канд. физ.-мат. наук, руководитель отдела,
720027, Бишкек, ул. Тимура Фрунзе, 73/2
Candidate of Physics and Mathematics, Head of Section Central Asian,
720027, Bishkek, Timur Frunze street, 73/2
докт. физ.-мат. наук, г. н. с.,
123995, ГСП-5, Москва, Д-242, ул. Большая Грузинская, 10
shamil@ifz.ru
Doctor of Physics and Mathematics, Principal Investigator,
123995, Moscow, D-242, Bol’shaya Gruzinskaya street, 10
Предложен метод определения кусочно-непрерывного поля градиента скорости современных горизонтальных движений земной коры по пространственно дискретным данным о горизонтальных скоростях. Метод отличается повышенной разрешающей способностью при выявлении неоднородностей в поле скорости деформаций, в частности зон локализации скоростей деформаций и границ между участками, обладающими разными скоростями деформации. Метод применен для определения поля градиента горизонтальных скоростей в районе расположения Центрально-Азиатской (ЦА) GPS-сети, покрывающей обширные территории горных цепей Кыр- гызского Тянь-Шаня и Памира, Таримскую депрессию и Казахский щит (рис. 1). Для анализа были отобраны данные, полученные в период с 1995 г. по 2006 г. на 308 GPS-станциях (рис. 4). Повышение разрешающей способности метода достигается тем, что при вычислениях используется триангуляционная сетка, гораздо более плотная, чем та, которая порождается обычной триангуляцией (рис. 2, 3), поэтому почти каждая точка x исследуемой области становится принадлежащей не одному, а нескольким (покрывающим ее) треугольникам (рис. 5). Характеристики тензора градиента скорости в точке x рассчитываются весовым суммированием соответствующих характеристик покрывающих треугольников. В результате в каждой точке x мы рассчитываем тензор спина W, определяющий угловую скорость вращения ω, а также компоненты горизонтального тензора скоростей деформации E. По этим компонентам непосредственно вычисляется ориентация главных осей тензора E и его инварианты: максимальная скорость удлинения E1, максимальня скорость укорочения E2, дивергенция E=E1+E2 и скорость максимального сдвига Γ=(E1−E2)/2 (рис. 6–11). Рассчитанные величины, представленные рядом карт, демонстрируют высокую степень неоднородности. Районы с повышенными значениями упомянутых характеристик скоростей деформации и вращений резко выделяются на более спокойном фоне. В то же время в распределении кинематических характеристик на Тянь-Шане прослеживается определенная регулярность: зоны повышенных абсолютных значений E2 в основном ориентированы в ВСВ направлении, а зоны повышенных значений E1 − преимущественно в ССЗ направлении.
A new method is proposed to define piecewise continuous fields of velocity gradients of recent horizontal movements of the Earth’s crust from spatially discrete data on horizontal velocities of such movements. The method is designed to identify spatial inhomogeneities in the field of horizontal strain rates (e.g., zones of localized deformation and boundaries between areas with different strain rates) in considerable detail. It is applied to determine the field of horizontal velocity gradient in the region of the Central Asian GPS network which covers vast territories of the Kyrgyz Tien-Shan and Pamirs mountain ranges, the T arim depression, and the Kazakh Shield (Fig. 1). Calculations are based on GPS survey data obtained at 308 sites from 1995 to 2006 (Fig. 4). The resolution of the proposed method is increased by using a triangulation grid which is much denser than a conventional one (Fig. 2 and 3). As a result, point x on the surface under study is covered by several triangles rather than one (Fig. 5). Strain characteristics at point x are calculated by weighted summation of corresponding characteristics in the cover triangles. Thus, for each point we estimate spin tensor W, which defines angular velocity ω, and components of horizontal strain rate tensor E. These components provide for direct calculation of orientation of principal axes and invariants of E, i.e. maximum stretching E1, maximum shortening E2, velocity divergence E=E1+E2, and maximum shear rates Γ=⎪E1−E2⎪/2 (Fig. 6 to 11). The calculated values are presented in maps which demonstrate that spatial distribution of such values is highly inhomogeneous. Regions with increased values of kinematic characteristics mentioned above stand out sharply against the background. At the same time, spatial distribution of the kinematical characteristics in the Tien Shan region is quite regular: zones of increased absolute values of E2 are mainly oriented in the ENE direction, while the NNW orientation dominates in zones of increased values of E1.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.