu et al, 2004a, 2006a). Baza de date a cuprins

urmtoarele informaii : denumirea sondei, judetul, elevatia la gura sondei, adncimea

relativ de la care a fost prelevat carota, tipul rocii, vrsta, densitatea i unitatea

geologic major. Localizarea sondelor s-a realizat utiliznd diverse materiale

informative (ex. Paraschiv, 1979a,b, 1997 etc.), coordonatele fiind stabilite att n

sistemul geografic ct i stereografic (STEREO 70) iar pentru a asigura comparabilitatea

necesar, adncimile relative au fost transformate n adncimi absolute.

Pe baza filtrrilor succesive realizate in EXCEL au fost stabilite densiti medii

pe vrste, caracteristice pentru fiecare dintre marile uniti geologice din regiune,

respectnd n mare msur simbolurile utilizate pentru marile uniti geologice din baza

de date: estul Platformei Moesice (E), sudul Platformei Moldoveneti (M), depresiunea

Brladului (B), promontoriul Nord-Dobrogean (D), zona de molas corespunztoare

regiunii de la curbura Carpailor Orientali n care este inclus pnza subcarpatic

(Juravle D., 2008) (Mo), zona de fli format n tectogenezele neozoice (moldavidele)

(N) (anexa la teza). n ciuda unei statistici uneori insuficiente, analiza ntreprins a

relevat o variaie semnificativ a densitii medii n funcie de vrst, dar i, n cadrul

aceleai vrste, ntre unitile geologice majore (anexa la teza).

550000 m 600000 m 650000 m 700000 m

30

00

00

m3

50

00

0 m

40

00

00

m4

50

00

0 m

50

00

00

m5

50

00

0 m

60

00

00

m

B

M

MoN

E

D(11195) (2656)

(6334)

(1628)

(15563)(2.51) (2.43)

(2.36)

(2.49)

(2.41)

(1935)(2.52)

550000 m 600000 m 650000 m 700000 m 750000 m

30

00

00

m3

500

00

m4

000

00 m

450

00

0 m

50

000

0 m

55

00

00

m6

00

00

0 m

Fig. 3.1. Amplasarea forajelor din care au fost obinute date petrofizice (simbolurile folosite pentru unitatile

separate sunt partial preluate din baza de date petrofizice). Reprezentare n coordonate stereografice STEREO 70.

B Depresiunea Brladului, M- Platforma Moldoveneasc, D Promontoriul Nord-Dobrogean, E - Partea Estic a

Platformei Moesice, Mo Carpaii Orientali, zona de molasa (aa cum este definit de Juravle D., cuprinznd i

pnza subcarpatica, N- Carpaii Orientali, zona de flis format in tectogenezele neozoice (moldavide). (11195)-

numrul de carote existent pentru unitatea respectiv, ( 2,41) densitatea medie pe unitate.

locaie foraj

5

Larga variaie lito-stratigrafic a carotelor pe care s-au fcut determinrile de

densitate i informaia incomplet sau inexact referitoare la diagnosticarea lor

petrografic i stratigrafic determin o mprtiere semnificativ a valorilor de densitate,

ceea ce ngreuneaz considerabil stabilirea unor expresii analitice ale variaiilor

densitilor cu adncimea, pentru pentru rocile neogene, paleogene, i paleozoice

utilizabile eventual n cadrul procesului de modelare (anexa la teza)

ntr-o tentativ de soluionare a problemei, s-a recurs la medierea densitilor pe

pachete de 100 m grosime i calcularea prin regresie liniar a tendinei de variaie a

acestor densiti medii cu adncimea pentru fiecare dintre unitile geologice majore din

arealul studiat. Rezultatele au fost prezentate sintetic n aceeai anex. Din pcate,

statistica insuficient pe care se bazeaz analiza, cu un numr mult mai mic de carote

disponibil pentru rocile paleogene, mezozoice i paleozoice , nu a mai permis

ntotdeauna stabilirea unor expresii analitice clare, ca n cazul depozitelor Neogenului.

Avnd n vedere utilizarea n procesul de modelare gravimetric a variaiilor densitilor

cu adncimea doar pentru depozitele neogene, n graficele 3.2.-3.7 vor fi prezentate

dreptele de regresie liniar i expresiile analitice ale acestora determinate, pentru marile

uniti geologice separate n baza de date, prin modalitatea prezentat anterior.

0,12 g/cm3/km

Fig. 3.2 Modelul de variaie linear a densitii depozitelor neogene cu adncimea n estul Platformei Moesice

6

0,14g/cm3/km

Fig. 3.3. Modelul de variaie linear a densitii depozitelor neogene cu adncimea n Promontoriul Nord-

Dobrogean

0,16 g/cm3/km

Fig. 3.4. Modelul de variaie linear a densitii depozitelor neogene cu adncimea n Depresiunea Barlad

7

0,09g/cm3/km

Fig. 3.5. Modelul de variaie linear a densitii depozitelor neogene cu adncimea n sudul Platformei

Moldovenesti

0,1 g/cm3/km

Fig. 3.6. Modelul de variaie linear a densitii depozitelor neogene cu adncimea n zona corespunztoare

moldavidelor

8

0,08g/cm3/km

Fig. 3.7. Modelul de variaie linear a densitii depozitelor neogene cu adncimea n zona de molasa Carpailor

Orientali

Ca i n cazul densitilor medii ale rocilor de diferite vrste s-a remarcat i n

cazul variaiei cu adncimea a densitilor obinerea unor expresii analitice i deci ale

unor variaii cu adncimea a densitilor diferite n fiecare dintre marile uniti geologice

din regiune (anexa la tez).

Studiul a cuprins i o analiz a datelor provenite din carotajele acustice ntr-o

ncercare de corelare a vitezelor undelor elastice furnizate de carotajul acustic cu datele

obinute pe carote. Au fost trecute n revist cteva dintre relaiile empirice care exprim

dependena vitezei undelor compresionale (VP) sau secundare (VS) / timpului de parcurs

de densitatea formaiunilor geologice traversate (). Dintre aceste relaii (innd seama

de preponderena n arealul studiat a rocilor sedimentare) au fost alese trei (Birch ,1961;

Gardner et al. ,1974; Lindseth ,1979), obinndu-se prin aplicarea lor cte trei seturi de

date de densitate (corespunztoare algoritmilor utilizai) care au putut fi comparate cu

densitile obinute pe carotele mecanice prelevate din forajele studiate i pe baza crora

au fost calibrai coeficienii relaiilor respective. n urma comparrii factorului de

corelaie i a covarianei obinute pentru fiecare caz n parte relaia Birch, 1961 pare a

furniza rezultatele cele mai bune (anexa la tez) .

Dei, din cauza datelor insuficiente, nu a putut fi stabilit o distribuie spaial

suficient de extins, n msur a permite utilizarea unor griduri de densitate n procesul

9

de modelare, studiul este un prim pas, urmnd ca n msura n care alte date vor fi

disponibile acestea s poat fi utilizate.

Ultima parte a capitolului a constat intr-o scurt trecere in revist a unora dintre

lucrrile de specialitate n care s-au realizat estimri ale densitilor crustei inferioare,

mantalei litosferice i astenosferei.

Pasul urmtor n vederea stabilirii unui model tridimensional de simulare

gravimetric, l-a constituit stabilirea geometriei principalelor suprafee de separaie,

caracterizate de contraste de densitate majore, care delimiteaz corpurile ce alctuiesc

modelul pentru zona Vrancea (capitolul 4). Astfel au fost vectorizate i reprezentate n

coordonate stereografice (STEREO 70): suprafaa topografic (construit prin digitizarea

hrilor topografice ale DTM, editia 1972, scara 1:100.000, nivelul de referin Marea

Neagr), baza cuverturii neogene (prin integrarea informaiilor oferite de Paraschiv

,1979 a, 1979b, 1997; Trpoanca et al.,2003, 2004; Hauser et al.,2001,2007),

fundamentul cristalin (dup Polonic, 1998), suprafaa Conrad ( dup Rdulescu, 1988),

suprafaa Moho (dup dup Rdulescu, 1988, Rdulescu i Diaconescu, 1998 i Martin

et al, 2005), suprafaa de separaie ntre litosfer i astenosfer (dup Besutiu, 2001,

Horvath, 1993 i Bielik et al.,2010).

A fost de asemenea reprezentat modelul anomaliei Bouguer bazat pe date primare

gravimetrice obinute prin vectorizarea hrii anomaliei Bouguer scara 1: 1.000.000

tiprit de Institutul Geologic al Romniei (Nicolescu i Roca , 1992) la care au fost

adugate propriile observaii efectuate de Institutul de Geodinamic al Academiei

Romne n regiunea de la curbura Carpailor, n cteva campanii succesive (Besuiu et al.

2006; 2007; 2008; 2009; 2010), cu o precizie mai bun de 0.015mGali.

Capitolul 5 cuprinde construcia unor modele de simulare gravimetric 3D pentru

perimetrul delimitat n figura 3.1, perimetru ce cuprinde zona geodinamic activ

Vrancea.

Pachetul software utilizat n modelare (GMSYS-3D rulat de pe platforma OASIS (

GEOSOFT), utilizeaz algoritmul lui Parker, 1972 prin care autorul ofer o posibilitate

de calcul a cmpurilor poteniale produse de surse caracterizate de contraste de

proprieti fizice neomogene i delimitate de contururi neregulate, cu ajutorul

transformrilor Fourier,

unde

G = constanta atraciei universale

( ) = densitatea funcie de poziie

= vectorul de und al functiei transformate

1

10

= este proiecia pe planul x-y a unui vector r, care determin poziia n spaiu a unui

punct, ntr-un sistem de coordonate( x,y,z ) n care este orientat vertical n sus,

z0= adncimea la care se afla punctul de observaie

n = numrul de strate, luate n considerare

h( ) = variaia adncimii limitei superioare n funcie de poziie ( )

g ( ) = variaia adncimii limitei inferioare n funcie de poziie ( )

n principiu punctele de calcul trebuie localizate ntr-un plan poziionat deasupra

mediului geologic luat n considerare, versiunile mai noi ale pachetului software

permind calculul direct pe suprafaa topografic.

