Oddělení seismotektoniky se zabývá studiem přirozených seismických jevů spojených s dynamikou a tektonickým vývojem zemské kůry, zejména její svrchní části, a studiem seismických jevů indukovaných antropogenní činností. Oddělení vyvíjí aplikace pro vyhodnocování geofyzikálních měření a rovněž monitorovací přístroje a metodiky pro sledování projevů seismicity v zemské kůře a jejího vlivu na stabilitu horninového prostředí.
1. Seismické monitorování Oddělení seismotektoniky se podílí na provozu jak permanentních tak dočasných seismických stanic rozmístěných v několika zemích (Česká republika, Slovensko, Island, Etiopie). Většina stanic patří do infrastruktury European Plate Observing System (EPOS). Naměřená data jsou využívána pro základní výzkum a pro monitorování seismické aktivity pro účely seismického ohrožení důležitých infrastruktur.
2. Seismické a vulkanické ohrožení Seismické ohrožení v České republice hodnotíme jako mírné. Avšak významné seismické ohrožení je spojeno se silnými zemětřeseními ve Východních Alpách. Oddělení vyvíjí nové metody pro stanovení seismického ohrožení jaderných zařízení v ČR. Přispívá také k výzkumu vulkanického ohrožení tím, že vyvíjí modely pohybu magmatu a jeho chování v podmínkách nízkého tlaku blízko povrchu a uvnitř sopečných sypaných kuželů.
3. Povrchové vlny Významná část výzkumu se zaměřuje na povrchové vlny, které jsou vhodné pro analýzu přípovrchové geologické struktury Země, a dokonce byly použity i na Měsíci. Velké úsilí je věnováno vývoji a verifikaci nových metod jak v oblasti výpočetních algoritmů tak při uspořádání terénních měření.
4. Indukovaná seismologie Výzkum mikrozemětřesení a indukované seismicity zahrnuje studium seismotektonické situace v jednotlivých zkoumaných oblastech, stanovení mechanismu mikrozemětřesení, statistické vyhodnocení indukované seismicity a metodické aspekty útlumu vln od slabých seismických jevů. Pro lepší pochopení role fluid při injektážích a odezvy podzemního ložiska je velmi důležité najít rozdíly mezi přirozenou a indukovanou seismicitou a jejich geomechanickou interpretaci.
Mezinárodní spolupráce
Institute of Methodologies for Environmental Analysis (IMAA) of the National Research Council of Italy (CNR) Tito
Cooperation with the Institute of Methodologies for Environmental Analysis (IMAA) of the National Research Council of Italy (CNR) (based on bilateral cooperation between the Czech and Italian Academy of Sciences) on improving the detection and localization of weak earthquakes in the area of High Agri Valle and oil fields in North America, velocity and attenuation model inversion
(Wcislo et al., 2018) and differentiation between natural earthquakes and earthquakes triggered/induced by human activity (Vlček et al., 2018; Telesca et al., 2016).
Terstská univerzita
(Università degli Studi di Trieste)
The methodology for analysis of surface waves was applied in the framework of informal cooperation with the University of Trieste (Italy) [some results were published in a conference proceeding and a chapter of the book Efficient Joint Analysis of Surface Waves and Introduction to Vibration Analysis: Beyond the Clichés (to be published by Springer).
Výzkumu vnitřní struktury vulkánů a vmísťování magmatu. Mezinárodní terénní kurzy pro studenty zaměřené na vulkanologii a vizualizaci vnitřní struktury vulkánů pomocí geofyzikálních metod.
Freibergská universita (Technische Universität Bergakademie Freiberg)
Cooperation with TU Bergakademie Freiberg, Geological Department, Head of the Department prof. Lothar Ratchbacher. In June and July 2018, a team member RNDr. Lucie Novakova, Ph.D. got a scholarship funded by DAAD. They studied thermochronological evolution of the Naab area (W part of the Bohemian Massif) using fission-track analysis.
Projekt GACR P210/10/0925 "Rotacni slozky seismickych vln pro lokalni melka zemetreseni a umele zdroje" ("Rotational components of seismic waves for local shallow earthquakes and artificial sources"), vyvoj pristroje na registraci rotacnich vln.
