Cu toate ca, prin natura sa, proiectul are legatura cu multe alte cercetari anterioare sau in curs, el este un concept independent fata de acestea, avand obiective specifice, originale. Zona seimogenica Vrancea este una din cele mai active zone seimice din Europa si in ultimii ani, grupuri de cercetare nationale si internationale au inceput sa-si concentreze eforturile in directia intelegerii dinamicii si comportamentului acestei regiuni unice. Au fost propuse o serie de scenarii alternative constrastante pentru conditiile geodinamice din zona Vrancea: subductia unei placi oceanice urmata de ruperea placii subduse, subductia unei placii oceanice si sfisierea ei laterala, delaminarea litosferei continentale sau o jonctiune tripla instabila. In orice caz, nu s-a ajuns la un conses asupra unui model referitor la originea si regimul dinamic al zonei seismogene Vrancea.

      Mai sunt cateva directii principale care ar putea motiva acest efort:
-Originea zonei seimogene din Vrancea este inca un subiect in dezbatere. Studii de tomografie recente (Martin et al., 2006) contureaza un corp de mare viteza sub regiunea vranceana, corp ce se extinde pina la adincimea de ~400km (Figura 1)

Figura 1. Imaginea tridimensionala a tomografiei seismice (Martin et al., 2006) si hipocentrele cutremurelor (punctele albe reprezinta seismicitatea de adancime medie din Oncescu et al.(1999) iar cercurie rosii sunt evenimentele mai importante. Izosuprafata albastra reprezinta anomalia pozitiva de 2% a undelor P. Suprafata superioara reprezinta topografia. Solutiile mecanismelor focale sunt in planul hartii.

      De asemenea, rezultate recente al inversiunilor de temperatura ale modelelor de viteza pentru undele P obtinute de Ismail-Zadeh et al. (2008), arata o anomalie de temperatura joasa (~300°C) sub regiunea Vrancea (Figura 2)

Figura 2. Vedere 3D a modelului de temperatura actual (Ismail-Zadeh et al., 2008) obtinut din inversiunea modelului de viteza a undelor P (Martin et al., 2006). Cele doua izosuprafete (albastru inchis si albastru deschis) reprezinta anomaliile de temperatura de -125°C si -200°C sub zona Vrancea (VZ). Punctele albe marcheaza seismicitatea intermediara iar puntele rosii evenimentele mai mari.

      Au fost propuse cateva modele geodinamice si unele dintre ele au fost deasemenea studiate prin metode numerice (Ismail-Zadeh et al., 1999; Cleotingh et al., 2004; Ismail-Zadeh et al., 2008; Lorinczi si Hoouseman, 2008). Ruperea si separarea placii subduse (Girbacea si Frish, 1988; Wortel si Spakman, 2000), delaminarea (Enescu, 1992; Gwirtzman, 2002; Knapp et al., 2005) si mai recent o jonctiune tripla instabila (Besutiu, 2003) sunt exemple de modele propuse (Figura 3)

Figura 3. Scenarii geodinamice propuse de Knapp et al.(2005) si Besutiu (2003). (A)Subductia placii oceanice si desprinderea ei (B)Subductia placii oceanice si sfasierea laterala in cadrul sub-Carpatilor (C)Delaminarea litosferei continentale (D)Jonctiune tripla instabila

      Cel mai popular model este reprezentat de subductia si sfasierea laterala a placii oceanice. In orice caz, studii recente (Knapp et al., 2005) pun la indoiala aceasta interpretare ca nefiind consistenta cu constringerile geologice (de ex. Zona Vrancea este localizata intr-o regiune acoperita de crusta continentala si nu de crusta oceanica). Oricum, o modelare numerica in 3D cuplata cu reconstructia evolutiei tectonice a Carpatilor Orientali ar aduce mai multa lumina asupra acestui model.

      Modelul de delaminare propus de Knapp et al. (2005) reprezinta un model alternativ bazat pe inchiderea Miocenica a unui bazin intracontinental si trebuie validat printr-o modelare numerica 3D.

      Cel mai recent model este asociat cu o jonctiune tripla instabila si este legat de deschiderea Bazinului Marii Negre si de diferentele semnificative in grosime intre cele trei compartimente litosferice ce se unesc sub Vrancea. Un scenariu atat de complex necesita o abordare din punct de vedere al modelarii numerice in 3D si poate fi obtinuta doar prin folosirea unui cluster de calcul.

      O infrastructura cibernetica este esentiala pentru succesul cercetarii in campul geodinamicii computationale. Sprijinirea unei astfel de cercetari avansate va avea drept rezultat o multitudine de realizari stiintifice legate de zona seismogenica Vrancea.

      Datorita numeroaselor avansuri importante in domeniul ciberneticii, al tehnologiei informatiei si datorita disponibilitatii programelor paralele extrem de specializate pentru modelarea geodinamica 3D, este momentul prielnic pentru abordarea prin studii sistematice, a originii si comportamentului dinamic al zonei seimogene Vrancea.

      Intrebari cum ar fi: Care este originea seismicitatii intermediare? Care este mecanismul care a produs zonele cu seismicitate crescuta (ruperea placii subduse, delaminare sau jonctiune tripla instabila)? De ce regiunea epicentrala este supusa in prezent unui proces de subsidenta limitata spatial? Zonele de falii principale ce delimiteaza zona epicentrala joaca vreun rol important in comportamentul dinamic general al zonei de studiu? Care modele geodinamice satisfac cel mai mult observatiile si constrangerile?