Modelele sunt n general construite prin definirea unor suprafee, fiecrui interval

cuprins ntre dou suprafee consecutive fiindu-i atribuit o distribuie a densitilor.

Poate fi utilizat fie o densitate constant, fie un anumit profil densitate - adncime n

raport cu o suprafa de referin, fie griduri ce descriu o variaie lateral a densitilor.

Printre limitrile impuse de software-ul utilizat se pot enumera :

- suprafeele care definesc lamelele ce secioneaz/delimiteaz sursa nu trebuie s se

intersecteze,

- gridurile care exprim suprafeelele lamelelor trebuie s fie identice (origine comun,

aceeai dimensiune a celulei i acelai numr de linii i coloane),

- gridurile nu trebuie s conin valori singulare, rezultate din procesele de blank-are.

- nu pot fi utilizate concomitent variaii ale densitilor cu adncimea diferite pentru

corpurile delimitate de suprafeele de separaie.

Pentru majoritatea problemelor menionate exist rutine capabile s le remedieze,

anterior nceperii modelrii .

Pentru mbuntirea rezultatelor, matricile/gridurile folosite n modelare sunt

extinse lateral prin completarea cu valori sintetice generate de aa-numitele funcii

fereastr (frecvent de tip cosinus) n vederea diminurii efectelor de margine

determinate de nerespectarea riguroas a condiiilor reclamate de funciile prelucrate n

domeniul spectral (semnal infinit, continuu i tinznd la zero ctre marginile matricei).

Rutinele oferite de programul de modelare pentru realizarea acestor obiective conduc

spre obinerea unor condiii propice utilizrii transformatelor Fourier.

Rspunsul modelului astfel exprimat se calculeaz pe un plan (la cota ZREF), situat

deasupra suprafeei topografice. Pentru comparabilitate, gridul obinut din datele

gravimetice de observaie este continuat n sus, pn la suprafaa aflat la ZREF.

Condiia obligatorie este ca geometria celor dou griduri (de valori observate i

calculate) s fie identic (origine, dimensiuni generale i pas de eantionare).

Rutina folosit (GMS3VUP.GX) utilizeaz metoda tablei de ah descris de

Cordell, 1985.

11

Construcia modelelor a plecat de la principiul trecerii dinspre general spre

particular, de la simplu la complex. Astfel primele variante constructive au luat in calcul

existena contrastelor de densitate majore ntre crust (separat la rndul su n crust

superioar i inferioar), mantaua litosferic i astenosfer.

Suprafeele de separaie care au definit acest model au fost :

Suprafaa topografic

Suprafaa Conrad

Suprafaa Moho (dup Rdulescu, 1988 i Rdulescu i Diaconescu, 1998

respectiv Martin et al., 2005)

Suprafaa litosfer astenosfer (dup Horvath,1993, Bielik et al., 2010 respectiv

Besutiu, 2001 pe baza datelor magneto- telurice furnizate de Stnic et al., 1986)

iar valorile de densitate folosite, n acord cu cele utilizate in lucrri similare au fost:

2,67g/cm3 crusta superioar

2,87 g/cm3 crusta inferioar

3,2 g/cm3 mantaua litosferic

2.9 g/cm3 astenosfera

Efectul gravimetric a fost calculat pe o suprafa plan (numit mai departe

suprafa de referin) aflat la altitudinea de 3000 m. Aceast altitudine a fost aleas

deasupra cotei maxime a reliefului din zon, astfel nct toate sursele s fie situate sub

planul de observaie.

Al doilea pas n modelare l- a constituit introducerea unei noi limite de separaie n

cadrul crustei i anume suprafaa fundamentului cristalin ( dup Polonic, 1998).

Noile lamele utilizate la modelare au fost definite de :

Suprafaa topografic

Suprafaa superioar a fundamentului cristalin

Suprafaa Conrad

Suprafaa Moho

Suprafaa litosfer astenosfer

iar valorile de densitate folosite, n acord cu cele utilizate in lucrri similare au fost:

2,60 g/cm3 sedimentar

2,75 g/cm3 - fundament cristalin

2,87 g/cm3 crusta inferioar

3,20 g/cm3 mantaua litosferic

2.90 g/cm3 astenosfera

Figurile 5.1 i 5.2 prezint anomaliile reziduale ale gravitii pentru modelele

intermediare prezentate n varianta anterior enunta:

12

550000 600000 650000 700000

300000

350000

400000

450000

500000

550000

600000

550000 600000 650000 700000 550000 600000 650000 700000

300000

350000

400000

450000

500000

550000

600000

-140-133-126-119-112-105-98-91-84-77-70-63-56-49-42-35-28-21-14-70714212835

A B C

Figura 5.1. Anomalia rezidual a gravitii (mGali) pentru:

A. Modelul alctuit pe baza urmtoarelor suprafee de contrast a densitilor : suprafaa topografic, fundamentul cristalin (Polonic,1998), Conrad (Radulescu, 1988) , Moho (Radulescu, 1988, Rdulescu i Diaconescu, 1998), limita litosfera/astenosfera in conformitate cu datele magneto-telurice (Stnic et al., 1986) i ipoteza triplei jonciuni (Besutiu, 2001 )

B. Modelul alctuit pe baza urmtoarelor suprafee de contrast a densitilor : suprafaa topografic, fundamentul cristalin (Polonic,1998), Conrad (Radulescu, 1988) Moho (Radulescu, 1988, Rdulescu i Diaconescu, 1998), limita litosfera/astenosfera (Horvath,1993) ),

C. Modelul alctuit pe baza urmtoarelor suprafee de contrast a densitilor : suprafaa topografic, fundamentul cristalin (Polonic,1998), Conrad (Radulescu, 1984) Moho

(Radulescu, 1988, Rdulescu i Diaconescu, 1998), limita litosfera/astenosfera (Bielik et al., 2010)

13

550000 600000 650000 700000550000 600000 650000 700000

300000

350000

400000

450000

500000

550000

600000

550000 600000 650000 700000-140-133-126-119-112-105-98-91-84-77-70-63-56-49-42-35-28-21-14-70714212835

D E F

Figura 5.2. Anomalia rezidual a gravitii (mGali) pentru:

D. Modelul alctuit pe baza urmtoarelor suprafee de contrast a densitilor : suprafaa topografic, fundamentul cristalin (Polonic,1998), Conrad (Radulescu, 1988), Moho (Martin

et.al., 2005), limita litosfera/astenosfera in conformitate cu datele magneto-telurice(Stnic et al., 1986), ipoteza triplei jonciuni (Besutiu, 2001) E. Modelul alctuit pe baza urmtoarelor suprafee de contrast a densitilor : suprafaa topografic, fundamentul cristalin (Polonic,1998), Conrad (Radulescu, 1988) , Moho (Martin

et al., 2005), limita litosfera/astenosfera (Horvath,1993) ,

F. Modelul alctuit pe baza urmtoarelor suprafee de contrast a densitilor : suprafaa topografic, fundamentul cristalin (Polonic,1998), Conrad (Radulescu, 1988) , Moho (Martin et.al., 2005), limita litosfera/astenosfera (Bielik et al.,2010)

14

Figurile reprezentnd anomaliile reziduale ale gravitii indic prezena - n modelele

n care este luat n considerare grosimea crustei propus de Rdulescu,1988 i

Rdulescu i Diaconescu, 1998 - a unor abateri de maxim i este de asteptat ca prin

introducerea contrastului negativ de mas al cuverturii de sedimente neogene valorile de

maxim ale anomaliilor reziduale s se amplifice. n principiu existena acestor maxime

poate fi pus fie pe seama unui corp de densitate ridicat (scufundat) n regiunea Vrancea

(ex. Wortel i Spakman,2000), posibil a fi zona cristalino-mezozoic, prezent de-a

lungul ntregului lan carpatic i care n zona Vrancea s-ar fi scufundat datorit apariiei

triplei jonciuni instabile n Cretacicul mediu-superior (Besutiu, 2001), fie prin absena

rdcinii crustale pronunate evideniate de modelul propus de Rdulescu,1988 i

Rdulescu i Diaconescu, 1998. Faptul c att profilele DSS Alexandria-Bacau si Galati-

Oradea arat adncimi la Moho cu cel putin 10 km mai mici dect n varianta lui

Rdulescu ct i valorile compilate de ctre Martin et al., 2005 sau calculate de Ivan,

2011 n acord cu rezultatele experimentelor Vrancea 1999 i Vrancea 2001 conduc mai

degrab spre ideea unei rdcini crustale mai puin dezvoltate.

Gradul de complexitate al modelelor a fost crescut prin adugarea efectelor produse

de cuvertura neogen. n acest caz, limitele care definesc lamelele de calcul au fost :

suprafaa topografic

baza Neogenului

suprafaa superioar a fundamentului cristalin

suprafaa Conrad

suprafaa Moho

suprafaa superioar a astenosferei

iar valorile de densitate utilizate, n acord cu densitile medii determinate n capitolul 3

pe carotele mecanice (pentru sedimentele neogene i preneogene) i cu cele utilizate n

lucrri similare din literatur sunt:

2,26 2,51 g/cm3 - pentru sedimentele neogene (valorile medii extreme determinate

pentru marile uniti geologice din arealul studiat (vezi anexa la capitolul 3)

2,60g/cm3 pentru sedimentele pre-neogene

2,75g/cm3 - fundament cristalin

2,87 g/cm3 crusta inferioar

3,2 g/cm3 mantaua litosferic

2.9 g/cm3 astenosfera

Primul pas l-a constituit stabilirea modelului gravimetric 3D al depozitelor neogene

de la curbura Carpailor lund n calcul o densitate constant. Valorile medii ale

densitilor stabilite pentru depozitele neogene, din arealul prezentului studiu variaz

ntre valorile extreme 2,26 g/cm3 (pentru platforma Moesica) i 2,51 g/cm3 (depresiunea

Barladului).

