ФИЗИКА ЗЕМЛИ, 2015, № 4, с. 68-80
УДК 551.244
СОВРЕМЕННЫЕ ГОРИЗОНТАЛЬНЫЕ ДВИЖЕНИЯ ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ТЕКТОНИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ ОСЕТИНСКОЙ ЧАСТИ БОЛЬШОГО КАВКАЗА ПО GPS-ИЗМЕРЕНИЯМ
© 2015 г. В. К. Милюков1, А. П. Миронов1, Г. М. Стеблов2, В. И. Шевченко2, А. Г. Кусраев3, В. Н. Дробышев3, Х. М. Хубаев3
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, Государственный астрономический институт им. П.К. Штернберга (ГАИШМГУ), г. Москва E-mail: vmilyukov@yandex.ru 2Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН, г. Москва 3Владикавказский научный центр РАН и РСО-А, г. Владикавказ Поступила в редакцию 25.08.2014 г.
Большой Кавказ в целом, и осетинский регион в частности, входят в состав Альпийско-Гималай-ского подвижного пояса, характеризующийся активной новейшей тектоникой. Этот сложный с геодинамической точки зрения регион традиционно рассматривается как результат взаимодействия двух крупных литосферных плит — Евразийской и Аравийской. Начиная с 2010 г. в этом регионе была создана сеть геодезических пунктов для проведения периодически-повторных измерений мобильной GPS-аппаратурой, а также установлены три стационарных GPS-станции. В работе приводятся методика обработки и результаты GPS-измерений 2010—2013 гг. Оценки скоростей горизонтальных смещений приведены в трех системах отсчета: в общеземной системе координат ITRF2008, относительно неподвижной Евразии и в локальной системе отсчета, определенной стационарной станцией ARDN. Полученные результаты, помимо общего субмеридионального движения региона, связанного с конвергенцией Евразийской и Аравийской плит, выявили ряд тектонических особенностей, обусловленных, по-видимому, продолжающимися локальными процессами формирования тектонической структуры этого региона.
DOI: 10.7868/S0002333715040079
ВВЕДЕНИЕ
Большой Кавказ в целом, и осетинский регион в частности — это сложный с точки зрения тектонической структуры регион, который рассматривается в рамках плейттектонической концепции как результат взаимодействия двух крупных литосферных плит — Евразиатской и Аравийской. Считается, что сближение этих плит формирует современную геодинамику региона, которая характеризуется продолжающимся образованием складча-то-надвиговой структуры, сложной системой разломов, вулканизмом, повышенной сейсмичностью, активными движениями земной коры. Вне зависимости от того или иного подхода к интерпретации тектонической структуры Большого Кавказа, не вызывает сомнения то, что формирование этой структуры связано, в первую очередь, с напряжениями субгоризонтального сжатия, ориентированными в общем вкрест ее простирания. Изучение механизмов очагов землетрясений региона показывает, что и на современном этапе развития такие напряжения играют определяющую роль. Современные высокоточные геодезические ОР8-измерения позволяют проверить эти представления и оценить их на количественной основе.
Система GPS является в настоящее время основным измерительным средством при решении самых разнообразных задач современной геодинамики на всех масштабных уровнях, начиная с изучения деформаций в пределах отдельных горных сооружений и разломов и до глобальных перемещений литосферных плит. С середины 80-х годов в рамках ряда международных проектов такие работы проводятся в зоне взаимодействия Евразиатской, Аравийской и Африканской литосферных плит. Исследования затронули территории Греции, Турции, Египта, Ирана, Армении, Азербайджана и Грузии. К настоящему времени для этих территорий получена детальная карта скоростей горизонтальных движений по GPS-измерениям 1988-2005 годов [Reilinger et al., 2006]. Скорости определены на основании данных 440 GPS-станций (337 полевых пунктов повторно-периодических измерений и 103 постоянно действующие станции).
В 90-х годах система GPS стала применяться для изучения современной геодинамики Кавказской горной системы, а также возможных постсейсмических деформаций в эпицентральной зоне сильнейшего из инструментально зафиксированных на Кавказе Рачинского землетрясения
(29.04.1991). Первые GPS-измерения были проведены в 1991—1997 годах в рамках Российско-Американского соглашения о совместных исследованиях в области охраны окружающей среды (Проект IX — исследования по предсказанию землетрясений) [Прилепин и др., 1997; Шевченко и др., 1999; Reilinger et al., 1997; 2006; McClusky et al., 2000]. Вторые — в период 1993—1994 годов в рамках международного проекта SELF (SEa Level Fluctuations) [Becker, 2002]. Была создана сеть из двух десятков пунктов на территориях Армении, Грузии и России. Целью этих работ была оценка поля деформаций существенной части Альпий-ско-Гималайского подвижного пояса протяженностью около 3000 км.
До последнего времени осетинская часть Большого Кавказа (рис. 1), будучи одним из самых тектонически активных регионов Кавказа, не была охвачена спутниковыми геодезическими измерениями. Начиная с 2010 г. авторами данной работы в осетинском регионе проводятся GPS-измерения. Данные наблюдения являются первыми на этой территории и должны дать важный вклад в понимание геодинамики региона.
Целью данной работы является оценка современных горизонтальных движений основных элементов тектонической структуры осетинской части Большого Кавказа.
ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ ОСЕТИНСКОЙ ЧАСТИ БОЛЬШОГО КАВКАЗА
Традиционно Большой Кавказ делят по простиранию на Северо-Западный, Центральный, Восточный и Юго-Восточный. Осетинская часть этого сооружения располагается на восточном окончании Центрального Кавказа. По широте простирания она разделяется на зоны Главного хребта и Южного склона. Севернее располагается территория Предкавказья, а южнее — Закавказская межгорная депрессия.
На региональном уровне в осетинской части Большого Кавказа и прилегающих территориях для удобства описания построенной геодезической сети и результатов измерений мы выделяем с севера на юг следующие основные элементы тектонической структуры (рис. 2):
— Бесланская депрессия (А) Восточного Предкавказья, с мощными толщами кайнозойских, мезозойских и, вероятно, палеозойских отложений (между Владикавказским надвигом на юге и Сунженским антиклинорием на севере);
— Северный склон (В) зоны Главного хребта Большого Кавказа, в пределах которого распространены преимущественно юрские и, в меньшей степени, меловые отложения (между Владикавказским и Бурон-Ларсским надвигами);
— Фиагдонская антиклиналь (В1), южная часть Северного склона зоны Главного хребта с древними кристаллическими породами фундамента в ядре антиклинали;
— Полоса "основных сланцев" (С), мощнейшие толщи нижне- и среднеюрских отложений (между Бурон-Ларсским и Тибским надвигами);
— Чиауро-Дибрарский синклинорий (D), прогиб Южного склона, выполнен мощнейшей толщей флишоидных верхнеюрских и меловых отложений (между Тибским и Орхевским надвигами); отдельно рассматриваются северное и южное крылья синклинория;
— Грузинская глыба (E), выступ древнего кристаллического фундамента, перекрытого относительно маломощными породами юрского и кайнозойского возраста (к югу от Орхевского надвига);
— Гагра-Джавская зона (F), сложена мощными нижне- и среднеюрскими отложениями.
Осетинская часть Большого Кавказа характеризуется достаточно сложной складчато-надви-говой внутренней структурой [Шевченко, 1984; 2002]. Южновергентные надвиги распространены на Северном склоне Большого Кавказа. Это Карцинский, Моравхохский, Кариухохский надвиги Скалистого хребта. Южновергентным является и Владикавказский надвиг в Черных горах. Надвиги (также южновергентные) Шаухохский, Адайком-Казбекский, Абайтикауский и некоторые другие выявлены в полосе "основных сланцев". К ряду южновергентных относится и Тибский надвиг. Кроме того, на границе зон Северного склона и "основных сланцев" проходит северовергентный Бурон-Ларсский надвиг. На границе зон Южного склона и Закавказской депрессии находится уже упоминавшийся южновергентный Орхевский надвиг.
Сложная геологическая структура района исследований, неравномерно распределенная сейсмичность позволяют говорить о его высокой современной геодинамической активности.
ОСЕТИНСКАЯ ГЕОДЕЗИЧЕСКАЯ СЕТЬ СТАНЦИЙ И ПУНКТОВ GPS-ИЗМЕРЕНИЙ
В 2010—2013 гг. были проведены четыре полевых кампании, в результате которых в соответствии с тектоническим строением исследуемого региона была создана сеть, состоящая из 25 геодезических пунктов для проведения периодически повторяемых измерений мобильной GPS-аппаратурой (полевых пунктов). В 2010 г были созданы первые 8 пунктов, в 2011 г. — 6, в 2012 г. — 6, и в 2013 г. — 5 (рис. 2, табл. 1). Эта геодезическая сеть пересекает основные геологические структуры и контактные зоны осетинской части Большого Кавказа. С 2011 г. на исследуемой территории Осетии действуют стационарные GPS/GLONASS
Таблица 1. Названия, координаты (в системе WGS84) полевых пунктов и стационарных станций (ARDN, VLKZ, LATZ) GPS-измерений в Осетии и даты проведения измерений
Зона Код Долгота, градусы Широта, градусы Высота, м Измерительные кампании (год/месяц/день)
2010 2011 2012 2013
A ARDN 44.2910 43.1200 408 с 2011/11/20 по наст. время
VLKZ 43.0462 44.6777 706 с 2011/10/11 по наст. время
B KARZ 44.3654 42.9293 894 2012/11/082012/11/13 2013/08/182013/08/20
DGIS 44.3154 42.8810 1214 2013/08/252013/08/28
KADT 44.2839 42.8337 1357 2013/08/252013/08/29
LATZ 42.8266 44.2958 1273 с 2011/11/19 по наст. время
B1 FGDN 44.2370 42.8034 1483 2012/10/302012/11/06 2013/08/292013/09/02
TLAP 44.2360 42.7941 1571 2013/08/292013/09/02
C BUGT 44.2250 42.7418 2072 2012/10/252012/10/29 2013/10/312013/11/03
HILK 44.1666 42.7043 2570 2012/10/252012/10/30 2013/10/312013/11/03
ZRMG 43.9736 42.7001 1771 2011/08/05 2012/11/282012/12/02 2013/10/132013/10/17
ZAKK 44.1155 42.6404 2155 2012/11/082012/11/13 2013/06/102013/06/13, 2013/10/252013/10/31
D ROOK 44.1194 42.5965 2044 2010/06/25 2011/07/302011/07/31 2012/10/022012/10/05 2013/10/072013/10/10
EDIS 44.2172 42.5366 1983 2011/08/02 2012/10/162012/10/20 2013/10/032013/10/07
DZMG 44.0938 42.5331 1452 2010/06/242010/06/25 2011/07/302011/07/31 2012/10/02
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.