Προσομοίωση τρισδιάστατης δομής φλοιού και ανώτερου μανδύα ελλαδικού χώρου με σεισμική τομογραφία
Authors: Καρακωνσταντής Ανδρέας 
Published: September 2021

Η παρούσα εργασία Διδακτορικής Διατριβής πραγματεύεται την προσομοίωση τρισδιάστατης Δομής Φλοιού και Ανώτερου Μανδύα Ελλαδικού χώρου με Σεισμική Τομογραφία. Η τεχνική της Σεισμικής Τομογραφίας απεικονίζει δισδιάστατες ή τρισδιάστατες δομές μέσα από ένα σύνολο παρατηρήσεων στην περιφέρεια ενός στοχοποιημένου γήινου όγκου. Μερικές ιδιότητες ενός πυκνού συνόλου ακτινών που διασταυρώνονται και αντιπροσωπεύουν αυτή τη δομή, χρησιμοποιούνται για τον εντοπισμό των χωρικών ανωμαλιών και προσδιορισμό του μεγέθους τους. Η Σεισμική Τομογραφία, κατά κύριο λόγο, αποτελεί ένα μη-γραμμικό πρόβλημα το οποίο μπορεί να υπερκεραστεί κατά κάποιον τρόπο, μέσω περιορισμών που τίθενται εκ των προτέρων, ώστε η δομή των ταχυτήτων (ή η αντίστοιχη τιμή της απόσβεσής της) να μπορεί να υπολογιστεί από αντιστροφή πινάκων ή μια προσέγγιση επ’ αυτού. Η χρήση της Παθητικής Σεισμικής Τομογραφίας εφαρμόζεται σε αρκετούς κλάδους των Γεωεπιστημών, με σκοπό τη βέλτιστη δυνατή τρισδιάστατη απεικόνιση του ανώτερου, κυρίως, Γήινου φλοιού και την εξαγωγή συμπερασμάτων επί της Γεωλογικής δομής της εκάστοτε περιοχής αλλά και των Γεωδυναμικών διεργασιών που συντελούνται σ’ αυτή. Στα πλαίσια αυτής έγινε εκτενής ανάλυση σεισμολογικών δεδομένων της περιόδου 1996-2007 και επανέλεγχος των κυματομορφών των τελευταίων ετών (2008-2016), περίοδος κατά την οποία λειτουργεί το Ενιαίο Εθνικό Δίκτυο Σεισμογράφων για βελτίωση, όπου απαιτείται, των αρχικά προσδιορισθέντων επικέντρων, με τη χρήση του αλγορίθμου HYPOINVERSE (Klein, 2000). Σκοπός αυτής της διαδικασίας είναι η συλλογή και αξιοποίηση δεδομένων φάσεων και κυματομορφών για τη σύνθεση τόσο μονοδιάστατων όσο και τρισδιάστατων προτύπων δομής ταχυτήτων. Η δημιουργία ενός σεισμολογικού καταλόγου με άρτια προσδιορισμένες παραμέτρους, συνέβαλλε στο πρώτο στάδιο της εργασίας όπου γίνεται αναπροσαρμογή του αρχικού μονοδιάστατου προτύπου στρωματοποιημένης δομής ανά περιοχή. Οι περιοχές που επελέγησαν κατά τη Μεταπτυχιακή Διατριβή Ειδίκευσης είναι κατηγοριοποιημένες βάσει των Σεισμοτεκτονικών χαρακτηριστικών τους ενώ η διαδικασία που έχει σχεδιαστεί περιλαμβάνει την αναπροσαρμογή ενός αρχικού μονοδιάστατου προτύπου ταχυτήτων, το οποίο έχει χρησιμοποιηθεί για τον προσδιορισμό της σεισμικότητας στον Ελλαδικό χώρο, με αλγορίθμους αντιστροφής σεισμολογικών δεδομένων. Στόχος ήταν η μείωση των χρονικών υπολοίπων ανά σεισμό και η ανάδειξη νέων