Figura 5.3 prezint modelul gravimetric 3D pentru cele dou valori extreme ale

densitilor medii ale sedimentelor neogene:

15

550000 600000 650000 700000

300000

350000

400000

450000

500000

550000

600000

550000 600000 650000 700000

300000

350000

400000

450000

500000

550000

600000

d=2.26 g/cmc d=2.50 g/cmc

-160 mgal

-150 mgal

-140 mgal

-130 mgal

-120 mgal

-110 mgal

-100 mgal

-90 mgal

-80 mgal

-70 mgal

-60 mgal

-50 mgal

-40 mgal

-30 mgal

-20 mgal

-10 mgal

0 mgal

Figura 5.3. Efectul gravimetric al depozitelor neogene din zona de curbur a avanfosei Carpailor Orientali (contraste de densitate constante). Coordonate sterografice (m) STEREO

70

16

Iar figura 5.4 prezint anomaliile reziduale obinute folosind modelele gravimetrice 3D, construite n cele dou variante anterior enunate:

550000 600000 650000 700000

300000

350000

400000

450000

500000

550000

600000

ADJUD

BARLAD

BRAILA

BRASOV

BUCURESTI

BUZAU

CALARASI

FOCSANI

GALATI

PLOIESTI

SF. GHEORGHETECUCI

TG.SECUIESC

550000 600000 650000 700000

300000

350000

400000

450000

500000

550000

600000

ADJUD

BARLAD

BRAILA

BRASOV

BUCURESTI

BUZAU

CALARASI

FOCSANI

GALATI

PLOIESTI

SF. GHEORGHETECUCI

TG.SECUIESC

-140 mgal-133 mgal-126 mgal-119 mgal-112 mgal-105 mgal-98 mgal-91 mgal-84 mgal-77 mgal-70 mgal-63 mgal-56 mgal-49 mgal-42 mgal-35 mgal-28 mgal-21 mgal-14 mgal-7 mgal0 mgal7 mgal14 mgal21 mgal28 mgal35 mgal

d=2.26 g/cmc d=2.50 g/cmc

Figura 5.4. Anomaliile reziduale ale gravitii rezultate n urma utilizrii celor dou variante de densitate medie : 2,26 g/cm3 pentru platforma Moesic i 2,50 g/cm3 pentru

depresiunea Brladului. Coordonate sterografice (m) STEREO 70

17

Dei din punct de vedere al apartenenei ar fi de ateptat folosirea, pentru cuvertura

neogen din bazinul Focani a densitii medii stabilit pentru estul Platformei Moesice

imaginile anterioare demonstreaz faptul c utilizarea acesteia n modelare determin

obinerea, n zona respectiv a unui deficit de mas mult prea mare. De asemenea se

observ faptul c, exceptnd anumite efecte locale, folosirea unor densiti medii diferite

pentru cuvertura neogen, n fiecare dintre marile uniti geologice, conduce spre

anomalii reziduale mai mici in regiunea respectiva.

Studiul ntreprins n capitolul 3 a artat c, n ciuda marii mprtieri a valorilor

de densitate, pentru fiecare dintre unitile geologice majore, este de ateptat s existe o

anumit variaie a acestora cu adncimea. Etapele urmtoare ale modelrii au luat n

calcul contraste variabile de densitate.

Avnd n vedere faptul c cea mai mare parte a cuverturii sedimentare considerate

este suprapus platformei Moesice, am adoptat, n etapa urmtoare a studiului, ca funcie

de variaie a densitilor cu adncimea pe cea corespunztoare estului platformei

Moesice.Astfel densitile pentru cuvertura neogen au variat cu 0,12 g/cm3/1000m n

felul urmtor :

Treapta de adncime Densitate de referin

0 m 2,06 g/cm3

- 500 m 2,12 g/cm3

-1000 m 2,18 g/cm3

-1500 m 2,23 g/cm3

-2000 m 2,29 g/cm3

-2500 m 2,35 g/cm3

-3000 m 2,41 g/cm3

-3500 m 2,47 g/cm3

-4000 m 2,53 g/cm3

-4500 m 2,59 g/cm3

-5000 m 2,65 g/cm3

-5500 m 2,70 g/cm3

Adncimea maxim de la care au fost disponibile carote pentru determinri de

densiti este aproximativ 5500 de metri, sub aceast adncime, din lips de alte

informaii directe lundu-se n calcul valoarea corespunztoare adncimii de 5500 m.

Figura 5.5. prezint modelul gravimetric 3D al depozitelor neogene din zona de curbur

a avanfosei Carpailor Orientali n ipoteza unor contraste de densitate variabile dup

0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00

0 m

- 500 m

-1000 m

-1500 m

-2000 m

-2500 m

-3000 m

-3500 m

-4000 m

-4500 m

-5000 m

-5500 m

ad

an

cim

ea

densitate de referinta (g/cm3)

18

legea de variaie caracteristic Platformei Moesice precum i anomalia rezidual n

aceeai ipotez.

Folosirea unei variaii a densitilor cu adncimea, n ciuda aproximrilor pe care

le introduce, pare a funciona mai bine n vederea obinerii unor rezultate mai apropiate

de realitate pentru zona de maxim afundare a bazinului Focani.

Pe baza studiului cinematicii unor falii din Carpaii de curbur, unii autori (ex.

Lzrescu, 1972) au emis ipoteza avansrii spre NW a forlandului din zona de Curbur

deducnd chiar i valoarea ratei de avansare ntr-un trecut geologic nu prea ndeprtat

(Pliocen) (Lzrescu i Popescu, 1984).

Ideea a fost preluat i de ali autori (ex. Sndulescu, 1978; 1984). De aceast

avansare, s-ar putea lega i activitatea seismic din zona Vrancea (ex. Roman, 1970;

Constantinescu i Enescu, 1984; Constantinescu et al, 1976).

Ca urmare a fenomenelor legate de rifting-ul care a provocat deschiderea

bazinului de vest al Mrii Negre (Besutiu i Zugrvescu 2002, 2004 a,b), precum i

avansarea ulterioar spre NW a forlandului din zona de curbur, trebuie artat c se

pleac de la premiza conform creia crusta generat ca urmare a acestui fenomen s-a

acomodat n condiii diferite n diversele sectoare din faa Carpailor, funcie de

geometria contactului ntlnit: n Carpaii Orientali, crusta mpins dinspre Marea Neagr

a ntlnit suprafaa nclinat a contactului extern al zonei Tornquist-Teisseyre i a intrat

ntr-o subducie oblic de care se leag probabil vulcanismul din M-ii Harghita de Sud n

timp ce n faa Carpailor Meridionali, crusta mpins spre NW a ntlnit suprafaa

vertical a faliei Trans-Getice (TGF) i neputndu-se subduce a produs un proces de

flambaj ( lithosphere buckling ) reflectat de minimul minimorum gravimetric care

apare n faa i nu sub catena constituit din cei mai nali muni din Romnia.

19

550000 600000 650000 700000

300000

350000

400000

450000

500000

550000

600000

ADJUD

BARLAD

BRAILA

BRASOV

BUCURESTI

BUZAU

CALARASI

FOCSANI

GALATI

PLOIESTI

SF. GHEORGHETECUCI

TG.SECUIESC

550000 600000 650000 700000

300000

350000

400000

450000

500000

550000

600000

ADJUD

BARLAD

BRAILA

BRASOV

BUCURESTI

BUZAU

CALARASI

FOCSANI

GALATI

PLOIESTI

SF. GHEORGHETECUCI

TG.SECUIESC

-160 mgal

-135 mgal

-110 mgal

-85 mgal

-60 mgal

-35 mgal

-10 mgal

-140 mgal

-130 mgal

-120 mgal

-110 mgal

-100 mgal

-90 mgal

-80 mgal

-70 mgal

-60 mgal

-50 mgal

-40 mgal

-30 mgal

-20 mgal

-10 mgal

0 mgal

10 mgal

20 mgal

30 mgal

40 mgal

Figura 5.5. Efectul gravimetric al depozitelor neogene din zona de curbur a avanfosei Carpailor Orientali n ipoteza unor contraste de densitate variabile dup legea de variaie

caracteristic Platformei Moesice (stnga) i anomalia rezidual n aceeai ipotez (dreapta). Coordonate sterografice (m) STEREO 70

20

Am presupus c, n aceste condiii, n zona frontal, supus n msura cea mai

mare fenomenului de mpingere, sedimentele, att pe ansamblul lor dar n special cele

neogene, este posibil s aib densiti mai mari. Acest lucru a fost confirmat de studiul

petrografic ntreprins n capitolul 3 (pentru depresiunea Brladului) iar pe baza

prelucrarii datelor provenite din forajele amplasate n regiunea frontal a blocului

litosferic cuprins ntre Faliile Peceaneaga - Camena i Intramoesic, imediat la sud de

falia Capidava-Ovidiu (fig.5.6.) au fost obinute urmtoarele distribuii n adncime ale

densitilor medii calculate prin regresie liniar:

Figura 5.6.. Model digital al terenului cu indicarea maximului de adncire a cuverturii neogene i a forajelor luate n

considerare pentru a verifica variaia densitii cu adncimea n ipoteza unei compresiuni difereniate

datorate mpingerii Blocului Mrii Negre ctre Carpai. Coordonate stereografice (m) STEREO 70

21

Pentru regiunea frontala (extremitatea

estic a avanfosei interne) (0,18 g/cm3)

Treapta de adncime Densitate

0 m 2.18g/cm3

-500 m 2,27 g/cm3

-1000 m 2,36 g/cm3

-1500 m 2,45 g/cm3

-2000 m 2,54 g/cm3

-2500 m 2,63 g/cm3

-3000 m 2,71 g/cm3

Pentru depresiunea Barladului

(0,16 g/cm3)

Treapta de adncime Densitate

0 m 2.12g/cm3

-500 m 2,20 g/cm3

-1000 m 2,28 g/cm3

-1500 m 2,36 g/cm3

-2000 m 2,44 g/cm3

-2500 m 2,52 g/cm3

-3000 m 2,60 g/cm3

-3500 m 2,68 g/cm3

-4000 m 2,76 g/cm3

-5000 m 2,9 g/cm3

S-a observat faptul c n aceste regiuni, sub adncimile de 3000-3500 m

densitile medii calculate prin regresie liniar depesc valoarea de 2,7 g/cm3.