Pokracovani projektu k MsMT-AMVIS "sestislozkove kontinualni monitorovani seismickych roju v oblastech Long Valley Caldera a The Geysers, Kalifornie".
The research line about the joint acquisition and analysis of surface waves (Holistic Analysis of Surface Waves) was/is partly accomplished in cooperation with ISPRA and, during the March 2015 - March 2016 period, in the framework of the Visiting Professor Program of the King Saud University (Riyadh, Saudi Arabia). The implemented methodology was considered also for the Bachelor and PhD theses of two students (one from Italy/Ghana, the other from Iran).
V rámci projektu s názvem "Zemětřesné roje a jejich spouštěcí mechanizmy v různých tektonických prostředích (Český masív, Středoatlantský hřbet a západní Alpy)" byla v srpnu/září 2013 na poloostrově Reykjanes (jihozápadní Island) vybudována seismická síť 15-ti stanic, která bude monitorovat zemětřesnou aktivitu této oblasti po dobu dvou let. Získaná data poslouží především ke studiím seismického zdroje a také k porovnání seismické aktivity s dalšími oblastmi, pro které jsou rojová zemětřesení charakteristická.
V roce 2010 zahájena spolupráce s Islandskou meteorologickou kanceláří, společná porovnávací studie zemětřesení západočeských a jihoislandských.
č. projektu GAP210/12/2336.
Spolková vysoká technická škola v Curychu (Eidgenössische Technische Hochschule Zürich)
The characterization of building vibrations through an analysis of microtremor data (see GHM techniques) was accomplished thanks to cooperation with a Swiss company (www.roXplore) and a researcher from the Institute for Geotechnical Engineering, ETH Zürich, Switzerland.
An association of countries for improving the monitoring of seismic activities in the border regions and to enhance the collaboration between countries and seismological institutions in Central and Eastern Europe.
Developing and application of the methodology of active/passive source structural imaging supplemented by the work related to seismic signal denoising and monitoring.
Istituto Superiore per la Protezione e la Ricerca Ambientale (ISPRA) Rome
The research line about the joint acquisition and analysis of surface waves (Holistic Analysis of Surface Waves) was/is partly accomplished in cooperation with ISPRA and, during the March 2015 - March 2016 period, in the framework of the Visiting Professor Program of the King Saud University (Riyadh, Saudi Arabia). The implemented methodology was considered also for the Bachelor and PhD theses of two students (one from Italy/Ghana, the other from Iran).
Výsledky
Možné vlivy průmyslových komponentů na analýzu mikrotřesení pomocí miniaturních sítí a poměr horizontálního a vertikálního spektra
2025
Analýzu povrchových vln lze provádět pomocí různých technik, které se volí podle podmínek daného místa a cílů výzkumu. Analýza Miniature Array Analysis of Microtremors (MAAM) získává disperzi Rayleighových vln z pasivních dat vertikální složky v širokém frekvenčním rozsahu, ale je citlivá na průmyslový hluk. Porovnání s analýzami ESAC a time-lapse ukazuje, že nemonochromatický průmyslový šum může významně zkreslit jak disperzní křivky MAAM, tak HVSR, což zdůrazňuje potřebu koherence a hodnocení hluku během zpracování.
Publikace: Dal Moro, G. (2025). Possible Effects of Industrial Components on the Miniature Array Analysis of Microtremors and Horizontal-to-Vertical Spectral Ratio (with Some Notes on Their Joint Inversion). Pure and Applied Geophysics 182, 3569–3590. https://doi.org/10.1007/s00024-025-03736-9
Image
Příklad případové studie měření a analýzy mikrootřesů: a) amplitudová spektra pro vertikální (Z) složku; b) amplitudová spektra pro složku NS; c) amplitudová spektra pro složku EW; d) křivky HVSR (průměrná křivka se směrodatnými odchylkami); e) směrovost HVSR pro segment průmyslového šumu.
Nový toolbox v jazyce Python na analýzu seismického zdroje
2025
Pro zefektivnění odhadu parametrů seismických zdrojů byl navržený nový software surfQuake. Jeho komplexní sada nástrojů automatizuje určování časů příchodu seismických vln, asociace a lokalizace jevů, momentové magnitudo ze spektra posunutí P-vln nebo S-vln a inverze momentového tenzoru v bayesovském rámci, za kterou zodpovídalo oddělení seismotektoniky. surfQuake je naprogramován v Pythonu 3 a nabízí uživatelům možnost tří úrovní programování pro flexibilitu a přizpůsobení.
