CC BY
215
Geodesic researches at Almaty geodynamic polygon in the Republic of Kazakhstan
Section 5. Geodesy
Temirbekova Madina Sultanovna, Kazakh national technical university after K. I. Satpayev E-mail: makosya_140191@mail.ru Zemtsova Angelina Valentinovna, Kazakh national technical university after K. I. Satpayev Candidate of technical sciences, associate professor E-mail: lina_1954@mail.ru
Geodesic researches at Almaty geodynamic polygon in the Republic of Kazakhstan
Annotation: The article discusses issues of definition of contemporary movements of the earth’s surface with high-precision surveying methods in the territory of Almaty predictive geodynamic polygon. The article gives the characteristics of predictive polygons in the Republic of Kazakhstan. The article presents data on vertical and horizontal movements at the polygons territory.
Keywords: Geodynamic predictive polygon, high precision leveling, vertical and horizontal movements of the earth’s surface.
Темирбекова Мадина Султановна, Казахский национальный технический университет имени К. И. Сатпаева,
магистрант, Горно-металлургический институт E-mail: makosya_140191@mail.ru Земцова Ангелина Валентиновна, Казахский национальный технический университет имени К. И. Сатпаева,
доцент, Горно-металлургический институт E-mail: lina_1954@mail.ru
Геодезические работы на Алматинском геодинамическом полигоне в Республике Казахстан
Аннотация: В статье рассмотрены вопросы определения современных движений земной поверхности высокоточными геодезическими методами на территории Алматинского прогностического геодинамического полигона. Дана характеристика прогностических полигонов в Республике Казахстан. Приведены данные по вертикальным и горизонтальным движениям на территории полигона.
Ключевые слова: Геодинамический прогностический полигон, высокоточное нивелирование, вертикальные и горизонтальные движения земной поверхности
Изучение современных движений земной поверхности в сейсмических областях для Казахстана представляет значительный интерес и приобрело особую важность в связи с изучением землетрясений и поисками их предвестников. В Казахстане к сейсмически активным относятся обширные территории. Угрозе разрушительных землетрясений постоянно подвержены Алматинская, Восточно-Казахстанская,
Жамбылская, Южно-Казахстанская области и город Алматы.
Их высокая сейсмичность, наличие разрывных нарушений средне- и позднечетвертичных террас, выходы на поверхность терминальных источников свидетельствуют о том, что рассматриваемый район находится в зоне интенсивного тектонического развития [1,17].
45
Section 5. Geodesy
Прогноз землетрясений занимает важное место среди геолого-геофизических проблем и слагается из предсказания места, времени, силы ожидаемого толчка, а также определения его характера и последствий на земную поверхность. При этом предвестником землетрясения называют аномальные изменения геофизических полей, в том числе и поля геодезических пунктов.
Высокоточные геодезические измерения позволяют с высокой точностью и частотой опроса проводить повторные наблюдения за местоположением пунктов плановых и высотных сетей, количественную обработку и анализ накопленных данных. Геодезические работы на геодинамических полигонах - это часть комплекса геодезических, геофизических исследований. Их цель - получение количественных
характеристик стабильности взаимного положения точек земной поверхности во времени.
Для изучения современных движений земной поверхности (СДЗП), предвестников крупных землетрясений и усовершенствования методики наблюдений СДЗП на территории Республики Казахстан создан ряд прогностических геодинамических полигонов (табл. 1) [2, 243].
В современных работах по прогнозу землетрясений широко используются методы высокоточного нивелирования I и II классов, высокоточные системы глобального позиционирования GPS и ГЛОНАСС, а также появившаяся чуть позже спутниковая радарная интерферометрия (inSAR — Interferometric Synthetic Aperture Radar).
Таблица 1. - Характеристика прогностических полигонов в Республике Казахстан
Название полигона Год (ы) создания полигона Расположение полигона Базовые геодезические методы геодинамического мониторинга
Алматинский (Малый) 1971-1972 гг. г. Алматы и пригороды линейно-угловая сеть, повторное высокоточное нивелирование, GPS- наблюдения
Шелекский (Алгабасский) 1973 г. в эпицентральной зоне Чилик-ского землетрясения, в 125 км от г. Алматы линейная сеть, повторное высокоточное нивелирование, GPS- наблюдения
Талгарский 1978 г. Талгарский полигон Института физики Земли, г. Талгар повторное высокоточное нивелирование
Жамбылский 2004 г. г. Тараз и пригороды. Часть пунктов полигона на территории Республики Кыргыстан линейная сеть, повторное высокоточное нивелирование
Зайсанский 2006 г. в эпицентральной зоне Зайсан-ского землетрясения, в 22 км от пос. Бакасу повторное высокоточное нивелирование
Нивелирная сеть I и II классов на геодинамических полигонах предназначается для изучения современных вертикальных движений земной поверхности (СВДЗП), поиска предвестников землетрясений, выявления активных поверхностей и глубинных разломов, наиболее активных участков тектонического строения земной коры. Современные горизонтальные деформации земной поверхности (СГДЗП) изучаемой территории определяются на основе анализа фиксируемых точными измерениями изменений отдельных элементов геодезических сетей, происходящих в промежутках времени между повторными циклами наблюдений. СГДЗП изучают методом линейной, угловой или линейно-угловой триангуляции, а также GPS-наблюдениями [3, 113].