Variaia cu adncimea a densitilor sedimentelor neogene din aceste regiuni este

deci diferit de distribuia densitilor din restul platformei Moesice. Studiind

amplasarea izoliniilor de egal grosime a cuverturii neogene, se poate presupune c

aceast lege de variaie a densitilor poate fi valabil de la - 3500 m n jos. Lipsa

informaiilor din foraje sub adncimea de 5000 -5500 m ngreuneaz stabilirea unei

densiti medii pentru sedimentele aflate sub aceast limit, n zona de maxim afundare

a depresiunii Focsani. Sub aceast adncime, singurele informaii de care am beneficiat

au fost distribuiile de densiti, derivate din modelul de viteze furnizat de tomografia lui

Tondi et al.(2009). Conform acestor distribuii, n zona de maxim afundare, la

adncimea de 10 km, densitile sedimentelor variaz n jurul valorii de 2,8 g/cm3.

Pe msura ndeprtrii de aceast regiune, considerat n prezentul studiu de

compresiune maxim, plasndu-ne n continuare n interiorul avanfosei interne (fig.5.7)

dar n apropierea faliei Intramoesice, modul de variaie n adncime al densitilor medii

se schimb, acestea avnd urmtoarea distribuie n adncime (0,1 g/cm3):

22

Treapta de adncime Densitate

0 m 2,17g/cm3

-500 m 2,22 g/cm3

-1000 m 2,27 g/cm3

-1500 m 2,33 g/cm3

-2000 m 2,38 g/cm3

-2500 m 2,43 g/cm3

-3000 m 2,48 g/cm3

-3500 m 2,54 g/cm3

-4000 m 2,59 g/cm3

-5000 m 2,64 g/cm3

-5500 m 2,70 g/cm3

Figura 5.7. Model digital al terenului cu indicarea maximului de adncire a cuverturii neogene i a forajelor luate n

considerare pentru a verifica variaia densitii cu adncimea n ipoteza unei compresiuni difereniate

datorate mpingerii Blocului Mrii Negre ctre Carpai. Coordonate sterografice (m) STEREO 70

23

n aceste condiii, variaia densitilor cu adncimea pe care am considerat-o n

modelare va fi cea din tabelul urmtor iar modelul gravimetric 3D al cuverturii neogene

i anomalia rezidual vor fi prezentate n figura 5.8:

Treapta de adncime Densitate

0 m 2,06 g/cm3

-500 m 2,12 g/cm3

-1000 m 2,18 g/cm3

-1500 m 2,23 g/cm3

-2000 m 2,29 g/cm3

-2500 m 2,35 g/cm3

-3000 m 2,48 g/cm3

-3500 m 2,7 g/cm3

- 4000 m 2,70 g/cm3

-5000 m 2,71 g/cm3

-5500 m 2,74 g/cm3

-10000 m 2,80 g/cm3

-12000 m 2,80 g/cm3

Pe imaginea anomaliei reziduale se poate observa pstrarea configuraiei anomaliei

de minim prezent n zona Carpailori. Intensitatea ei ns, este mult diminuat n zona

avanfosei, apexul anomaliei gravimetrice de minim deplasndu-se spre zona de orogen.

O alt observaie este aceea c prin aplicarea acestei distribuii, n zona de maxim

afundare a depresiunii Focani anomalia de minim se reduce semnificativ.

24

550000 600000 650000 700000

300000

350000

400000

450000

500000

550000

600000

ADJUD

BARLAD

BRAILA

BRASOV

BUCURESTI

BUZAU

CALARASI

FOCSANI

GALATI

PLOIESTI

SF. GHEORGHETECUCI

TG.SECUIESC

550000 600000 650000 700000

300000

350000

400000

450000

500000

550000

600000

ADJUD

BARLAD

BRAILA

BRASOV

BUCURESTI

BUZAU

CALARASI

FOCSANI

GALATI

PLOIESTI

SF. GHEORGHETECUCI

TG.SECUIESC

-160 mgal

-135 mgal

-110 mgal

-85 mgal

-60 mgal

-35 mgal

-10 mgal

-140 mgal

-130 mgal

-120 mgal

-110 mgal

-100 mgal

-90 mgal

-80 mgal

-70 mgal

-60 mgal

-50 mgal

-40 mgal

-30 mgal

-20 mgal

-10 mgal

0 mgal

10 mgal

20 mgal

30 mgal

40 mgal

Figura 5.8. Efectul gravimetric al depozitelor neogene din zona de curbur a avanfosei Carpailor Orientali n ipoteza unor contraste de densitate variabile dup o lege ce ine seama de

existena zonei de compresiune (stnga) i anomalia rezidual n aceeai ipotez (dreapta). Coordonate sterografice (m) STEREO 70

25

Prin cumularea efectului astfel calculat al cuverturii neogene cu cele produse de

corpurile delimitate de suprafeele de separaie : sedimentar pre-neogen - fundament

cristalin, Conrad, Moho, limita litosfer - astenosfer (n cele trei variante prezentate

anterior), corpuri ale cror densiti au fost precizate n modelele anterioare, considernd

structurile orogenului carpatic ca un singur corp cu o densitate medie de 2,60 g/cm3 i

prin extragerea efectului gravimetric calculat din cel observat se obin anomaliile

reziduale din figurile 5.9-5.11.

550000 600000 650000 700000

300000

350000

400000

450000

500000

550000

600000

ADJUD

BARLAD

BRAILA

BUCURESTI

BUZAU

FOCSANI

GALATI

PLOIESTI

TECUCI

TG.SECUIESC

-140 mgal

-130 mgal

-120 mgal

-110 mgal

-100 mgal

-90 mgal

-80 mgal

-70 mgal

-60 mgal

-50 mgal

-40 mgal

-30 mgal

-20 mgal

-10 mgal

0 mgal

10 mgal

20 mgal

30 mgal

40 mgal

Figura 5.9 Anomalia rezidual a gravitii rezultat ca urmare a extragerii efectului gravimetric produs pe suprafaa

de referin de 3000 m de cuvertura neogena aparinnd avanfosei (dup Tarapoanca et al.2003,2004, Paraschiv,

1979a,b, 1997), sedimentele preneogene (2.60 g/cm3) , fundamentul cristalin (Polonic,1998), crusta superioar (

suprafata Conrad dup Radulescu, 1988) ,crusta inferioar ( suprafata Moho dup Martin et al.,2005), manta ( limita

litosfera/astenosfera in conformitate cu datele magneto-telurice, ipoteza triplei jonciuni , Besutiu, 2001) i pentru o

variaie liniara cu adncimea a densitatilor depozitelor neogene diferit pentru zona de maxim afundare (pentru

adncimi sub 3500 m). Coordonate stereografice (m) STEREO 70

26

550000 600000 650000 700000

300000

350000

400000

450000

500000

550000

600000

ADJUD

BARLAD

BRAILA

BUCURESTI

BUZAU

FOCSANI

GALATI

PLOIESTI

TECUCI

TG.SECUIESC

-140 mgal

-130 mgal

-120 mgal

-110 mgal

-100 mgal

-90 mgal

-80 mgal

-70 mgal

-60 mgal

-50 mgal

-40 mgal

-30 mgal

-20 mgal

-10 mgal

0 mgal

10 mgal

20 mgal

30 mgal

40 mgal

Figura 5.10 Anomalia rezidual a gravitii rezultat ca urmare a extragerii efectului gravimetric produs pe

suprafaa de referin de 3000 m de cuvertura neogena aparinnd avanfosei (dup Tarapoanca et al.2003,2004,

Paraschiv, 1979a,b, 1997), sedimentele preneogene (2.60 g/cm3) , fundamentul cristalin (Polonic,1998), crusta

superioar ( suprafata Conrad dup Radulescu, 1988), crusta inferioar ( suprafata Moho dup Martin et al.,2005),

manta ( limita litosfera/astenosfera in conformitate, Horvath, 1993) si pentru o variaie liniara cu adncimea a

densitatilor depozitelor neogene diferit pentru zona de maxim afundare (pentru adncimi sub 3500 m).

