МЕТОД НАЛОЖЕННЫХ ТРИАНГУЛЯЦИЙ ДЛЯ ВЫЧИСЛЕНИЯ ГРАДИЕНТА СКОРОСТИ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ ДВИЖЕНИЙ: ПРИЛОЖЕНИЕ К ЦЕНТРАЛЬНО-АЗИАТСКОЙ GPS-СЕТИ

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.

GPS-измерения, современная деформация, вращение континентальной коры

1. Кузиков С.И. Структурный анализ горизонтальных скоростей по данным GPS и характер современной деформации земной коры Центральной Азии: Автореф. дис. … канд. физ.-мат. наук. − М.: ИФЗ РАН, 2007. − 26 с.

2. Кузиков С.И., Мухамедиев Ш.А. Структуризация современных горизонтальных скоростей земной коры Центральной Азии методами статистического анализа // Изменяющаяся геологическая среда: Материалы Международной конференции. − Казань: КГУ, 2007. Т.1. − С. 108–112.

3. Макаров В.И., Абдрахматов К.Е., Айтматов И.Т. и др. Современная геодинамика областей внутриконтинентального коллизионного горообразования (Центральная Азия). − М.: Научный мир, 2005. − 400 с.

4. Мухамедиев Ш.А., Зубович А.В., Кузиков С.И. Выделение блоков земной коры по данным GPS измерений // Доклады АН. − 2006. − Т. 408, № 4. − С. 539–542.

5. Abdrakhmatov K.Ye., Aldazhanov S.A., Hager B.H., Hamburger M.W., Herring T.A., Kalabaev K.B., Makarov V.I., Molnar P., Panasyuk S.V., Prilepin M.T., Reilinger R.E., Sadybakasov I.S., Souter B.J., Trapeznikov Yu.A., Tsurkov V.Ye., Zubovich A.V. Relatively construction of the Tien Shan inferred from GPS measurements of present-day crustal deformation rates // Nature. − 1996. − V. 384. − P. 450–457.

6. Avouac J.-P., Tapponier P. Kinematic model of active deformation in Central Asia // Geophysical Research Letters. − 1993. − V. 20. − P. 895–898.

7. England P.C., McKenzie D.P. A thin viscous sheet model for continental deformation // Geophysical Journal of the Royal Astronomical Society. − 1982. − V. 70. − P. 295–321.

8. England P., Molnar P. Active deformation of Asia: from kinematics to dynamics // Science. − 1997. − V. 278. − P. 647–650.

9. England P., Molnar P. Late Quaternary to decadal velocity fields in Asia // Journal of Geophysical Research. − 2005. − V. 110. − B12401. – doi:10.1029/2004JB003541.

10. Flesch L.M., Haines A.J., Holt W.E. Dynamics of the India-Eurasia collision zone // Journal of Geophysical Research. − 2001. − V. 106. − P. 16435–16460.

11. Gordon R.G., Stein S. Global tectonics and space geodesy // Science. − 1992. − V. 256. − P. 333–342.

12. Gurtin M.E. An introduction to continuum mechanics. − New York: Academic Press, 1981. − 265 p.

13. McCaffrey R. Block kinematics of the Pacific–North America plate boundary in the Southwestern United States from inversion of GPS, seismological, and geologic data // Journal of Geophysical Research. − 2005. − V. 110. − B07401. – doi:10.1029/2004JB003307.

14. Meade B. Present-day kinematics at the India-Asia collision zone // Geology. − 2007. − V. 35. – P. 81–84. − doi: 10.1130/G22924A.1.

15. Replumaz A., Tapponnier P. Reconstruction of the deformed collision zone between India and Asia by backward motion of lithospheric blocks // Journal of Geophysical Research. − 2003. − V. 108. − 2285. – doi:10.1029/2001JB000661.

16. Shen Z.-K., Jackson D.D., Ge B.X. Crustal deformation across and beyond the Los Angeles basin from geodetic measurements // Journal of Geophysical Research. − 1996. − V. 101. − P. 27957–27980.

17. Socquet A., Simons W., Vigny C., McCaffrey R., Subarya C., Sarsito D., Ambrosius B., Spakman W. Microblock rotations and fault coupling in SE Asia triple junction (Sulawesi, Indonesia) from GPS and earthquake slip vector data // Journal of Geophysical Research. − 2006. − V. 111. − B08409. – doi:10.1029/2005JB003963.

18. Spakman W., Nyst M.C.J. Inversion of relative motion data for estimates of the velocity gradient field and fault slip // Earth and Planetary Science Letters. − 2002. − V. 203. − P. 577–591.

19. Thatcher W. Microplate versus continuum descriptions of active tectonic deformation // Journal of Geophysical Research. − 1995. − V. 100. − P. 3885– 3894.

20. Thatcher W. Microplate model for the present-day deformation of Tibet // Journal of Geophysical Research. − 2007. − V. 112. − B01401. – doi:10.1029/2005JB004244.

21. Wessel P., Smith W.H.F. New, improved version of Generic Mapping Tools released // Eos, Transactions, American Geophysical Union. − 1998. − V. 79. – P. 579.

22. Zhang P.-Z., Shen Z., Wang M., Gan W., Molnar P., Wang Q., Niu Z., Sun J., Wu J., Hanrong S., Xinzhao Y. Continuous deformation of the Tibetan plateau from global positioning system data // Geology. − 2004. − V. 32. – P. 809–812. – doi:10.1130/G20554.1.