Publikace: R. Cabieces, T. C. Junqueira, K. Harris, J. Relinque, C. Satriano, J. Vackář (2025). surfQuake: A new Python toolbox for the workflow process of seismic sources. Seismol. Res. Letters 96(4). https://doi.org/10.1785/0220240186
Image
Příklad softwaru surfQuake. Databázový systém: (a) parametrizace dotazů a mapování v databázi; (b) mapa databáze zobrazující hypocentrum (přiblížený pohled), seismické stanice a webové mapové služby (WMS) jako dostupné vrstvy. V tomto widgetu lze také vykreslit mechanismy ohnisek; (c) tabulka fázových informací zobrazující zdrojové parametry hypocentra a s nimi spojené nejistoty.
Zvýšená seismická aktivita na počátku dvacátého století v oblasti Česka a sousedních oblastí ve střední Evropě
2025
Ačkoli Česká republika vykazuje pouze mírnou seismickou aktivitu, je spolehlivé posouzení seismického rizika nezbytné z důvodu hustého osídlení a kritické infrastruktury. Analýza nového katalogu zemětřesení (1860–2023) ukazuje výrazný nárůst seismické aktivity v letech 1896 až 1910, přičemž po tomto období již k podobně silným událostem nedošlo. Tato skutečnost má významné důsledky pro metody hodnocení seismického nebezpečí. Změny seismicity a b-hodnoty katalogu v letech 1860 až 2023 byly vyhodnoceny a přehledně graficky znázorněny (viz ilustrace k výstupu). Grafy přesvědčivě dokazují, že v období od roku 1896 do roku 1919 byla míra seismicity v intradeskové oblasti Česka a sousedních oblastech střední Evropy výrazně vyšší než v jiných desetiletích.
Publikace: Lukešová, R., Fojtíková, L., Vackář, J. and J. Málek (2025). Increased seismicity at the beginning of the twentieth century in the intraplate region of Czechia and neighboring areas in Central Europe. Environmental Earth Sciences 84:102,https://doi.org/10.1007/s12665-025-12091-w
Image
Změny seismicity a b-hodnoty katalogu v letech 1860 až 2023. Grafy dokazují, že v období od roku 1896 do roku 1919 byla míra seismicity v intradeskové oblasti Česka a sousedních oblastech střední Evropy výrazně vyšší než v jiných desetiletích.
Měřicí přístroj pro současné měření rotačních a translačních pohybů tělesa
2025
Patent: Málek, J., J. Brokešová (2025). Patent č. CZ 310515 B6, Měřicí přístroj pro současné měření rotačních a translačních pohybů tělesa. Úřad průmyslového vlastnictví, 2025
Determination of the VS profile at a “noisy” industrial site via active and passive data: The critical role of Love waves and the opportunities of multicomponent group velocity analysis
2024
Publikace: Dal Moro, G., and M. Mazanec (2024) Determination of the VS profile at a “noisy” industrial site via active and passive data: The critical role of Love waves and the opportunities of multicomponent group velocity analysis. Geophysics, 89, 3(May-June 2024); P. B209-B227, doi: 10.1190/geo2022-0540.1
Seismický maják
2023
Seismický maják je nový přístroj, který měří změny v horninovém masivu s velkou citlivostí. Je založen na jevech, které ovlivňují šíření harmonických seismických vln generovaných kontinuálně se stabilní a přesnou frekvencí a amplitudou. Seismický maják byl vyvinut primárně pro detekci kritického napětí před zemětřesením, ale může být použit také pro detekci pohybů magmatu, změn hladiny podzemní vody, změn nasycenosti uhlovodíky aj.