Coordonate stereografice (m) STEREO 70

27

550000 600000 650000 700000

300000

350000

400000

450000

500000

550000

600000

ADJUD

BARLAD

BRAILA

BUCURESTI

BUZAU

FOCSANI

GALATI

PLOIESTI

TECUCI

TG.SECUIESC

-140 mgal

-130 mgal

-120 mgal

-110 mgal

-100 mgal

-90 mgal

-80 mgal

-70 mgal

-60 mgal

-50 mgal

-40 mgal

-30 mgal

-20 mgal

-10 mgal

0 mgal

10 mgal

20 mgal

30 mgal

40 mgal

Figura 5.11. Anomalia rezidual a gravitii rezultat ca urmare a extragerii efectului gravimetric produs pe

suprafaa de referin de 3000 m de cuvertura neogena aparinnd avanfosei (dup Tarapoanca et al.2003,2004,

Paraschiv, 1979a,b, 1997), sedimentele preneogene (2.60 g/cm3) , fundamentul cristalin (Polonic,1998), crusta

superioar ( suprafata Conrad dup Radulescu, 1988), crusta inferioar ( suprafata Moho dup Martin et al.,2005),

manta ( limita litosfera/astenosfera in conformitate, Bielik et al, 2010) si pentru o variaie liniara cu adncimea a

densitatilor depozitelor neogene diferit pentru zona de maxim afundare (pentru adncimi sub 3500 m).

Coordonate stereografice (m) STEREO 70

Comparnd imaginile anterioare cu harta tectono structural a regiunii de la

curbura Carpailor (prezentat n capitolul 4) se observ faptul c valoarea densitii

considerat pentru corpul ce descrie Orogenul Carpatic (2,60 g/cm3) este prea mare i c

alturi de avanfosa neogen, este probabil ca i uniti ale moldavidelor s participe la

producerea minimului gravimetric major din aceast zon.

Este de presupus c cea mai mare pondere n realizarea minimului o are pnza de

Tarcu, unitatea cu extinderea cea mai mare la suprafa, limitrof avanfosei. Acesteia i

28

se altur pnza cutelor marginale, situat aproape n totalitate sub prima, precum i

pnza subcarpatica, n special n partea din nordul perimetrului dar care n modelul

meu a fost asimilit cuverturii neogene, pe baza considerentului vrstei sedimentelor din

alctuirea sa.

Cele dou pnze (a cutelor marginale i de Tarcu) datorit similitudinii calitative

i cantitative a coninuturilor litostratigrafice (predominant paleogene) au fost

considerate n prezentul studiu ca un singur corp. n prelucrrile efectuate n capitolul 3

(anexa la tez) a fost pus n eviden mprtierea destul de mare a valorilor de

densitate caracteristice paleogenului. i pentru zona de fli este vizibil o tendin de

cretere a densitilor cu adncimea, dar datorit caracterului alternant al sedimentelor

este destul de greu de impus o anumit expresie de variaie. De aceea am fost nevoit,

ca cel puin pentru moment s iau n considerare o densitate medie pentru ansamblul

alctuit din pnzele mai sus menionate de 2,50 g /cm3 (anexa la tez).

Modelul structural al pnzelor cutelor marginale i de Tarcu a fost construit pe

baza informaiilor obinute din profilele geologice la scara 1 :200.000 (tefnescu et

al.1985), i harta tectonic (Sndulescu, 1984). Suprafaa superioar a corpului a fost

considerat suprafaa reliefului din regiunea de aflorare a acestora, iar suprafaa

inferioar a fost construit, bazndu-m pe constrngerile oferite de profilele geologice

existente.

Figurile 5.12-5.14 prezint efectele gravimetrice calculate prin introducerea n

modelele anterioare a cutele marginale i de Tarcu, pentru o densitate de 2,50 g/cm3.

29

550000 600000 650000 700000

300000

350000

400000

450000

500000

550000

600000

550000 600000 650000 700000

300000

350000

400000

450000

500000

550000

600000

-140

-130

-120

-110

-100

-90

-80

-70

-60

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

Figura 5.12 . Anomalia gravitii (n mgal) (i) observat (n stnga) i (ii) calculat (dreapta) pe suprafaa de referin de 3000 m innd seama de deficitele de mas produse

de cuvertura neogen a avanfosei i pnzelor cutelor marginale i de Tarcau ( limita litosfer/astenosfer in conformitate cu datele magneto-telurice, ipoteza triplei jonciuni ,

Besutiu, 2001). Coordonate stereografice (m) STEREO 70

30

550000 600000 650000 700000

300000

350000

400000

450000

500000

550000

600000

550000 600000 650000 700000

300000

350000

400000

450000

500000

550000

600000

-140

-130

-120

-110

-100

-90

-80

-70

-60

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

Figura 5.13. Anomalia gravitii (n mgal) (i) observat (n stnga) i (ii) calculat (dreapta) pe suprafaa de referin de 3000 innd seama de deficitele de mas produse de

cuvertura neogen a avanfosei i a pnzelor cutelor marginale i de Tarcau ( limita litosfer/astenosfer dup Bielik et. al. 2010). Coordonate stereografice (m) STEREO 70

31

550000 600000 650000 700000

300000

350000

400000

450000

500000

550000

600000

550000 600000 650000 700000

300000

350000

400000

450000

500000

550000

600000

-140

-130

-120

-110

-100

-90

-80

-70

-60

-50

-40

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

Figura 5.2.43. Anomalia gravitii (n mgal) (i) observat (n stnga) i (ii) calculat (dreapta) pe suprafaa de referin de 3000 innd seama de deficitele de mas produse de

cuvertura neogen a avanfosei i pnzele cutelor marginale i de Tarcau ( limita litosfer/astenosfer dup Horvath, 1993). Coordonate stereografice (m) STEREO 70

32

Rezultatele modelrii arat c anomalia de minim calculat, din partea sudic a

regiunii este mai important dect cea observat, lucru ce se poate datora n principiu

mai multor cauze:

- utilizarea pentru zona avanfosei interne (din cauza limitrilor programului de

modelare), pentru primii 3000 de metri, a legii de variaie calculat pentru Platforma

Moesic, ceea ce a presupus folosirea unor densiti mai mici,

- neintroducerea n model a celorlalte pnze carpatice, i n special a Pnzei de

Ceahlu a crei cea mai veche formaiune este descris n literatura de specialitate sub

denumirea de stratele de Sinaia i a crei densitate mare poate diminua din minimul

gravimetric.

Este observabil, n special pentru zona nord vestic a perimetrului, faptul c a fost

folosit o densitate prea mare (2,60 g/cm3), urmnd ca n etape ulterioare ale studiului

modelul s fie dezvoltat prin introducerea unor noi corpuri care s descrie restul pnzelor

carpatice dar i eventualele cuverturi posttectonice. De asemenea una dintre concluziile

studiului este aceea a necesitii rafinrii modelului limitei litosfer/astenosfer, n

ipoteza triplei jonciuni, prin realizarea unor treceri gradate ntre plci i evidenierea

aspectului de graben al zonei Tornquist- Teysseire, pus n eviden de studii magneto-

telurice. i n varianta lui Horvath i n cea a triplei jonciuni minimul suprafeei este

centrat n interiorul triplei jonciuni limitate de TTZ, falia Peceneaga- Camena i Falia

Transgetic.

n afara acestor observaii, morfologia asemntoare dintre anomaliile calculat i

observat vine n sprijinul ideii de a utiliza n procesele de modelare a unor valori

regionale ale densitilor i n special a unor variaii ale acestora cu adncimea.

Capitolul 6 prezint contribuii la realizarea unui model geodinamic al zonei

Vrancea. n acest scop au fost luate n considerare rezultate ale cercetrilor geodezice i

gravimetrice efectuate n decursul timpului n principal pe infrastructura de cercetare

construit n cadrul Institutului de Geodinamic al Academiei Romne.

Astfel, pe parcursul desfurrii proiectului Model spaio temporal privind

deformrile crustei terestre n zone geodinamic active prin integrarea datelor terestre i

spaiale (MODEST) (http://www.geodin.ro/Departments/Besutiu1/index.html ) a fost

oarecum reconsiderat modul de abordare al monitorizrii geodinamice a teritoriului

naional prin crearea unei noi infrastructuri de cercetare, care cuprinde dou reele de

observaie:

o reea de monitorizare regional, capabil de a surprinde dinamica de

ansamblu a regiunii n care se afl zona seismic Vrancea i s pun n eviden

efectele deplasrii unor mase subcrustale de care s-ar putea lega i cutremurele

intermediare vrncene ( figurile 6.1, 6.2) ,

33

o reea de detaliu, localizat strict n aria epicentral, destinat

monitorizrii unor falii active de suprafa pe care s-ar putea nregistra deformri

pre- , co- sau post-seismice(figura 6.3)

. Fig.6.1. Infrastructura de monitorizare regional (coordonate geografice)

.

Adjud

Babadag

BACAU

Barlad

BRAILA

BRASOV

BUCURESTI

BUZAU

CALARASI CONSTANTA

FOCSANI

GALATI

Harsova

MIERCUREA CIUC

Negresti

PLOIESTI

Rm. Sarat

Slanic

SLOBOZIA

Sulina

Tg. Secuiesc

TULCEA

Urziceni

VASLUI

ADJUD

FOCSANIINTORSURA BUZAULUI

LEPSA

LUNCAJARISTEI (SIRIU)

NEREJU

PATIRLAGELE

TIRGU OCNA

TIRGU SECUIESC

VIDRA

BECENI

BUZAU

Fig.6.2. Infrastructura regional din zona geodinamic-activ Vrancea (detaliu)

34

Fig.6.3. Amplasarea micropoligonului de geodinamic nr.1 (Valea Srii Vrncioaia-Tulnici) mpreun cu

topografia regiunii

Reeaua naional de monitorizare geodinamic creat de IGAR n vederea

observrii sistematice combinate (gravimetrice i geodezice) a dinamicii marilor

compartimente litosferice (placa Intra-alpin, microplaca Moesic i placa Est-

European) acoper contactele dintre aceste compartimente cu patru profile: Mangalia

Constana - Cogealac - Tulcea peste falia Peceneaga-Camena ; Slatina Bbeni

Rmnicu Vlcea Brezoi Sibiu Alba Iulia peste falia Trans-Getic; Reghin Toplia,

Bicaz Piatra Neam Roman Negreti peste zona Tornquist Teysseire i Focani

Vidra Lepa Tg-Secuiesc care traverseaz zona Vrancea. n regiunea epicentral

Vrancea exist i o micro-reea regional de 13 staii, sprijinit pe vechi locaii ale

reelei gravimetrice de ordinul II a Romniei. Pentru conectarea reelelor la reeaua

naional de referin de ordinul II au fost prevzute legturile gravimetrice cu staiile de

gravitate absolut (Cluj Napoca i Constana) din reeaua european UNIGRACE.

