научная статья по теме ОЦЕНКИ СКОРОСТЕЙ СОВРЕМЕННЫХ ДВИЖЕНИЙ СЕВЕРНОГО КАВКАЗА ПО GPS НАБЛЮДЕНИЯМ Геология

Текст научной статьи на тему «ОЦЕНКИ СКОРОСТЕЙ СОВРЕМЕННЫХ ДВИЖЕНИЙ СЕВЕРНОГО КАВКАЗА ПО GPS НАБЛЮДЕНИЯМ»

ГЕОТЕКТОНИКА, 2015, № 3, с. 56-65

УДК 551.242.1

ОЦЕНКИ СКОРОСТЕЙ СОВРЕМЕННЫХ ДВИЖЕНИЙ СЕВЕРНОГО КАВКАЗА ПО GPS НАБЛЮДЕНИЯМ © 2015 г. В. К. Милюков1, А. П. Миронов1, Е. А. Рогожин2, Г. М. Стеблов2

1Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, Государственный астрономический институт им. П.К. Штернберга, 119991, Москва, Университетский просп., 13 e-mail: vmilyukov@yandex.ru 2Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН, 123995, Москва, ул. Б. Грузинская, д. 10

Поступила в редакцию 06.05.2014 г.

В статье представлено поле скоростей Северного Кавказа, полученное по результатам наблюдений на станциях СКГС, характерным аспектом которого относительно ITRF2008 (International Terrestrial Reference System) является заметное горизонтальное смещение в северо-восточном направлении со скоростью 26—28 мм/год. Относительно неподвижной Евразии выявлено общее сжатие региона со скоростью 1—2 мм/год, которое является источником современной геологической и сейсмической активности в пограничной области Кавказа и Восточно-Европейской платформы.

Ключевые слова: современные движения земной коры, спутниковая геодезия

DOI: 10.7868/S0016853X15030042

ВВЕДЕНИЕ

Северная часть Большого Кавказа является одним из наиболее геодинамически активных регионов России. Особенности геодинамики региона в широком смысле обусловлены взаимодействием двух крупных литосферных плит — Евразийской и Аравийской. Регион представляет собой типичный пример коллизионной тектоники, характеризующейся деформацией сжатия в субмеридиональном направлении, растяжением в субширотном направлении и общим поднятием горной системы Большого Кавказа. В результате регион характеризуется наличием активных сей-смогенных разломов. В центральной части складчатого сооружения развиты также молодые вулканы, крупнейшие из которых, Эльбрус и Казбек, расположены в непосредственной близости от Главного хребта Кавказа.

Изучение динамики движения и взаимодействия плит (т.е. первичных сил, действующих на плиты), а также реологии континентальной литосферы является одной из важных фундаментальных проблем активной геотектоники [16, 28—30]. В настоящее время в науках о Земле господствует концепция тектоники литосферных плит. Согласно представлениям этой концепции, формирование внутренней тектонической структуры подвижных поясов (типа Альпийско-Гималайского пояса) и подвижных сооружений определяется сближением литосферных плит. Применительно к

Большому Кавказу эта точка зрения подразумевает в качестве источника его деформирования приближение в суб-меридиональном направлении Аравийской литосферной плиты к смежной окраине восточно-европейской части Евразийской плиты. Сближение этих плит установлено в результате GPS измерений [23, 27]. Предполагается, что в результате этих горизонтальных смещений кавказский сегмент Альпийско-Гималайского подвижного пояса сжимается, слои осадочных и вулканических пород сминаются в складки, блоки основания испытывают разнонаправленные смещения, а верхние горизонты коры нарушаются взбросами и надвигами. Некоторые исследователи полагают, что воздействие северного дрейфа Аравийской плиты сказывается на распределении горизонтальных напряжений в пределах Евразийской плиты на расстояние до полутора—двух тысяч километров от южного края последней [4, 5, 7].

В исторической ретроспективе первые исследования современной геодинамики Кавказской горной системы с использованием GPS приемников были проведены в начале 90-х гг. 20 века. В 1991 г. в рамках Российско-Американского соглашения о совместных исследованиях в области охраны окружающей среды (Проект IX — исследования по предсказанию землетрясений) [12, 26, 27]. Измерения на Кавказе были продолжением региональных исследований в Средиземноморье (Греция, Турция, Египет и Израиль), начатых в 1988 г. В результате была впервые получена карта современных

движений Кавказкого региона и смежных частей Азии.

Помимо Российско-Американского Проекта IX, в период 1993—1994 гг. на Северном Кавказе проводились исследования в рамках международного проекта SELF (SEa Level Fluctuations) [15]. Это был крупномасштабный проект, направленный на изучение изменения уровня Средиземного и Черного морей. В полевых работах были определены координаты более двадцати наблюдательных пунктов, в частности четырех пунктов на Северном Кавказе: "Терскол", "Чегет", "Тырныауз" (Кабардино-Балкария) и "Зеленчукская" (Карачаево-Черкесия). Последний пункт располагался на территории Зелен-чукской радиоастрономической обсерватории Института прикладной астрономии (ИПА) РАН и в дальнейшем был преобразован в постоянно-действующую GPS станцию. Априорные координаты пункта: широта 43°47' N, долгота 41°34' E, высота над уровнем моря 1166 м. Станция оборудована принимающим устройством и системой сбора данных, в соответствии со стандартами Европейской сети EUREF. В 1997 г. станция Зе-ленчукская была включена в сеть опорных станций международной службы IGS (International GNSS Service) с кодом ZECK, и в настоящее время она входит в реализацию международной земной системы отсчета ITRF2008. В течение почти десятилетия "Зеленчукская" оставалась единственной постоянно-действующей GPS станцией на Кавказе.

