Развитие деформационных процессов в Кавказском регионе по данным ГНСС измерений

Представлены результаты анализа данных повторных ГНСС (глобальные навигационные спутниковые системы) наблюдений на пунктах геодинамической сети Северного Кавказа, для которого сотрудниками Лаборатории спутниковых методов изучения геофизических процессов ИФЗ РАН собран обширный материал с 2004 по 2014 гг. Задача исследований заключалась в определении современных движений и деформаций земной коры в разных системах отсчета и их сопоставление с количеством выделившейся сейсмической энергии за единый временной интервал. Для анализа были использованы данные пунктов трех геодинамических полигонов Северного Кавказа, а так же ближайших пунктов Международной геодинамической сети (IGS), в том числе расположенных на территории Восточно-Еропейской платформы (ВЕП).
Прецизионные синхронные измерения GPS+ГЛОНАСС проводились сериями по 4-20 суток с помощью двух системных двухчастотных приемников Javad Maxor, с интервалом регистрации 30 с. Обработка «сырых» данных выполнялась с помощью программного комплекса Bernese 5.0. В результате были определены среднесуточные геоцентрические и геодезические координаты пунктов и произведено их осреднение за временной интервал регистрации в отсчетной координатной системе ITRF 2008. В качестве опорных были приняты ближайшие станции IGS.
Скорости смещения пунктов в координатной системе ITRF ориентированы на северо-восток и изменяются от 25 мм/год на территории ВЕП до 33 мм/год на юго-востоке выбранного региона. В региональной системе отсчета относительно пункта (ZECK), расположенного в центре исследуемой территории, скорости горизонтального смещения пунктов постепенно увеличиваются к юго-востоку до 6.2 мм/год (NSSP). Западнее пункта ZECK преобладает северо-западное направление движения, а к востоку – юго-восточное.
Для получения площадных деформаций был рассчитан первый инвариант тензора деформаций за исследуемый временной интервал. В результате получена карта распределения скорости изменения площадных деформаций региона Северного Кавказа. Наблюдается дифференцированное площадное деформирование со скоростями ±2∙10E(-8) в год при наличии аномальных участков сжатия и растяжения до ±10E(-7) в год, ориентированных с севера на юг и являющихся продолжением аналогичных зон на прилегающих участках ВЕП.
Для сопоставления деформаций и сейсмической активности были использованы данные о землетрясениях, предоставляемые Геологической службой США. За выбранный временной интервал в пределах рассматриваемой территории зафиксировано 436 сейсмических событий с магнитудами 1.0 ≤ Ms ≤ 5.7, из них 7 с Ms>5. Землетрясение с магнитудой Мs=5.72 произошло 07.09.2009 г. в Грузии.
Территория региона была условно разбита сеткой с площадью ячеек 1000 кв км. Далее производилось суммирование выделившейся сейсмической энергии (Еs, Дж) всех землетрясений, произошедших за выбранный временной интервал в пределах каждой ячейки. В среднем величина выделившейся энергии составляет 10E7-10E9 Дж/ кв км, достигая местами 10E15 Дж/кв км.
Кавказский регион продолжает развиваться в условиях сближения Евразийской и Аравийской литосферных плит, что в рассматриваемый временной интервал отражается в региональном поперечном сжатии и продольном растяжении рассматриваемого района. Кроме того, встречаются участки аномального сжатия и растяжения, вызванные, возможно, внутренними локальными факторами. Наибольшая геодинамическая активность характерна для восточной части региона, где обнаружены аномальные участки площадного деформирования.