Ca i n cazul reelei naionale, n staiile reelei de detaliu, respectiv

micropoligonul de geodinamic Valea Srii-Tulnici Vrncioaia, se realizeaz o

monitorizare combinat gravimetric i geodezic. Amplasarea reperilor de nivelment i

a plitelor gravimetrice s-a fcut n funcie de situaia geologic i geodinamic cunoscut

n prezent pentru a-i feri de instabiliti locale ale suprafeei de observaie (alunecri de

teren, prbuiri), fenomene care nu fac obiectul monitorizrii geodinamice din regiune.

35

Schiele de amplasare a reperilor de nivelment din acest micropoligon sunt

prezentate de Zlgnean et al. 2001, 2006. Lungimea total a liniilor de nivelment din

micropoligon este de 40 km, cu o acoperire medie de 1 reper de nivelment/km. n

apropierea fiecrui reper de nivelment a fost construit i o plit gravimetric (un

paralelipiped din beton de 50 cm x 50 cm x 30 cm care confer condiii de

reproductibilitate a rezultatelor msurrilor) pe care se realizeaz observaii gravimetrice

repetate de nalt precizie, o parte dintre plite fiind dublate in decursul timpului ca

urmare a lucrrilor de modernizare (lrgire) a drumului naional Focsani Tg. Secuiesc

(fig.6.4.)

Fig. 6.4.Aspectul amplasrii reperului gravimetrico-geodezic T015a. Vedere ctre SE. Sgeata alb marcheaz

poziia reperului. Vechea locaie (T015) apare marcat de o sgeata galben. Borna DTM este marcat de o sgeat

roie

Noile plite gravimetrice, fa de cele realizate anterior, destinate exclusiv observaiilor de

gravitate, sunt prevzute n partea central cu un dispozitiv care s permit i realizarea

operaiunilor de nivelment.

Determinrile geodezice au constat att n efectuarea de nivelment geometric de nalt

precizie ct i GPS. Ca i aparatur au fost utilizate pentru nivelment nivele Zeiss Ni007

(0.7 mm/km d.n), nivele digitale tip Leica DNA03 (0.3 mm/km d.n), tolerana admis

n determinarea diferenelor de nivel fiind de 1 mm/km.d.n. Msurtorile satelitare

(GPS) au fost executate iniial (pn n 2005) cu ajutorul unei aparaturi GPS marca

Dassault Sercel SCORPIO 6002 SK, Dassault Sercel SCORPIO 6002 MK cu

36

posibilitatea de efectuare a msurtorilor prin metoda static (n special pentru

determinri planimetrice) i mai recent (2006-2008) cu receptoare Trimble 4000 SSE i

antene GPS Trimble.

Msurtorile au fost efectuate pe piloni speciali, proiectai i construii de IGAR,

prevzui cu dispozitive de centrare forat a antenei (Beuiu et al, 2008) n reeaua

geodinamic regional format din cele patru traverse prezentate anterior. Sesiunile de

observaii au avut durata de minim 24 de ore cu intervale de observare de 30 secunde.

Aparatura a permis recepia datelor de la sateliii NAVSTAR GPS (SUA) i

GLONASS (Rusia).

n determinrile gravimetrice au fost utilizate dou tipuri de gravimetre. Iniial

msurtorile au fost efectuate cu ajutorul gravimetrului LaCoste & Romberg model D

seria 214, proprietatea Institutului Geologic al Romniei. Instrumentul este creditat cu o

sensibilitate de 10-8

m/s2 (1 Gal) i un drift linear apropiat de zero. Ulterior a fost

utilizat instrumentul Scintrex CG5 AUTOGRAV (proprietatea IGAR), aparinnd

ultimei generaii de gravimetre relative, care a nlocuit gravimetrele L&R, scoase din

fabricaie. Performanele acestui instrument sunt urmtoarele : domeniul de msur 8000

mGal, sensibilitate 0.001 mGal, drift liniar < 0.02 mGal/zi, posibilitatea de nregistrare

automat a rezultatelor.

n vederea punerii n eviden a variaiilor nemareice ale gravitii pe principalele

contacte litosferice de pe teritoriul Romniei au fost transferate, cu ajutorul unui

gravimetru relativ valori de gravitate absolut att din reeua gravimetric naional de

referin (care furnizeaz valori valabile pentru epoca 1980) ct i din reeaua european

UNIGRACE (furniznd valori pentru epoca 2000). Compararea acestor valori descrie

astfel evoluia gravitii ntr-un interval de cca 20 de ani. Experimentul a pus n eviden

o variaie distinct semnificativ a valorilor gravitii n cele trei compartimente separate

de marginile litosferice amintite anterior ceea ce conduce spre ideea unor procese

geodinamice diferite pentru fiecare dintre compartimentele litosferice respective

(Fig.6.5.).

37

Tulcea

Babadag

Cogealac

Constanta

Mangalia

Turda

Aiud

Alba Iulia

Sibiu

Brezoi

Rimnicu ValceaBabeni

Slatina

Caracal

Re

gh

in

To

pli

ta

Tu

lgh

es

Bic

az

Pia

tra

Ne

am

t

Ro

ma

n

Ne

gre

sti

48.00

47.00

46.00

45.00

44.00

20.00 21.00 22.00 23.00 24.00 25.00 26.00 27.00 28.00 29.00 30.00

200 gals1

2

3

TTZ

TGFPCF

Fig.6.5. Variaiile nemareice ale gravitii pe cele trei contacte litosferice de pe teritoriul Romniei (dup Beuiu et

al., 2005, 2006) (coordonate geografice)

n plus, rezultatele nivelmentului de nalt precizie, ), repetat la intervale de timp

cuprinse ntre 16 i 24 ani , pe linii ale reelei de nivelment de ordinul I care traverseaz

cele trei margini de plac (Suceava Coldu pentru TTZ, Mangalia Tulcea pentru

PCF, Piatra Olt Apahida, Piatra Olt -Turnu Rosu, T.Rou Vinu de Jos, Vinu de Jos

Apahida pentru TGF evideniaz la rndul lor deformri crustale distincte de o parte i

alta a contactelor litosferice menionate, ceea ce ntrete ipoteza unor margini de plac

active pe teritoriul romnesc (fig. 6.6.).

38

280000 300000 320000 340000 360000 380000 400000 420000

-6

-4

-2

0

mm

/an

COF PCFMoP EEP

320000 340000 360000 380000 400000 420000 440000 460000 480000 500000 520000 540000 560000

-4.0

-2.0

0.0

2.0

4.0

mm

/an

TGF STF IaPMoP

440000 460000 480000 500000 520000 540000 560000 580000

0

1

mm

/an

TTZIaP EEP

Fig.6.6. Vitezele de deformare vertical nregistrate pe cele trei geo-traverse calculate pe baza msurtorilor de

nivelment de ordinul I, efectuate de DTM i IGFCOT la intervale de timp cuprinse ntre 16 i 24 ani (dup Beuiu

et al., 2005, Besutiu et al., 2006, Besutiu i Zlgnean, 2006). Primele 2 profile sunt orientate S-N, cel de-al treilea

este orientat V-E iar distantele sunt exprimate n metri folosind coordonatele stereografice.

Pentru studiul variaiilor nemareice ale gravitii din Vrancea au fost utilizai att

pilatrii ai reelei naionale de geodinamic situai n zona de la curbura Carpailor

Orientali (geotraversa Rstoaca - Snzieni) ct i microreeaua gravimetric local din

aria epicentral (fig.6.7.)