Publikace: Málek, J. (2023): Generátor harmonických seismických vln a sestava pro seismickou prospekci. Patent č. CZ 309648 B6. Lukešová R., Málek J. (2023): Seismic Beacon – A New Instrument for Detection of Changes in Rock Massif. Sensors 24, 234. doi.org/10.3390/s24010234
Image
Schéma seismického majáku
Výpočty odběru tepla pro hlubinné koaxiální vrtné výměníky tepla: maticový analytický přístup
2023
Matyska, C., and E. Zábranová (2023) Heat extraction calculations for deep coaxial borehole heat exchangers: matrix analytical approach, Geophys. J. Int.235, 2323-2338, doi: 10.1093/gji/ggad367
MASW? Kritický pohled na problémy a možnosti analýzy povrchových vln z aktivních a pasivních dat.
2023
Byl prokázán rozdíl mezi standardním přístupem MASW (Multichannel Analysis of Surface Waves), založeným na datech získaných sadou vertikálních geofonů, a analýzou dat získaných z jediného třísložkového (3 C) geofonu, který poskytuje více informací a umožňuje tak efektivně získat spolehlivé profily shear-wave velocity (profily VS). To je možné díky tomu, že šíření povrchových vln lze definovat nejen pomocí analýzy fázových rychlostí, ale také pomocí grupových rychlostí, které vyžadují pouze jednu stopu.
Publikace: Dal Moro, G., (2023). MASW? A critical perspective on problems and opportunities in surface-wave analysis from active and passive data (with few legal considerations), Physics and Chemistry of the Earth, 130, 103369, doi: 10.1016/j.pce.2023.103369
Image
Terénní snímek z paleoseismologického výzkumu. Erodovaný břeh, kde je jednoduchá stratigrafie místa jasně odkryta: sekvence měkkého bahna leží přes řadu štěrkových vrstev (kontakt bahno-štěrk).
Seismické přednášky. Objemové vlny, povrchové vlny, 2D řezy a zesílení
2023
Dal Moro, G. (2023). Book: Lezioni di sismica (Onde di volume, di superficie, sezioni 2D e amplificazioni), Dario Flaccovio Editore, 248p., 166 color figures, ISBN 9788857911946.
Nová rychlostní struktura zemětřesné oblasti Nový Kostel, západní Čechy, určená izometrickou inverzí
2023
Málek, J., Brokešová, J., and O. Novotný (2023) New Velocity Structure of the Nový Kostel Earthquake-Swarm Region, West Bohemia, Determined by the Isometric Inversion, Pure Appl. Geophys. doi: 10.1007/s00024-023-03250-w
Generátor harmonických seismických vln a sestava pro seismickou prospekci
2023
Málek, J. (2023) Patent č. CZ 309648 B6, Generátor harmonických seismických vln a sestava pro seismickou prospekci
Povrchové vlny jako nákladově efektivní nástroj pro zlepšení interpretace mělkých refrakčních seismických dat
2023
Mazanec, M., and J. Valenta (2023) Surface Waves as a Cost-Effective tool for Enhancing the Interpretation of Shallow Refraction Seismic Data, Acta Geodyn. Geomater., 20, 3(211), 121-138, doi: 10.13168/AGG.2023.0012
Hydraulické injekční zkoušky v pilotním EGS vrtu PVGT-LT1 v Litoměřicích
2023
Fischer, T., Vlček, J., Dědeček, P., Řihošek, J., Zimmermann, G., Holeček, J., Mazanec, M., Rukavičková, L., Janků, L., and E. Káldy (2023) Hydraulic injection tests in the pilot EGS borehole PVGT-LT1 in Litoměřice, Czechia, Geothermics,115, 102805, doi: 10.1016/j.geothermics.2023.102805
Indukovaný mikroseismický jev se silnou směrovostí trhliny a superponovanými útlumovými efekty
2023
Během hydraulického štěpení břidlicového ložiska v Číně byla zjišťována směrovost trhliny pro indukovaný mikroseismický jev o Mw~1,2 zaznamenaný hustou povrchovou hvězdicovou sítí seismometrů. Za tímto účelem jsme měřili špičkové frekvence přímých příchodů vln P. Pozorovanou směrovou a offsetovou závislost špičkových frekvencí lze vysvětlit superponovanými efekty směrovosti rychlého, pravděpodobně supersilného šíření trhliny a útlumu.