      Aceaste intrebari, printre altele au fost subiect de discutie de ceva timp, dar numai acum se intrevede posibilitatea de a gasi un raspuns, datorita avansarii in tehnica de calcul si in tehnologia informatiei. In acesta propunere de proiect incercam sa gasim sprijin pentru construirea pentru prima data in Romania a unei infrastructuri cibernetice de excelenta pentru a putea realiza modele geodinamice tridimensionale si vizualizarea aferenta a zonei de subductie vrancene.

      Strategia noastra in realizarea modelelor de deformatie este folosirea unor reologii realiste si integrarea rezultatelor modelarii cu observatii de teren. Propunem realizarea unei serii de modele cu diferite scenarii de inceput (reconstructie de placi tectonice) si configuratii (distributie de falii) si identificarea acelor parametrii care exercita un control de prim ordin asupra comportamentului dinamic al zonei Vrancea. Modul de abordare al problematicii consta in combinarea capacitatilor oferite de un cluster de calcul /vizualizare de inalta performanta (HPCC/HPVC), tehnici de modelare numerica in 3D, cu observatii de teren, generand in acest fel o infrastructura cibernetica de excelenta pentru studii geodinamice. O asemenea abordare ofera posibilitatea si probabilitatea de a raspunde la intrebarile cheie legate de aceasta zona seismogenica unica si deosebita. Unele studii recente (Knapp et al., 2005; Besutiu 2003) ofera cateva scenarii geodinamice plauzibile pentru zona Vrancea. In aceast proiect cautam sa dezvoltam aceste ipoteze de lucru cu ajutorul modelarii numerice. Scopul cercetarii propuse este de a evalua partile slabe si partile solide ale diverselor scenarii propuse prin crearea unei infrastructuri cibernetice in cadrul Institutului de Geodinamica al Academiei Romane. Credem ca folosirea cu eficienta a unei astfel de infrastructuri ne va permite realizarea unor progrese remarcabile in procesul de intelegere al dinamicii complexe al zonei seimogenice Vrancea.

      Pentru a putea dezvolta cu succes o infrastructura cibernetica in scopul obtinerii unor rezultate folositoare, de reusita si de durata , consideram urmatoare puncte ca fiind esentiale:

1/sa construim un sistem HPCC/HPVC flexibil

2/sa antrenam un grup de oameni de stiinta pentru a putea rula/compila/corecta codurile paralele si vizualiza seturi mari de date cu ajutorul HPCC/HPVC

3/sa realizam o abordare sistematica in modelarea diferitelor scenarii geodinamice legate de zona seimogenica din Vrancea.

4/Dezvoltatea infrastructurii cibernetice nu este o activitate izolata; depinde mai degraba de o comunicare constanta si o interactiune intre toti oamenii de stiinta si studentii implicati in acest proiect.

♦ Besutiu, L., 2003. Plate tectonics on the Romanian territory. Dynamics and some seismotectonic consequences: in Hain, V.E., Gherasimov , M.E. (Eds), Problemî geodinamiki i neftegazonosti Tchernomorskovo-Kaspiiskovo regiona, p.19-23, Simferopol
♦ Cleotingh, S.A.P.L., Burov, E., Matenco, L., Toussaint, G., Bertotti, G., Andriessen, P.A.M., Wortel, M.J.R., Spakman, W., 2004. Thermo-mechanica lcontrols on the mode of continental collision in the SE Carpathians (Romania). Earth and Planetary Science Letters, 218, 57-76.
♦ Enescu, D., 1992. Lithosphere structure in Romania. I. Lithosphere thickness and average velocitie of seimic waves P and S. Comparison with other geophysical data. Revue Roumain du Physique., 37, 623-639.
♦ Girbacea, R., Frisch, W., 1988. Slab in the Wrong place; Lower lithospheric mantle delamination in the last stage of the Eastern Carpathian subduction retreat. Geology, 26, 611-614.
♦ Gwirtzman, Z., 2002. Partial detachment of a lithospheric root under the southest Carpathians: toward a better definition of the detachment concept. Geology, 30, 51-54.
♦ Ismail-Zadeh, A.T., Keilis-Borok, V.I., and Soloviev, A.A., 1999. Numerical modeling of earthquakes flows in the southestern Carpathians (Vrancea): Effect of a sinking slab. Physics of the Earth and Planetary Interiors, 111, 267-274.
♦ Ismail-Zadeh, A.T., Schubert, G., Tsepelev, I., and Korotkii, A., 2008. Thermal evolution and geometry of the descending lithosphere beneath the SE-Carpathians: an insight from the past. Earth and Planetary Science Letters, 273, 68-79.
♦ Knapp, J.H., Knapp, C.C., Raileanu, V., Matenco, L., Mocanu, V., Dinu, C., 2005. Crustal constraints on the origin of mantle sesimicity in the Vrancea Zone, Romania: the case for active continental lithospheric delamination. Tectonophysic 410, 311-323.
♦ Lorinczi, P., Houseman, G.A., 2008. Lithospheric gravitational instability beneath Southeast Carpathians. Tectonophysics, doi: 10.1016/j.tecto.2008.05.024
♦ Martin, M., Wenzel, F., and the CALIXTO working group, 2006. High-resolution teleseismic body wave tomography beneath SE-Romania-II. Imaging of a slab detachment scenario. Geophysical Journal International, 164, 579-595.
♦ Oncescu, M.C., Marza, V.I., Rizescu, M., si Popa, M., 1999. The Romanian esrthquake catalogue between 1984-1996. In: Vrancea Earthquakes: tectonics, Hazard, and Risk Mitigation, Wenzel, F., Lungu, D., and Novak, O. (eds.), Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, Netherlands, 43-47.
♦ Wortel, M.J.R., Spakman, W., 2000. Subduction and slab detachment in the Mediterranean-Carpathian region. Science, 290, 1910-1917.