39

20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

48

47

46

45

44

Adjud

Aiud

ALBA IULIA

ALEXANDRIA

ARAD

Babadag

BACAU

BAIA MARE

Bicaz

Barlad

BISTRITA

Borsa

BRAILA

BRASOV

Brezoi

BUCURESTI

BUZAU

Calafat

CALARASI

Campeni

Campulung M

CLUJ-NAPOCA

CONSTANTACRAIOVA

Deta

DEVA

Dragasani

Darabani

Fagaras

Filiasi

FOCSANI

GALATI

GIURGIU

Hateg

Hirlau

Harsova

IASI

Mangalia

MIERCUREA CIUC

Nasaud

Negresti

Oltenita

ORADEA

Oravita

Orsova

Petroseni

PIATRA NEAMT

PITESTIPLOIESTI

Radauti

Reghin

RESITARm. Sarat

RM VILCEA

Roman

SATU MARE

Saveni

SIBIU

Sighisoara

Slanic

SLATINA

SLOBOZIA

SUCEAVA

Sulina

TIMISOARA

TG. JIU

TG. MURES

Tg. Neamt

Tg. Secuiesc

Toplita

TULCEA

Turda

Urziceni

Vascau

VASLUI

ZALAU

Zimnicea

Adjud

Aiud

ALBA IULIA

ALEXANDRIA

ARAD

Babadag

BACAU

BAIA MARE

Bicaz

Barlad

BISTRITA

Borsa

BRAILA

BRASOV

Brezoi

BUCURESTI

BUZAU

Calafat

CALARASI

Campeni

Campulung M

CLUJ-NAPOCA

CONSTANTACRAIOVA

Deta

DEVA

Dragasani

Darabani

Fagaras

Filiasi

FOCSANI

GALATI

GIURGIU

Hateg

Hirlau

Harsova

IASI

Mangalia

MIERCUREA CIUC

Nasaud

Negresti

Oltenita

ORADEA

Oravita

Orsova

Petroseni

PIATRA NEAMT

PITESTIPLOIESTI

Radauti

Reghin

RESITARm. Sarat

RM VILCEA

Roman

SATU MARE

Saveni

SIBIU

Sighisoara

Slanic

SLATINA

SLOBOZIA

SUCEAVA

Sulina

TIMISOARA

TG. JIU

TG. MURES

Tg. Neamt

Tg. Secuiesc

Toplita

TULCEA

Turda

Urziceni

Vascau

VASLUI

ZALAU

Zimnicea

48

47

46

45

44

20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

48

47

46

45

44

20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

P1

02

P1

03

P1

04

P1

15

P1

16

P105

P106

P107

P108

P109

P101

P114

P113

P112

P111

P110

P1

17

P1

18

P1

19

P1

20

P1

21

P1

22

400000

420000

440000

460000

480000

500000

520000

540000

560000 580000 600000 620000 640000 660000 680000 700000

ADJUD

BECENI

BUZAU

FOCSANIINTORSURA Buzaului

LEPSA

LUNCA JARISTEI

NEREJU

PATIRLAGELE

RIMNICU S.

TIRGU OCNA

TIRGU SECUIESC

VIDRA 51.929

11.586

0.630

v1

v2

v3

v4

v5

0.000

0.000

0.000

0.000

Fig.6.7. Amplasarea reelei de monitorizare a variaiilor nemareice ale gravitii n zona Vrancea i variaia

gravitii pe laturile reelei ntr-un interval de 20 ani (dup Besutiu et al.,2008, Zlgnean i Beuiu, 2008)

(coordonate stereografice STEREO 70)

Variaia nemareic a gravitii n zona de curbur a Carpailor Orientali obinut prin

procedeul prezentat anterior n acest capitol este ilustrat n figura 6.8.

40

Fig. 6.8. Variaia nemareic a gravitii n zona de curbur a Carpailor Orientali ntr-un interval de aproximativ 20

ani (dup Beuiu et al, 2008, Zlgnean i Beuiu, 2008)

Din datele de observaie a fost apoi eliminat efectul produs de deformarea crustei terestre

prin aplicarea unei corecii de elevaie cu ajutorul gradientului vertical normal al

gravitii (-0.3086 mGali/m) pe baza variaiilor de altitudine (fig.6.9) constatate n

cadrul proiectului CERGOP (Dinter et al., 2001, Ghiu, 2003).

-0.153

-0.034

-0.042

-0.001

-0.015

-0.210

-0.044

-0.034

-0.006

-0.247

-0.035

-0.110

Adjud

BACAU

Baicoi

Baile Tusnad

Balan

Beresti

Bicaz

Barlad

Boldesti

BRAILA

Breaza

Buhusi

BUZAUCampina

Comanesti

Covasna

Faurei

FOCSANI

GALATI

Gheorghieni

Husi

Intorsura Buzaului

Macin

Marasesti

Mizil

Moinesti

Moreni

Negresti

Odobesti

Panciu

PIATRA NEAMT

PLOIESTI

Plopeni

Rm. Sarat

Roman

Sacele

SF. GHEORGHE

Slanic

Slanic Moldova

TecuciTg. Bujor

Tg. Ocna

Tg. Secuiesc

Urlati

Valenii de Munte

VASLUI

PCF

TGF

TTZ

47

46

45

26 27 28

-0.33 mgal

-0.32 mgal

-0.31 mgal

-0.3 mgal

-0.29 mgal

-0.28 mgal

-0.27 mgal

-0.26 mgal

-0.25 mgal

-0.24 mgal

-0.23 mgal

-0.22 mgal

-0.21 mgal

-0.2 mgal

-0.19 mgal

-0.18 mgal

-0.17 mgal

-0.16 mgal

-0.15 mgal

-0.14 mgal

-0.13 mgal

micropoligonul nr. 1

41

BABU

BALT

BERE

BUCU

CATE

CHEI

CIRT

CLEJ

FELD

FUND

GARO

GRUI

GURA

IASI

IAZU

INDE

LUPS

MACI

MAGU

MANA

MIHA

MOIN

NADE ODOR POGA

POTO

TAZL

TOPA

TUSN

TUTA

UDUP

VOSL

VRAN

VTRA

ZABA

-0.041

-0.001

0.039

0.080

0.184

0.019

0.012

0.088

0.116

0.115

-0.005

0.012

0.022

0.002

0.060

0.105

-0.025

0.017

0.017

-0.014

0.069

0.119

0.036

0.009

0.131 -0.020 m

-0.010 m

0.000 m

0.010 m

0.020 m

0.030 m

0.040 m

0.050 m

0.060 m

0.070 m

0.080 m

0.090 m

0.100 m

0.110 m

0.120 m

0.130 m

0.140 m

0.150 m

0.160 m

0.170 m

Fig.6.9.. Deformarea pe vertical a crustei evideniat n cadrul proiectului CERGOP (nregistrat n intervalul

1997-2000) (prelucrare dup Dinter et al., 2001, Ghiu, 2003) 1. Staii din reteaua CERGOP( acronim i

deformarea pe verticala nregistrata n perioada luat n considerare) 2. Linia de egal deformaie pe vertical

nregistrat n perioada 1997 - 2000

Dup aplicarea reducerilor mai sus menionate, n ciuda unei micorri a amplitudinii

anomaliei gravitii se constat meninerea morfologiei acesteia precum i concentrarea

intensitii maxime a variaiei nemareice pe aria epicentrelor seismelor de adncime

intermediar (fig.6.10).

CHEI 1 0.06 2

0.080

42

580000 600000 620000 640000 660000

400000

420000

440000

460000

480000

500000

520000

540000

adjud_od.2

beceni_od.2

buzau_od.2

lepsa_od.2

nereju

patarlagele_od.2

rm. sarat_od.2

siriu_od.2

tg.ocna_od.2

vidra_od.2

0.088

0.115

0.060

0.036

0.131

-0.410

-0.390

-0.370

-0.350

-0.330

-0.310

-0.290

-0.270

-0.250

-0.230

-0.210

-0.190

-0.170

mgal

0 20000 40000 60000 80000 100000

0.040

0.060

0.080

0.100

De

for

ma

re

a

ve

rti

ca

la

(m

m)

0 20000 40000 60000 80000 100000

500

1000

To

po

gr

afi

a

(m)

0 20000 40000 60000 80000 100000

0.020

0.040

0.060

0.080

0.100

gr

av

ita

tea

(mg

al)

Fig.6.10.. Variaia nemareic a gravitii dup extragerea efectelor deformrii crustale i deformarea crustal

vertical n regiunea epicentral vrncean (dup Besutiu et al.,2006, 2007, 2008) 1, staii geodezice CERGOP

pentru studiul deformarii crustei terestre; 2, puncte de observaie gravimetrice; 3,izolinii marcnd deformarea vertical a

crustei terestre (n mm); 4, poziia seciunii interpretative; 5, epicentre de seisme intermediare (Mw>3)

Determinrile de nivelment de nalt precizie au fost executate, n decursul

timpului, n cadrul micropoligonul de geodinamic nr. 1 (Tulnici-Valea Srii-

Vrncioaia) i au pus n eviden existena unor deformri verticale semnificative ale

crustei terestre n aceast regiune aflat n imediata vecintate a ariei epicentrale din

regiunea Vrancea ( ex. Zlgnean (Fril) et al., 1995,1996,1997,1998, Zlgnean et al,

2001, Lrinczi et al, 1997, Lrinczi et al., 2001, Besutiu et al., 2003-2005, Besutiu et al.,

2006-2008).

Fig. 6.11. prezint deformarea crustei nregistrat n intervalul iulie 2007- iulie

2008 comparativ cu relieful zonei, subliniind existena un regim evolutiv distinct n

partea de nord n raport cu cea de sud a micropoligonului precum i o subsiden

progresiv ctre SE.

1 0.06 3 5

2 4

43

Fig. 6.11. Corelarea deformrilor crustale din perioada 2007-2008 cu relieful regiunii investigate.

Dirijarea predominant SE a subsidenei pare a se datora plasrii micropoligonului

pe flancul NW al arealului seismic activ, caracterizat de subsidena datorat

scufundrii/ntinderii corpului seismogen demonstrat gravimetric.

O dovad puternic n sprijinul acestui model o constituie experimentul care a surprins

un cutremur semnificativ (Mw=6.0,octombrie 2004) i cnd au fost ntreprinse dou

campanii de nivelment, nainte i dup evenimentul respectiv (Fig. 6.12.).

44

Fig.6.12. Deformare crustal post-seismic n micropoligonul de geodinamic nr. 1 nregistrat cu ocazia unui

seism semnificativ (avnd Mw=6.0, octombrie 2004)

Tendina de subsidena maxim este orientat tot spre epicentrul seismului, situat

de data aceasta ctre SW n raport cu micropoligonul.

Un model interpretativ 2D (Beuiu i Zlgnean, 2006) creat pentru regiunea

Vrancea lua n considerare drept surs a anomaliei nemareice a gravitii un deficit de

mas a crui limit superioar se afl la adncimea de 10 km i care se extinde n

adncime pe toat grosimea crustei. Aceste idei iniiale au fost preluate pentru

realizarea unei modelri numerice 3D a surselor care provoac variaia nemareic a

gravitii. Ea a fost efectuat cu ajutorul programului GM-SYS 3D rulat de pe platforma

OASIS ( GEOSOFT).