Publikace: Wcislo, M., Staněk, F., Gallovič, F., Wu, S., and I. Pšenčík (2023) Induced Microseismic Event with Strong Rupture Directivity and Superimposed Attenuation Effects, Seismol. Res. Lett.94, 1455-1466, doi: 10.1785/0220220229
Image
Indukovaný mikroseismický jev o Mw~1,2, směrovost trhlin: a) logaritmy pozorovaných špičkových frekvencí, barevná škála odpovídá rozsahu s odříznutím 5 % nejvyšších/nejnižších hodnot (3,51) / (4,20); b-c) logaritmy špičkových frekvencí pro nejlépe odpovídající modely dvou různých scénářů, přičemž se uvažuje (b) pouze útlum (c) útlum a směrovost. Černá hvězda označuje epicentrum zemětřesení.
Zemní trhliny v etiopské hlavní trhlině: tektonické, litologické a potrubní kontroly / Ground Fissures within the Ethiopian Main Rift: Tectonic, Lithological and Piping Controls
2022
Publikace: Valenta, J., K. Verner, K. Martínek, T. Hroch, D. Buriánek, L. A. Megerssa, J. Boháč, M. Kassa, F. Legesse, M. Yakob, B. Kebede and J. Málek (2021). Ground fissures within the Main Ethiopian Rift: Tectonic, lithological and piping controls, Earth Surface Processes and Landforms. 1-17, DOI:10.1002/esp.5227
Acceleration of Late Pleistocene activity of a Central European fault driven by ice loading
2022
Štěpančíková P., Rockwell T.K., Stemberk J., Rhodes E. J., Hartvich F., Luttrell K., Myers M., Tábořík P., Rood D. H., Wechsler N., Nývlt D., Ortuño M., Hók J. (2022): Acceleration of Late Pleistocene activity of a Central European fault driven by ice loading. Earth and Planetary Science Letters 591, 117596. DOI: 10.1016/j.epsl.2022.117596 IF2021 5.785 (Q1)
Plio-Pleistocene paleodrainage reconstruction using moldavite-bearing and morphostratigraphically related deposits (Southern Bohemia, Czech Republic)
2022
Flašar J., Štěpančíková P. (2022): Plio-Pleistocene paleodrainage reconstruction using moldavite-bearing and morphostratigraphically related deposits (Southern Bohemia, Czech Republic). Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. Volume 586, 110783, ISSN 0031-0182. DOI: 10.1016/j.palaeo.2021.110783, IF2021 3.565 (Q1/Q2)
Ohniskové mechanismy západočeských zemětřesení – květen 2014: prokazatelnost objemových složek / Focal Mechanisms of West Bohemia, Central Europe, Earthquakes - End of May 2014: Evidence of Volume Changes
2022
Západní Čechy jsou místem s výskytem minerálních pramenů a výronů plynu. Zaměřili jsme se na nejsilnější zemětřesení z této oblasti za posledních třicet let (31. května 2014; Mw~3.8) a na dvě menší z téhož dne (Mw~2.9; 2.5). Hlavním cílem této studie bylo přispět k objasňování povahy zemětřesných rojů v západních Čechách. Zjištěné záporné hodnoty objemových složek plných momentových tenzorů mohou souviset například s uzavíráním trhlin v průběhu zdrojových procesů.
Publikace: Křížová, D. and J. Málek (2021): Focal Mechanisms of West Bohemia, Central Europe, Earthquakes-End of May 2014: Evidence of Volume Changes, Seismological Research Letters 92(6), 3398-3415, DOI: 10.1785/0220200389
Ohniskový mechanismus pro nejsilnější jev zemětřesné sekvence (31. 5. 2014, 10:37:21.11); znaménka prvních nasazení na seismografech pro dostupná data ze seismické sítě WEBNET jsou znázorněna čtverečky: černá = "+", bílá = "-", osy T a P jsou označeny kroužky.
Stanice seismické sítě WEBNET (znázorněné trojúhelníky) s daty dostupnými pro 31. 5. 2014. Hvězdičkou je označeno epicentrum nejsilnějšího jevu (lokováno pomocí stanic sítě WEBNET).