Начиная с 2005 г. ГАИШ МГУ создал на Северном Кавказе три новых постоянных станции GPS/ГЛОНАСС наблюдений. Первая из них станция Терскол расположена на территории Тер-скольской международной обсерватории на высоте 3100 м, вблизи вулкана Эльбрус. Код станции TRSK. В стационарном режиме сбора данных станция начала работать с 2005 г. Априорные координаты: широта 43° 16' N, долгота 42°30' E, высота 3122 м над уровнем моря. Вторая станция "Кисловодск" размещена на горе Шатджатмаз (Карачаево-Черкессия) на территории Горной солнечной станции Пулковской обсерватории РАН, код станции KISL. Регулярные наблюдения ведутся с 2006 г. Координаты станции: широта 43°44' N, долгота 42°39' E, высота 694 м. Третья станция организована в 2008 г. совместно с Владикавказским Научным Центром РАН и Центром геофизических исследований ВНЦ РАН, антенна станции установлена на крыше здания Центра геофизических исследований. Код станции VLKK. Априорные координаты станции: широта 43°02' N, долгота 44°41' E, высота 696 м. Станции KISL, TRSK оснащены антеннами Topcon CR-G3 Choke Ring и приемниками JAVAD Legacy E L1/L2 GPS/GLONASS. Станция VLKK оснащена антенной Javad MarAnt+ и приемником JAVAD Legacy E L1/L2 GPS/GLO-

NASS. Текущая работа станций обслуживается сотрудниками организаций, на территории которых они установлены. Данные с GPS приемников поступают через Интернет в комплекс хранения и обработки астрономических данных ГАИШ МГУ.

Совокупность трех станций ГАИШ "Терскол" (TRSK), "Кисловодск" (KISL), "Владикавказ" (VLKK) и международной станции "Зелен-чукская" (ZECK) покрывают обширную территорию Республик Кабардино-Балкарии, Карачаево-Черкессии и Северной Осетии-Алании и формируют региональную Северо-Кавказскую геодезическую сеть (СКГС). Также с 2010 г. на Кавказе активно развивает сеть станций GPS/ГЛОНАСС наблюдений Геофизическая служба (ГС) РАН. В настоящее время в нее входит 4 станции. Таким образом, сформированная сеть позволяет решать региональные задачи по изучению основных закономерностей современных движений земной коры на Северном Кавказе.

В настоящей работе мы представляем поле скоростей современных движений региона Северного склона Большого Кавказа, которое уточняет результаты, изложенные в [24].

GPS НАБЛЮДЕНИЯ И АНАЛИЗ ДАННЫХ

Оценка скоростей современных движений Северного Кавказа строилась по результатам наблюдений на четырех стационарных GPS станциях Северо-Кавказской геодезической сети. Карта с положением станций показана на рис. 1.

В основу оценки скоростей положен анализ временных рядов координат GPS станций, вычисляемых из первичных данных, которые представляют собой наборы фазовых и кодовых измерений на двух частотах продолжительностью 24 часа с интервалом регистрации 30 с. Для оценки скоростей определяемых станций необходимо наличие в сети хотя бы одного опорного пункта, а желательно нескольких. При этом в случае нескольких опорных пунктов необходимо учитывать их взаимное смещение. Поэтому к набору измерений на станциях KISL, TRSK, VLKK в данном исследовании добавлены данные шести близкорасположенных опорных станций сети IGS: ARTU (Арти, Урал), BUCU (Бухарест, Румыния), CRAO (Крым), MOBN (Обнинск, Московск. обл.) TEHN (Тегеран, Иран) и ZECK (Зеленчукская, Северный Кавказ). Выбранные опорные станции с указанной кодировкой входят в реализацию международной земной отсчетной основы ITRF2008. Географическое положение опорных и наблюдаемых станций показано на рис. 1.

Обработка GPS данных выполнялась программным пакетом GAMIT/GLOBK [17—21] на комплексе хранения и обработки астрономических данных ГАИШ МГУ. Вычисленные времен-

Рис. 1. Карта постоянных GPS станций сети IGS (ARTU, BUCU, CRAO, MOBN, TEHN, ZECK, см. пояснения в тексте) и станций ГАИШ МГУ на Северном Кавказе (KISL, TRSK, VLKK)

ные ряды координат станций KISL, TRSK, VLKK показаны на рис. 2—4.

Оценки компонент скоростей и векторов горизонтальных движений GPS станций СевероКавказской региональной сети и опорных станций сети IGS, расположенных на Евразийской плите, приведены в табл. 1 и на рис. 5 (относительно системы ITRF2008) и в табл. 2 (относительно неподвижной Евразии).

ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

Изменения координат для станций региональной сети СКГС (TRSK, KISL, VLKK, ZECK) имеют схожий характер (см. рис. 2—4). Временные ря-

ды координат характеризуются сезонными вариациями, наиболее выраженными для вертикальных компонент. Точность определения координат изменяется в пределах 1—3 мм за сутки. Такой же точностью характеризуются координаты опорных станций сети Ю8, используемых при анализе.

Характерным аспектом поля скоростей Северного Кавказа относительно 1ТЯР2008 является быстрое горизонтальное смещение в северовосточном направлении практически с одинаковыми скоростями, 26—28 мм/год (см. рис. 5, табл. 1). Подобным движением характеризуется и Крымский полуостров (СЯАО). Опорные станции в центральных стабильных

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Геология»