Geometria i densitatea iniial a corpului n care apare deficitul de mas a fost

derivat att din repartiia cutremurelor intermediare ct i din modelul de viteze furnizat

de tomografia lui Tondi et al. (2009).

Modelul obinut este prezentat sub form tomografic n figurile 6.13, 6.14, 6.15.

45

10 kmd< 2.85 g/cmc

35 km

15 km

20 km

d< 2.85 g/cmc

d< 3.00 g/cmc

d< 3.50 g/cmc

45 kmd >3.40 g/cmc

70 km

d> 3.55 g/cmc

100 kmd> 3.60 g/cmc

-0.36

-0.34

-0.32

-0.3

-0.28

-0.26

-0.24

-0.22

-0.2

-0.18

-0.16

-0.14

-0.12

mgali

150 km

d> 3.60 g/cmc

Fig.6.13. Geometria i densitatea corpului luat n considerare n procesul de modelare (contur cu linie de culoare

alb) la diverse adncimi, figurat mpreun cu variaia nemareic observat a gravitii (punctele negre marcheaz

hipocentrele cutremurelor din zona respectiv de adncime)

46

A

A'B

B'

10 km

15 km

20 km

35 km

45 km

70 km

100 km

150 km

2.4g/ccm

2.5g/ccm

2.6g/ccm

2.7g/ccm

2.8g/ccm

2.9g/ccm

3g/ccm

3.1g/ccm

3.2g/ccm

3.3g/ccm

3.4g/ccm

3.5g/ccm

3.6g/ccm

3.7g/ccm

3.8g/ccm

3.9g/ccm

4g/ccm

Fig. 6.14. Geometria corpului luat n calcul la modelare figurat pe imaginile reprezentnd distribuia de densiti n

adncime (dup Tondi et al.,2009)

47

0 20000 40000 60000 80000

Distanta (m)

-150000

-140000

-130000

-120000

-110000

-100000

-90000

-80000

-70000

-60000

-50000

-40000

-30000

-20000

-10000

Adan

cim

ea

(m

)0 20000 40000 60000 80000 100000

Distanta (m)

-150000

-140000

-130000

-120000

-110000

-100000

-90000

-80000

-70000

-60000

-50000

-40000

-30000

-20000

-10000

Ad

an

cim

ea

(m

)

A - A' B - B'

Fig.6.15.. Distribuia n adncime a densitailor (dup Tondi et al., 2009).

Dup etape succesive de modelare, n final a fost luat n considerare, un deficit de

densitate de - 0,00001g/cm3, deficit aplicat numai gridurilor aflate deasupra adncimii de

45 km, deci prii crustale a corpului.

Principalii parametri ai acestei modelri sunt:

- deficitul de densitate general: 10-5 g/cm3,

- geometria corpului modelat este neregulat, cu aspect cvasi-izometric

- faa superioar a corpului se afl la aproximativ 12 km de suprafa, adic la baza

pnzelor carpatice (Stnic et al, 1986), care poate fi considerat ca plan de

decuplare mecanic

- baza corpului este situat la cca 45 km adncime

Densitatea sporit a prii inferioare a corpului (la o adncime mai mare de 45 km)

poate fi explicat ca o consecin a fenomenului de eclogitizare a crustei inferioare ca

urmarte a scufundrii n mantaua superioar.

In acest fel se creaz o for gravitaional care trage n jos compartimentul crustal de

deasupra, provocnd o ntindere. Ca urmare a ntinderii are loc o cretere de volum, care,

n condiiile conservrii masei determin o scdere a densitii

Lund n considerare deficitul de densitate determinat prin simularea variaiei nemareice

a gravitii pe un interval de 20 ani (-0.00001 g/cmc), modelul pare s indice a rat de

ntindere a corpului de circa 6 - 7 mm/an.

Figura 6.16. prezint un model 3D al fenomenului menionat.

48

6.16. Modelare numeric 3D a procesului de alungire a segmentului litosferic activ sub propria greutate, datorit

densificrii crustei inferioare prin eclogitizare

49

Concluzii

Aa cum am prezentat n introducerea lucrrii, zona Vrancea prin particularitile

sale seismice i tectonice deosebite, prin amplasarea sa in apropierea unor centre

economice i sociale importante dar i prin concentrarea n regiune a numeroase studii

pluridisciplinare poate fi considerat un adevrat laborator de geodinamic. Dei alturi

de multitudinea de studii seismologice, seismice de refracie sau de reflexie, tomografii

seismice, geodezice - n special msurtori GPS, electromagnetice exist i cteva studii

gravimetrice i modelri regionale (Ioane D i Ion D. 2005, Lillie et al., 1994, Sperner et

al, 2004, Hackney at al.,2002) se simea totui lipsa unei abordri de mai mare detaliu

pentru aceast regiune. n acest scop au fost sistematizate i prelucrate valorile de

densiti obinute pe carote mecanice prelevate din foraje amplasate n perimetrul de

studiu (figura 3.1). Au fost stabilite densiti medii pe vrste pentru fiecare dintre marile

uniti geologice din regiune. Larga variaie lito-stratigrafic a carotelor pe care s-au

fcut determinrile de densitate i informaia incomplet sau inexact referitoare la

diagnosticarea lor petrografic i stratigrafic determin o mprtiere semnificativ a

valorilor de densitate, ceea ce ngreuneaz considerabil stabilirea unei expresii analitice a

variaiei densitii cu adncimea, utilizabil eventual n cadrul procesului de modelare.

ntr-o tentativ de soluionare a problemei, s-a recurs la medierea densitilor pe pachete

de 100 m grosime i calcularea prin regresie liniar a tendinei de variaie a acestor

densiti medii cu adncimea pentru fiecare dintre unitile geologice majore din arealul

studiat. Din pcate, statistica insuficient pe care se bazeaz analiza, cu un numr mult

mai mic de carote disponibil pentru rocile paleogene, mezozoice i paleozoice , nu a mai

permis ntotdeauna stabilirea unor expresii analitice clare, ca n cazul depozitelor

Neogenului. Ca i n cazul densitilor medii ale rocilor de diferite vrste s-a remarcat i

n cazul variaiei cu adncimea a densitilor obinerea unor expresii analitice i deci ale

unor variaii cu adncimea a densitilor diferite n fiecare dintre marile uniti geologice

din regiune.

Construcia modelelor de simulare gravimetric 3D a plecat de la principiul

trecerii dinspre general spre particular, de la simplu la complex. Astfel primele variante

constructive au luat in calcul existena contrastelor de densitate majore existente ntre

crust (separat la rndul su n crust superioar i inferioar), mantaua litosferic i

astenosfer, fiind ulterior introdus fundamentul cristalin. Unele dintre suprafeele de

separaie au fost luate n considerare i realizat modelarea n diferite variante propuse de

diveri autori, rezultatele fiind comparate ntre ele.

Variantele intermediare ale modelrii au inclus efectul produs de cuvertura

neogen lund n considerare succesiv, ipotezele unor densiti medii constante, i a unor

variaii ale densitilor cu adncimea. Ca un element de noutate, este introdus n

modelare o variaie mai rapid a densitilor cu adncimea n zona numit n prezenta

lucrare de maxim compresiune ce corespunde spaial cu amplasarea izoliniilor de

egal adncime de sub 3500 de metri ale cuverturii neogene.

50

Variantele finale ale modelrii au pornit de la premiza participrii la minimul

gravimetric din anomalia Bouguer, alturi de cuvertura sedimentar neogen, i a unor

uniti aparinnd moldavidelor, mai exact pnza de Tarcu, cu extinderea cea mai mare

la suprafa limtrof avanfosei dar i pnza cutelor marginale, situat aproape n

totalitate sub prima. Pnza subcarpatica, n special n partea din nordul perimetrului, n

modelul meu a fost asimilit cuverturii neogene, pe baza considerentului vrstei

sedimentelor din alctuirea sa. Cele dou pnze predominat paleogene au fost considerate

ca un singur corp a crui densitate, pe baza studiului petrografic intreprins a fost

considerat 2,50g/cm3. Rezultatele finale ale modelrii din prezentul studiu par, n

opinia autoarei, promitoare, deschiznd drumul unor rafinri ulterioare ale modelelor

prin introducerea i a celorlate pnze ale orogenului carpatic ca i corpuri separate dar i

prin mbuntirea modelului limitei litosfer/astenosfer, n ipoteza triplei jonciuni,

prin realizarea unor treceri gradate ntre plci i evidenierea aspectului de graben al

zonei Tornquist-Teysseire. i n varianta lui Horvath i n cea a triplei jonciuni minimul

suprafeei este centrat n interiorul triplei jonciuni limitate de TTZ, falia Peceneaga-

Camena i Falia Transgetic.

Plecnd de la conceptul triplei jonciuni instabile de tip FFT (transformare-transformare-

compresiune), ce presupune existena unui segment litosferic central, sub forma unei

prisme triunghiulare, mpins n jos n mantaua superioar de forele care acioneaz cele

trei plci existente n areal, au fost trecute n revist att determinrile geodezice ct i

cele gravimetrice realizate pe parcursul ultimilor ani n reelele de monitorizare regional

i local, din zona Vrancea. Au fost puse n eviden, prin determinri geodezice i

gravimetrice contactele dintre cele trei plci. De asemenea a fost monitorizat cu succes

dinamica pe vertical prin msurtori repetate de nivelment de nalt precizie.

Determinrile gravimetrice i geodezice par a veni n sprijinul ideii c tripla jociune este

activ n prezent. Modelarea numeric a variaiilor nemareice ale gravitii