Tectonicaly Significant Fault Zones in Central Europe (Germany, Czech Republic and Poland) and Their Surface and Subsurface Outcrops: Franconian Line, Hronov-Porici Fault, Sudetic Marginal Fault and Lusatian Fault
2022
Nováková, L. (2022) Chapter title: Tectonicaly Significant Fault Zones in Central Europe (Germany, Czech Republic and Poland) and Their Surface and Subsurface Outcrops: Franconian Line, Hronov-Porici Fault, Sudetic Marginal Fault and Lusatian Fault. Book: Structural Geology and Tectonics Field Guidebook – Volume 2, Springer, DOI: 10.1007/978-3-031-19576-1
Integrated Seismic Program (ISP): A New Python GUI-Based Software for Earthquake Seismology and Seismic Signal Processing
2022
Cabieces, R., A. Olivar-Castaño, T. C. Junqueira, J. Relinque, L. Fernandez-Prieto, J. Vackář, B. Rösler, J. Barco, A. Pazos, and L. García-Martínez (2022). Integrated Seismic Program (ISP): A New Python GUI-Based Software for Earthquake Seismology and Seismic Signal Processing, Seismol. Res. Lett. XX, 1–14, DOI: 10.1785/ 0220210205
Nástroje pro efektivní analýzu povrchových vln z aktivních a pasivních seismických dat: průzkum perilagoonové oblasti v severní Itálii s výraznými laterálními změnami
2022
Publikace: Dal Moro, G., and J. Stemberk(2022). Tools for the efficient analysis of surface waves from active and passive seismic data: exploring an NE-Italy perilagoon area with significant lateral variations, Earth, Planets and Space, 74, 140 (2022), DOI: 10.1186/s40623-022-01698-z
Geofyzikální zobrazování absorpčních a vodivostních zón kořenů stromů v polních podmínkách: srovnání běžných geoelektrických metod
2022
Publikace: Majewski, R. S., Valenta, J., Tábořík, P., Weger, J., Kučera, A., Patočka, Z., and Čermák, J. (2022). Geophysical imaging of tree root absorption and conduction zones under field conditions: a comparison of common geoelectrical methods. Plant and Soil, 1-27, DOI: 10.1007/s11104-022-05648-2
Byla vyvinuta nová tzv. Isometrická metoda (IM) pro řešení hladkých nelineárních inverzních úloh s reálnými parametry. Naměřená data a hledaný model jsou během výpočtu vyjádřeny pomocí m+1 vzájemně přiřazených vektorů (m je počet rozměrů prostoru mudelů). Nejprve jsou nalezen vztah mezi vektory v datovém prostoru a ten je přenesen do prostoru modelů, kde je nalezen nový model. Pokud je řešená úloha lineární, tento nový model je přesným řešením celého inverzního problému. Pokud je úloha nelineární, musí se celý postup iterativně opakovat. Základní myšlenkou IM je definovat vzdálenost v prostoru modelů tak, aby prostor modelů a prostor dat byly isometrické, tedy vzdálenosti v obou prostorech jsou shodné. Protože dvojice model-data jsou používána mnohokrát během iterování, počet výpočtů přímé úlohy je minimalizován. Není třeba počítat derivace. Požadavky na paměť počítače jsou malé. IM je vhodný zvláště pro řešení hladkých středně nelineárních inverzních úloh, v případě, že výpočet přímé úlohy je časově náročný a minimalizace počtu přímých výpočtů je tedy podstatná. Program dostupný na této stránce je napsán v jazyce MATLAB. Pro více informací nás můžete kontaktovat na adrese malek [at] irsm.cas.cz.
Matlab kód pro výpočet disperzního vlnového pole povrchové vlny. Výpočet je založen na sumaci jednotlivých frekvenčních komponent v závislosti na jejich fázovém posunu, který odpovídá disperzní rychlosti v dané vzdálenosti od zdroje. stáhnout program
Program SVAL
Program pro analýzu povrchových vln, určování a inverzi disperzních křivek a pro jejich modelování. stáhnout program
Program PhaseCorr
Program pro určování fázové rychlosti povrchových vln metodou dvou stanic. stáhnout program
Program LocErr
Program pro určování očekávané lokalizační chyby v síti seismických stanic. stáhnout program
kód MATLAB pro vizualizaci výstupů z programu LocErr. stáhnout program
MouseTrap: Python/ObsPy modul pro automatickou detekci dlouhoperiodických poruch v seismických záznamech. ISOLA-ObsPy: Python/ObsPy modul pro automatické určování mechanismu seismického zdroje.
