Pasivní seismické experimenty – sondy do hlubin Země

Země je dynamická planeta, v jejímž nitru probíhá řada turbulentních procesů. Při četných zemětřeseních se uvolňuje energie, která se nahromadila v litosférických deskách, unášených pohybující se plastickou astenosférou. Seismické vlny vyzářené z ohnisek zemětřesení na své cestě „rentgenují“ zemské nitro a přinášejí nám tak unikátní informaci o jejím složení, struktuře a vlastnostech. Jejich zkoumání nám umožňuje modelovat strukturu i děje probíhající v Zemi, pochopit její dynamiku, a tak v budoucnosti dospět k možnosti předpovídání zemětřesení s dostatečnou přesností v určení místa i času jeho vzniku.

Geofyzikální ústav AVČR, v. v. i., participuje nebo i sám organizuje pasivní seismické experimenty zaměřené na studium stavby zemského pláště, a to zejména na strukturu kontinentální litosféry. Seismické oddělení je v současnosti vybaveno moderními digitálními seismickými systémy. Dočasné sítě mobilních seismických stanic „čekají“ v tektonicky odlišných oblastech, zpravidla po dobu 1–3 let, na vlny od přirozených zemětřesení, jejichž ohniska jsou rozeseta po celé zeměkouli. Zaregistrované obrazy seismických vln jsou pak analyzovány různými metodami pro vlastní výzkum litosférických desek a zemského pláště.

V minulých dvou dekádách se Geofyzikální ústav AV ČR, v. v. i., účastnil řady pasivních experimentů v Evropě. Zahájili jsme experimentem VARMLAND 1991 ve středním Švédsku a pokračovali v severní části Evropy experimenty SVEKALAPKO 1997–1998 v jižní části Finska a LAPNET 2007–2009 v severních částech Finska, Švédska a Norska. Experimenty TOR 1996–1997 a PASSEQ 2006–2008 se zabývaly hlubokou stavbou a vývojem v okolí severozápadní a centrální části Transevropské sutury, oddělující mladší phanerozoickou a starší prekambrickou část Evropy. Výzkum v rámci experimentů MOSAIC 1998–1999, BOHEMA I-III 2001–2006, EgerRift 2007–20011, se soustředil do oblasti Českého masivu. V letech 2001–2003 tvořilo deset našich stanic páteřní síť mezinárodního experimentu RETREAT v oblasti severních Apenin (Itálie). Analýzy vln a modelování struktur tektonických desek (kontinentální litosféry a svrchního pláště) nás přivedlo k poznání, že kontinentální desky jsou tvořeny mozaikou bloků o různé mocnosti, z nichž každý má svou vlastní vnitřní strukturu vytvořenou při svém vzniku v dávné minulosti. Tato vlastnost umožňuje identifikovat jednotlivé bloky litosférických desek a usuzovat na jejich vývoj.

V současné době se připravuje realizace velkého mezinárodního pasivního experimentu AlpArray, tvořeného několika sty mobilních stanic a permanentních observatoří v širší oblasti Alp. Síť stanic je navržena tak, aby vzdálenost mezi stanicemi byla ~40km (obr., AlpArray, mobilní stanice červeně) a aby výzkum „dosáhl“ až do hloubek ~600 km. Tento pasivní experiment, do něhož je zapojena řada institucí ze 17 států, cílí na komplikovanou strukturu kontaktu Evropské a Africké desky, seismicky nejaktivnější oblasti střední Evropy, s projevy i na našem území. Geofyzikální ústav se bude experimentu účastnit svými 21 mobilními širokopásmovými seismickými stanicemi. Součástí experimentu jsou i regionální, rozsahem menší experimenty, z nichž jeden protíná západní část Českého masivu a směřuje od Krušných hor přes jeho moldanubickou část a východní Alpy na jih až k Terstu v Itálii (C). Kombinací páteřní sítě, komplementárních experimentů, společných projektů a díky multidisciplinaritě geovědních disciplín bude vytvořen nejen detailní seismický obraz Alp a jejich okolí, kontaktu s Apeninami či Českým masivem, ale i detailní geodynamický model této „živé“ oblasti Evropy.

Rozsáhlý výzkum svrchního pláště Evropy se uskutečňuje díky podpoře grantových agentur GAAV (např. projekty IAA3012405, IAA300120709), GAČR (P210-12-2381) i AV ČR (projekt na podporu mezinárodní spolupráce M100121201).