μονοδιάστατων προτύπων τα οποία επικουρούν στην καλύτερη κατανομή σεισμικών επικέντρων ώστε να αναδεικνύονται χαρακτηριστικές ρηξιγενείς δομές. Εκ των δεκάδων χιλιάδων σεισμών που έχουν σημειωθεί σε αυτό το χρονικό διάστημα, επιλέχθηκαν αυτοί που είναι άρτια προσδιορισμένοι και πληρούν τις προϋποθέσεις για την επεξεργασία τους με τον αλγόριθμο σεισμικής τομογραφίας για την παραγωγή τρισδιάστατων προτύπων δομής ταχυτήτων. Οι μέθοδοι προσέγγισης της αντιστροφής των σεισμολογικών δεδομένων ποικίλλουν καθώς αναλόγως με την κλίμακα της περιοχής που είναι επιθυμητό να αναδειχθεί η επιλογή γίνεται με διαφορετικά κριτήρια. Στην περίπτωση που χρειάζεται να προσεγγίσουμε την τρισδιάστατη δομή μιας ευρείας περιοχής, όπως είναι αυτή της Ανατολικής Μεσογείου, κρίνεται απαραίτητη η χρήση σεισμολογικών σταθμών σε μέσες έως μακρινές αποστάσεις ώστε να μπορούν να καμφθούν οι σεισμικές ακτίνες, ενώ στην αντίστοιχη περίπτωση όπου το ζητούμενο είναι η εύρεση δομών τοπικής κλίμακας είναι απαραίτητη η χρήση κοντινών σταθμών σεισμολογικών δικτύων, όπου χρησιμοποιούνται τοπικά μονοδιάστατα μοντέλα ταχυτήτων. Στην παρούσα εργασία πραγματοποιήθηκε Σεισμική Τομογραφία με τη χρήση του αλγόριθμου LOTOS (Koulakov, 2009a). Τα αποτελέσματα εξήχθησαν σε Περιφερειακή και Τοπική Κλίμακα, ενώ γίνεται αναφορά στα πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα αυτής της μεθόδου. Ο έλεγχος αξιοπιστίας των τελικών προτύπων πραγματοποιήθηκε με τις συνθετικές δοκιμές σκακιέρας (Humphreys and Clayton, 1988). Γίνεται σαφές πως ένα τέτοιο πρότυπο δομής παράγει πιο αξιόπιστα υπόκεντρα και αποτυπώνει με τον βέλτιστο δυνατό τρόπο τις τεκτονικές και ηφαιστειακές διεργασίες που συντελούνται ή συντελέσθηκαν κατά το παρελθόν σε μεγάλη ή μικρή κλίμακα. Χαρακτηριστικό της σημασίας που παρέχει η γνώση των τρισδιάστατων δομών αποτελεί το γεγονός πως ακόμα και οι Μηχανισμοί Γένεσης των σεισμών, στην επικεντρική περιοχή, είναι ευαίσθητοι σε αυτή την υποθετική δομή ταχυτήτων, όπως έχει αποδειχθεί από προηγούμενες εργασίες. Κατά την παρούσα διατριβή, επετεύχθη η ανάδειξη τόσο ενός Γενικού προτύπου τρισδιάστατης δομής για τον Ελλαδικό χώρο, και ειδικότερα για τον χώρο του Αιγαίου, όπου γίνεται αντιληπτή η παρουσία τεκτονικών μεγαδομών που συντελούν σε παλαιότερες και σύγχρονες διεργασίες που λαμβάνουν χώρα στην Ανατολική Μεσόγειο, όσο και επιμέρους υψηλής ανάλυσης τρισδιάστατα πρότυπα, σε επιλεγμένες περιοχές, με σημαντική καταγεγραμμένη σεισμικότητα συνδεόμενη με ρήγματα ή δραστηριοποίηση ηφαιστειακών δομών (π.χ. Νίσυρος, Σαντορίνη και Μέθανα).