Home >Documents >Zona geodinamic activa Vrancea

Zona geodinamic activa Vrancea

Date post:24-Nov-2015
Category:
View:50 times
Download:3 times
Share this document with a friend
Description:
Vrancea
Transcript:
  • 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

of 59/59
UNIVERSITATEA DIN BUCUREŞTI FACULTATEA DE GEOLOGIE ŞI GEOFIZICĂ DEPARTAMENTUL DE GEOFIZICA ZONA GEODINAMIC ACTIVĂ VRANCEA, LABORATOR NATURAL DE GEODINAMICĂ Rezumatul tezei de doctorat Doctorand, Conducător ştiinţific, Frăţilă (Zlăgnean) Luminita Daniela Prof.univ.dr.ing Marian Ivan Bucureşti, 2011
Embed Size (px)
Recommended