Μελέτη δομής του ανώτερου μανδύα στο Αιγαίο μέσω της διασποράς των σεισμικών επιφανειακών κυμάτων
Authors: Κασσάρας Ιωάννης 
Published: August 2021

Το όριο μεταξύ των λιθοσφαιρικών πλακών Αφρικής και Ευρασίας θεωρείται μια ζώνη όπου λαμβάνει χώρα αργή σύγκλιση μεταξύ ηπείρων. Στο πλαίσιο της διεργασίας ενεργούς βύθισης της Αφρικανικής λιθόσφαιρας, η περιοχή του Αιγαίου παραμορφώνεται υπό τύπο συνεχή, οδηγώντας έτσι σε ένα σύνθετο μοτίβο παραμόρφωσης στην επιφάνεια και σε μια επίσης σύνθετη δομή του υποκείμενου ανώτερου μανδύα. Πλήθος γεωφυσικών και σεισμολογικών μελετών έχουν διεξαχθεί στην περιοχή, με σκοπό την ερμηνεία της πολυπλοκότητας του επικρατούντος γεωδυναμικού καθεστώτος. Η πλειονότητα αυτών των εργασιών περιορίζεται στο φλοιό και στον ανώτατο μανδύα. Αρκετές μελέτες που αφορούν στη βαθύτερη λιθόσφαιρα και στον ανώτερο μανδύα βασίζονται κυρίως στα σεισμικά κύματα χώρου. Κάποιες μελέτες που βασίζονται σε επιφανειακά κύματα, παρουσιάζουν περιορισμένη διακριτότητα. Το 1997, ένα προσωρινό δίκτυο 27 ψηφιακών σεισμολογικών σταθμών ευρέος φάσματος εγκαταστάθηκε στην περιοχή του Αιγαίου και κατέγραψε 423 τηλεσεισμούς με μεγέθη Μ>5. Αναλύθηκαν σεισμογραφήματα της θεμελιώδους αρμονικής των κυμάτων Rayleigh για 12 σταθμούς του δικτύου, προκειμένου να υπολογισθούν φασικές ταχύτητες για περιόδους 10-100 sec. Μέσω της μεθόδου των δύο σταθμών υπολογίσθηκαν 274 αξιόπιστες καμπύλες διασποράς, οι οποίες αφορούν σε 31 διαδρομές στην περιοχή. Η μέση συνάρτηση διασποράς χαρακτηρίζεται από χαμηλές ταχύτητες για περιόδους 30-100 sec, σε σχέση με δεδομένα αναφοράς της Τεκτονικής Ευρώπης, υποδηλώνοντας πιθανά μερική τήξη του ανώτερου μανδύα, η οποία σχετίζεται με την παρατηρούμενη αυξημένη θερμική ροή στην περιοχή. Οι διαταραχές της φασικής ταχύτητας, οι οποίες υπολογίσθηκαν σε σχέση με τη μέση καμπύλη διασποράς, μεταβάλλονται μεταξύ ±3% και δείχνουν πλευρική ετερογένεια του ελαστικού μέσου για όλο το εύρος των εξεταζόμενων περιόδων. Κύρια γεωτεκτονικά χαρακτηριστικά παρουσιάζουν συνάφεια με ανωμαλίες της φασικής ταχύτητας, υποδηλώνοντας τη σε βάθος παραμόρφωση της λιθόσφαιρας και συνακόλουθα βαθιές, μανδυακές ρίζες για τη γεωλογική εξέλιξη της περιοχής. Για τον προσδιορισμό της δομής ταχύτητας εγκαρσίων κυμάτων του ανώτερου μανδύα, εφαρμόστηκε η μέθοδος στοχαστικής αντιστροφής ελαχίστων τετραγώνων. Η επίλυση του ευθέος και αντίστροφου προβλήματος για τη μέση συνάρτηση διασποράς απέδωσε ένα κατάλληλο αρχικό μοντέλο ταχυτήτων, τους περιορισμούς ευαισθησίας-διακριτότητας για το βάθος 20-180 Km και ένα μέσο μοντέλο ταχύτητας εγκαρσίων κυμάτων. Το μέσο μοντέλο ταχύτητας χαρακτηρίζεται από χαμηλές ταχύτητες ανώτατου μανδύα, ενώ το μέσο βάθος της ασυνέχειας Moho και της κορυφής του ασθενοσφαιρικού διαύλου προσδιορίστηκαν στα 30 και 100 Km αντίστοιχα. Τα αποτελέσματα της αντιστροφής 31 μέσων μεμονωμένων καμπύλων διασποράς υποδεικνύουν μια πολύπλοκη εικόνα για το ελαστικό μέσο. Τα πιο σημαντικά χαρακτηριστικά που σχετίζονται με υψηλές ταχύτητες αφορούν μια ζώνη με κλήση 35°ΒΑ, η οποία ερμηνεύεται ως η βυθιζόμενη αφρικανική λιθόσφαιρα, μια ζώνη στο βορειοδυτικό Αιγαίο με κλίση 35°Α, η οποία ερμηνεύεται ως μια πιθανή παλαιά βυθισμένη λιθόσφαιρα και την Τάφρο του Βορείου Αιγαίου. Χαμηλές ταχύτητες εμφανίζονται πάνω από τις δύο βυθισμένες ζώνες, οι οποίες είναι ενδεχομένως υπεύθυνες για την έντονη εφελκυστική παραμόρφωση του φλοιού και την ηφαιστειότητα (σημερινή και πρόσφατη) στην περιοχή.