A hálózat alapvető célja Magyarország szeizmicitásának monitorozása, valamint a szeizmológiai kutatásokhoz szükséges adatok biztosítása. A közeli földrengéseket alapvetően magasabb, a távoli (akár más kontinenseken kipattant nagyobb) eseményeket alacsonyabb frekvenciájú jelek jellemzik. Érdemes tehát az állomások zajviszonyait széles frekvenciatartományon megvizsgálni.

 

 

Számos természeti jelenség (szél és más légköri folyamatok, óceánok hullámverése) és emberi tevékenység (közlekedés, gyárak, gépek) következtében keletkeznek rugalmas hullámok, melyek a szeizmológiai adatokban zajként jelennek meg. Magasabb frekvenciákon a zajszintet jelentősen befolyásolja a felszínközeli rétegek anyaga. Állomásaink zajviszonyait vizsgálva megállapíthatjuk, hogy a lazább üledéken (például az Alföldön) telepített állomások esetén jóval nagyobb a magas frekvenciás zajszint, mint a középhegységi területeken levő állomásokon. Másrészt a felszíni rétegekre kevésbé érzékeny alacsony frekvenciás jelek esetén nem lehet egyértelmű korrelációt megállapítani a zajszint és a talajtípus között, ezen a tartományon belül megfelelő jel-zaj arány jellemezheti az üledékes területeket is. A fent említett hazai és nemzetközi projektek keretében megvalósuló szeizmológiai szerkezetkutatás éppen az alacsony frekvenciás (hosszú periódusú) jeleket használja elsősorban, így a számos, üledékes környezetben telepített állomás ellenére is a hálózat be tudja tölteni szerepét.

 

 

A Budapesten működő szeizmológiai állomáson is természetesen megjelenik a nagyváros szeizmikus hatása. Az elmúlt időszakban a koronavírus-járvány miatt bevezetett korlátozó intézkedések nagymértékben befolyásolták a város életét és ezzel együtt a zajforrások intenzitását is. A 2. ábrán a viszonylag magas, 20 Hz frekvenciájú hullámok amplitúdóját ábrázoltuk az idő függvényében. A március 11. előtti napokhoz tartozó görbén jól látszik, hogy munkanapokon a reggeli csúcsforgalom következtében milyen határozott „tüskék” alakulnak ki. Ezek nagysága március 16-tól, az iskolabezárások időpontjától kezdve jelentősen csökken, illetve számos esetben a tüskék teljesen el is tűnnek. A délutáni csúcs nem produkál ilyen határozott jelalakot, ami arra utal, hogy az ehhez tartozó időszak sokkal jobban széthúzódik, mint a reggeli munkakezdéshez köthető csúcs. Az idő múlásával a napközbeni zajszint hétről hétre egyre alacsonyabb lesz, összhangban az egyre csökkenő emberi tevékenységgel. A hétvégi napok esetében a jelszint napközben is sokkal alacsonyabb, mint munkanapokon, és március végére a hétvégék és munkanapok zajszintje sokkal kevésbé különbözik egymástól, mint a korábbi időszakban. Március elején a szombati napokon a vasárnapinál magasabb aktivitás figyelhető meg, később viszont ez kiegyenlítődik, a szombati zaj a vasárnapi szintre csökken.

 

 