Город Алматы расположен в сейсмоактивной зоне Центральной Азии с возможным проявлением зем-
летрясения магнитудой 8 и более баллов (интенсивность 10 баллов). За сто с небольшим лет здесь произошло около десяти разрушительных землетрясений, два из которых - Чиликское 1889 г. и Кеминское 1911 г. имели магнитуду более 8 баллов и вошли в ранг мировых сейсмических катастроф [4, 23-28]. В пределах городской черты выявлено пять тектонических разломов, залегающих на глубине до 1,2 тысяч метров и охватывающих практически всю территорию города.
Данные многолетних исследований показывают, что сейсмическая активность на территории города Алматы остается повышенной, что требует постоянного мониторинга геодезических данных, позволяющих изучать предвестники землетрясений. В связи с этим с 1968 года начались целенаправленные геодезические исследования с целью поисков предвестников и прогноза землетрясений. Создана эксперименталь-
46
Geodesic researches at Almaty geodynamic polygon in the Republic of Kazakhstan
ная база (Малого) Алматинского геодинамического прогностического полигона, территориально совпадающего с городом Алматы, и расположенного на шарнирном сочленении блоков низкогорья северного склона хребта Заилийский Алатау с одной стороны и глубокой Алматинской впадины с другой стороны.
На полигоне проводятся детальные, в пространственно-временном масштабе, исследования современных горизонтальных и вертикальных движений земной поверхности с целью изучения характера ее деформирования в связи с подготовкой и реализацией сейсмических событий.
Важнейший результат, полученный на полигоне, связан с существованием короткопериодных (от
суток до года) высокоамплитудных аномалий вертикальной (до 3-5 мм) и горизонтальной (от +6 мм до -8 мм) составляющих движений на Предгорном районе. [5,18]. Выявленные особенности современных вертикальных движений земной поверхности заключаются в их колебательном характере с периодом в несколько лет и достаточно высоких скоростях смещений. Зоны активных разломов являются основными индикаторами проявления современных вертикальных и горизонтальных движений земной поверхности.
В период с 1967 по 1971 годы на территории полигона была создана линейно-угловая сеть по программе 1 класса, в соответствии с рисунком 1.
Рисунок 1. Схема триангуляционной сети
Два геодезических четырехугольника сети расположены в эпицентральной зоне Верненского (1887 г.) землетрясения. В настоящее время в систему наблюдательных пунктов на Алматинском геодинамическом полигоне входят и станции GPS наблюдений. Выполнено около 50 циклов наблюдений. Спутниковые определения по программе статических измерений на полигоне начались с 2004 г. приемниками GPS-1200. Одновременно велись линейные измерения в сети триангуляции 1 класса светодальномером Дис-томат DI 3000S с лазерным излучателем.
Комбинирование традиционных наземных и спутниковых измерений позволяет достаточно успешно решать задачи определения современных движений земной поверхности (СДЗП).
Анализ значений разностей наклонных дальностей, измеренных между пунктами линейно-угловой сети, указывает на процесс горизонтального сжатия территории со скоростью -0,4 мм/год.
В пределах Алматинского ГДП начиная с 1968 -1971 гг. выполнен 51 цикл нивелирования I и II классов наблюдений за вертикальными движениями земной коры на 5 профилях полигона и на 3 профилях Алматинского сейсмоактивного района, в соответствии с рисунком 2.
По результатам повторного нивелирования 2013 года можно заключить, что вертикальные движения незначительны, т.к. изменения превышений по профилям имеют амплитуду от -19.0 до = +4.4 мм в год и не превышают возможных накоплений ошибок измерений.
47
Section 5. Geodesy
Рисунок 2. Схема профильных линий нивелирования I и II класса
Изменения превышений по результатам нивелирования I класса сейсмоактивного района с 2012 по 2013 год составили: на Алматы-Талгарском профиле - ±2,1 мм, на Аксайском - ±11,7 мм, на Талгарском -±6,7 мм.
Из выше сказанного можно сделать следующие выводы:
- Многократные нивелировки позволили выявить не только пространственные, но, и для ряда участков, временные особенности распределения современных вертикальных движений земной поверхности.
- На протяжении всего времени наблюдений, движения земной поверхности носят знакопеременный характер. Смена знака движений приурочена к моментам, предшествовавшим сейсмическим событиям в Северном-Тянь- Шане (с магнитудой более 4 баллов), или к моментам, последовавшим за землетрясениями, или носят случайный характер.
- По результатам повторного нивелирования можно заключить, что вертикальные движения незначительны, т.к. изменения превышений по профилям имеют амплитуду от -19.0 до = +4.4 мм в год и не превышают возможных накоплений ошибок измерений.
Список литературы:
1. Гарагаш И.А., Жантаев Ж.Ш. Количественная оценка современных движений земной коры в тектонически активных районах. - Сборник: Современные движения земной коры. Комплексные геодинамические полигоны. М.: Межведомственный геофизический комитет при Президиуме АН СССР, 1987.
2. Земцова А.В., Байгурин Ж.Д. О развитии геодезических работ на геодинамических прогностических полигонах в Республике Казахстан //Сборник материалов. Пленарное заседание. Интерэкспо ГЕО-Сибирь. - Новосибирск: СГГА, 2012. - 243 с.
3. Земцова А.В. Геодезические исследования геодинамических процессов. - Учеб. пособие. - Алматы: КазНТу 2014. - 205 с.
4. Атрушкевич П.А., Остропико П.А. Геодинамические исследования на Алма-Атинском полигоне //Современные движения земной коры. М.: Наука, 1984. С. 23-28.
5. Калабаев Н.Б. Изучение горизонтальных движений земной коры на активных тектонических разломах с использованием прецизионных светодальномеров (на примере Алма-Атинского геодинамического полигона). М.:1988. Автореф. дис. 24 с.
48
