докт. физ.-мат. наук, профессор, зав. лабораторией современной геодинамики Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН 123995, ГСП-5, Москва Д-242, ул. Большая Грузинская, 10, Россия Тел.: (495)2549135
Doctor of Physics and Mathematics, Professor, Head of Laboratory of Recent Geodynamics The Schmidt Institute of Physics of the Earth RAS 10 Bol’shaya Gruzinskaya street, Moscow D-242 123995,GSP5, Russia Tel.: (495)2549135
Приведен анализ современных, протекающих в реальном масштабе времени, деформационных процессов в зонах разломов, выявленных по данным многолетних геодезических (наземных и спутниковых) наблюдений, выполненных с повышенной пространственно-временной детальностью.
Продемонстрирован новый класс современных движений земной поверхности – параметрически индуцированные тектонические деформации разломных зон. Показано, что возникновение суперинтенсивных (до 5–7 см в год, (5–7)·10–5 в год) движений земной поверхности в разломных зонах сейсмоактивных и асейсмичных регионов происходит под влиянием крайне малых внешних воздействий природного или техногенного генезиса.
Установлена пространственная дискретность аномальных деформационных процессов вдоль простирания регионального Речицкого разлома (Припятская впадина). Сделан вывод о необходимости учета современной аномальной активности разломных зон при установлении региональных закономерностей геодинамических процессов на основе измерений, проводимых в реальном масштабе времени.
Представлены результаты анализа длительных (20–50 лет) геодезических наблюдений, проведенных в регионах с повышенной сейсмотектонической активностью (Копетдаг, Камчатка, Калифорния). Установлено, что результаты инструментальных геодезических наблюдений за современными вертикальными и горизонтальными смещениями в зонах разломов указывают на «парадоксальное» отклонение деформаций от унаследованных движений прошлых геологических эпох.
«Парадоксы» больших и малых скоростей деформаций в современной геодинамике сводятся к надежному эмпирическому факту – наличию исключительно высоких локальных скоростей деформаций в зонах разломов, порядка 10–5 в год и более, которые протекают в обстановке низких региональных деформаций, имеющих среднегодовые скорости на 2–3 порядка меньше. В Копетдагском и Камчатском сейсмоактивных регионах, а также в зоне разлома Сан Андреас (Северная Калифорния) выявлены очень низкие среднегодовые скорости относительных горизонтальных деформаций, которые составляют всего 3–5 амплитуд земноприливных деформаций в год.
Сформулирована «разломно-блоковая» дилемма, которая возникает при интерпретации результатов наблюдений в современной геодинамике разломов. Либо активным элементом, формирующим современные аномальные деформации, является блок, а разлом выступает в качестве «пассивного» элемента, либо зона разлома сама является источником аномальных движений, а блоки являются пассивными элементами – вмещающей средой. Показано, что «парадоксы» больших и малых скоростей деформаций снимаются, если считать, что современная аномальная геодинамика формируется за счет параметрического возбуждения деформационных процессов в зонах разломов, в обстановке квазистатического режима нагружения.
На основе эмпирических данных установлено наличие пространственно-временной миграции современных деформационных процессов в разломных зонах и существование двух типов волн: «межразломной» и «внутриразломной». Разработана феноменологическая модель формирования автоволновых деформационных процессов, и показано ее согласие с наблюдениями. Введено понятие «псевдоволны», и предложен подход к организации наблюдений за деформационными автоволнами.
Отмечены проблемы идентификации результатов геодеформационных наблюдений, обусловленные новыми технологиями измерений, которые приводят к «соотношениям неопределенности» типа «пространственный размер аномалии – густота наблюдательных пунктов» и «длительность аномалий – временная детальность измерений». Показана неоднозначность в определении векторов смещений земной поверхности методом РСА интерферометрии.
Recent deformation processes taking place in real time are analyzed on the basis of data on fault zones which were collected by long-term detailed geodetic survey studies with application of field methods and satellite monitoring.
A new category of recent crustal movements is described and termed as parametrically induced tectonic strain in fault zones. It is shown that in the fault zones located in seismically active and aseismic regions, super intensive displacements of the crust (5 to 7 cm per year, i.e. (5 to 7)·10–5 per year) occur due to very small external impacts of natural or technogenic / industrial origin.
The spatial discreteness of anomalous deformation processes is established along the strike of the regional Rechitsky fault in the Pripyat basin. It is concluded that recent anomalous activity of the fault zones needs to be taken into account in defining regional regularities of geodynamic processes on the basis of real-time measurements.
The paper presents results of analyses of data collected by long-term (20 to 50 years) geodetic surveys in highly seismically active regions of Kopetdag, Kamchatka and California. It is evidenced by instrumental geodetic measurements of recent vertical and horizontal displacements in fault zones that deformations are ‘paradoxically’ deviating from the inherited movements of the past geological periods.
In terms of the recent geodynamics, the ‘paradoxes’ of high and low strain velocities are related to a reliable empirical fact of the presence of extremely high local velocities of deformations in the fault zones (about 10–5 per year and above), which take place at the background of slow regional deformations which velocities are lower by the order of 2 to 3. Very low average annual velocities of horizontal deformation are recorded in the seismic regions of Kopetdag and Kamchatka and in the San Andreas fault zone; they amount to only 3 to 5 amplitudes of the earth tidal deformations per year.
A ‘fault-block’ dilemma is stated for the recent geodynamics of faults in view of interpretations of monitoring results. The matter is that either a block is an active element generating anomalous recent deformation and a fault is a ‘passive’ element, or a fault zone itself is a source of anomalous displacements and blocks are passive elements, i.e. host medium. ‘Paradoxes’ of high and low strain velocities are explainable under the concept that the anomalous recent geodynamics is caused by parametric excitation of deformation processes in fault zones in conditions of a quasi-static regime of loading.
Based on empirical data, it is revealed that recent deformation processes migrate in fault zones both in space and time. Two types of waves, ‘inter-fault’ and ‘intra-fault’, are described. A phenomenological model of auto-wave deformation processes is proposed; the model is consistent with monitoring data. A definition of ‘pseudo-wave’ is introduced. Arrangements to establish a system for monitoring deformation auto-waves are described.
When applied to geological deformation monitoring, new measurement technologies are associated with result identification problems, including ‘ratios of uncertainty’ such as ‘anomaly’s dimensions – density of monitoring stations’ and ‘anomaly’s duration – details of measurements in time’. It is shown that the RSA interferometry method does not provide for an unambiguous determination of ground surface displacement vectors.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.