Felmerülhet a kérdés, mekkora a legkisebb földrengés, amelyet még érzékelnek állomásaink a kibővült hálózatban? Martin Möllhoff és munkatársai (2019) módszerét használva meghatároztuk a hálózat detekciós képességét. Mivel külföldi állomások adatait is gyűjtjük és használjuk az obszervatóriumban, ezeket is figyelembe vettük a számítás során. Ahhoz, hogy elfogadható pontossággal határozzuk meg egy rengés helyét és magnitúdóját, több állomásnak kell regisztrálni azt megfelelő jel-zaj aránnyal. Tehát a detektálható alsó magnitúdóküszöb függ az állomások térbeli elhelyezkedésétől és azok zajviszonyaitól. Az emberi tevékenység által keltett szeizmikus zaj általában a nappali órákban nagyobb, így eltérés van az éjszakai és a nappali detekciós képesség között is. Napszaktól függetlenül el lehet mondani, hogy egy 5 km mélyen keletkezett 1,5 magnitúdójú földrengést bárhol az országban érzékel a hálózat (3/a ábra). Az Északi-középhegység területén, ahol több, szilárd kőzetre települt állomás található, az éjjeli órákban akár 0,5 magnitúdójú rengést is detektálhatunk (3/b ábra).

 

 

 

Az állomások által gyűjtött adatok valós időben érkeznek a budapesti adatközpontba, ahol azokat a SeisComp3 szoftvercsomag (URL2) segítségével dolgozzuk fel és archiváljuk. A SeisComp3 automatikus földrengés-helymeghatározást is végez, melyek eredményét e-mailben továbbítja az obszervatórium munkatársainak. A feldolgozás következő lépéseként az obszervatórium szeizmológusai manuálisan ellenőrzik az automatikus rendszer által meghatározott paramétereket, valamint az automata által meg nem talált szeizmikus eseményeket is azonosítják. Utolsó lépésként a SeisComp3 adatbázisában található összes szeizmikus esemény hipocentrumát pontosítjuk az iLoc helymeghatározó algoritmussal (Bondár–Storchak, 2011). A detektált szeizmikus eseményeket minden évben a Magyar Nemzeti Szeizmológiai Bulletinben publikáljuk, ami elérhető az obszervatórium weboldaláról is (URL3).

A hálózat által észlelt szeizmikus események egy része antropogén eredetű (például bányarobbantások). Ezek elkülönítése a földrengésektől elkerülhetetlen a természetes szeizmicitás és földrengés-veszélyeztetettség vizsgálatához. A pusztán szeizmikus adatok alapján történő diszkriminációhoz hatékony kiegészítést jelent a Magyarországon 2017-ben meghonosított új technológia, a légköri infrahanghullámok megfigyelése.

A jelenleg széles körben elterjedt nézet szerint a rengések alapvetően nagyobb szerkezeti zónákhoz vagy törésvonalakhoz köthetőek, amelyek legtöbbször tektonikai egységeket (kontinenseket, mikrokontinenseket) választanak el egymástól, vagy esetleg azokon belül jelennek meg. Amennyiben a rengések iLoc-módszerrel meghatározott epicentrumait (Bondár et al., 2018) ábrázoljuk Magyarország térképén a jelentősebb, jellemzően Ny-DNy–K-ÉK irányú szerkezeti vonalakkal együtt (4. ábra), akkor azt látjuk, hogy a rengéseknek a nagyobb része helyezkedik el a nagyobb szerkezeti vonalaktól távol, és csak egy kisebb részük koncentrálódik a hazánkat átszelő nagyszerkezeti vonalak környezetében. Ilyen a szlovák–magyar határhoz közel eső Diósjenő-vonal, és a közép-magyarországi zónának a Bükk és a Mátra déli előterébe eső része. Ezek alapján feltételezhető, hogy a földrengések jelentősebb részének magyarázata nem az ezen zónák menti feszültség felhalmozódásához és elmozdulásához köthető.

 

 

A földrengés fészekmechanizmusa megmutatja, hogy a rengéskor a hipocentrumban milyen folyamatok zajlottak le, hogyan helyezkedik el a törési sík (vetősík), milyen irányú volt az elmozdulás, illetve a rengéshez vezető feszültségtér főbb jellemzőire is következtetni lehet. A Magyarországon kipattant földrengések túlnyomó része oldalelmozdulásos jellegű, és valószínűleg egy közel É–D, vagy egy erre merőleges K–Ny irányú, közel függőleges törési sík mentén történhetett. A fő összenyomódás iránya pedig ÉK–DNy volt (Wéber, 2016). Ezen információk jól összhangban vannak azzal a nagytektonikai képpel, hogy a hazánk alatti kőzetlemez jelenleg ÉK–DNy irányú kompresszió alatt van. Ez az „Adriai-tüske” óramutatóval ellentétes irányú forgása következtében jön létre, amelynek során a Pannon-medence alatti kőzetlemezek az Adriai-tüske és az igen vastag Európai platform közötti „harapófogóba” kerülnek, és bennük folyamatosan feszültség halmozódik fel, ami alkalmanként földrengések formájában szabadul fel. Egy legújabb nagytektonikai elképzelés szerint a földköpeny képlékeny része (asztenoszféra) is az ÉK–DNy-i összenyomódás irányára merőleges szövetet vesz fel (5. ábra) (Kovács et al., 2020). A sekélyebb litoszférában is ezzel párhuzamos deformációs zónák és törések jönnek létre. Törések jellemzően a kéreg felső részét jellemzik, míg képlékeny deformációs zónák a kéreg mélyebb részét és a felső köpenyt. Értelemszerűen rengések csak töréses deformáció esetén jöhetnek létre. Ez összhangban van azzal, hogy földrengések hazánk területén túlnyomórészt a legfelső 15 km-ben keletkeznek. Így nem véletlen, hogy a többek között a Badacsonyt is felépítő fiatal alkáli-bazaltok is valószínűleg ezen zónák mentén préselődhettek a felszínre. A hazai rengések egy részét magyarázhatja, hogy az „Adriai-tüske” és az Európai platform közötti összenyomódás a kőzetlemezekben nem homogén módon történik, hanem az É-ÉNy–D-DK-i Komárom–Dunaújváros-vonal néhány 10 km-es körzetében összpontosulnak. Fészekmechanizmusok alapján pedig egy közel vertikális, közelítőleg É(ÉNy)–D(DK) irányú oldalelmozdulásos zónában jönnek létre, amely mentén a kőzetlemezek egymásnak préselődnek. Azaz elképzelhető, hogy a jelenleg tapasztalható hazai földrengések okait nem a lényegesen idősebb K-ÉK–Ny-DNy irányú nagyszerkezeti vonalak, hanem azokra majdnem merőleges irányú és vélelmezhetően fiatalabb szerkezeti pászták mentén kell keresni. Az utóbbi években jelentős fejlesztésen keresztül ment Nemzeti Szeizmológiai Hálózat, a rengések kipattanásának lokalizációját nagy pontossággal meghatározni képes módszereink (Bondár et al., 2018), és a fészekmechanizmusokat kisebb rengések esetében is meghatározni képes eljárásaink (Wéber, 2016) lehetőséget teremtenek a hazánk alatt keletkező rengések tektonikai okainak minél részletesebb megértéséhez és a földrengés-veszélyeztetettség nagyobb pontosságú meghatározásához, ezzel szolgálva nagyon fontos társadalmi és alapkutatási célokat.

Egy adott hely veszélyeztetettségét a területen előforduló földrengések nagysága, gyakorisága, területi eloszlása, a rengések okozta földrengéshullámok távolsággal történő csillapodása, és a vizsgált hely földtani felépítése határozza meg.

A szeizmológiai hálózat fejlesztését és az obszervatóriumban folyó kutatásokat a GGI költségvetésén kívül a következő pályázatok támogatják:

 

Köszönjük Kiss László főigazgató úrnak (CSFK), hogy a főigazgatói keretből hozzájárult szeizmológiai műszerek beszerzéséhez, amelyek hozzájárultak a hálózat bővítéséhez. Köszönet illeti Wesztergom Viktort és Szűcs Esztert, a CSFK GGI korábbi igazgatóját és tudományos titkárát áldozatos munkájukért, mellyel elősegítették az obszervatórium fejlődését.