CC BY
77
Геодезия
УДК 551.24
СОВРЕМЕННАЯ ГЕОДИНАМИКА ДАЛЬНЕГО ВОСТОКА ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ И ГЕОДИНАМИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ
Владимир Юрьевич Тимофеев
ИНГГ СО РАН, 630090, Россия, г. Новосибирск, проспект Академика Коптюга, 3, доктор физико-математических наук, зав. лабораторией физических проблем геофизики ИНГГ, тел. (383)335-64-25, e-mail: [email protected]
Дмитрий Геннадьевич Ардюков
ИНГГ СО РАН, 630090, Россия, г. Новосибирск, проспект Академика Коптюга, 3, кандидат физико-математических наук, тел. (383)335-64-42, e-mail: [email protected]
Виктор Михайлович Соловьев
Геофизическая Служба СО РАН, 630090, Россия, г. Новосибирск, проспект Академика Коптюга, 3, кандидат геолого-минералогических наук, зам. директора, тел. (383)333-34-38, e-mail: [email protected]
Сергей Валентинович Шибаев
Якутский филиал ГС СО РАН, 677980, Россия, г. Якутск, пр. Ленина, 39, директор Якутского филиала Геофизической службы СО РАН, тел. (411)233-51-88, e-mail: [email protected]
Анатолий Фирсович Петров
Якутский филиал ГС СО РАН, 677980, Россия, г. Якутск, пр. Ленина, 39, кандидат геологоминералогических наук, главный геофизик Якутского филиала Геофизической службы СО РАН, тел. (411)233-51-88
Павел Юрьевич Горнов
Институт тектоники и геофизики ДВО РАН, 680000, Россия, г Хабаровск, ул. Ким Ю Чена, 65, кандидат геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник, тел. (421)222-74-84
Николай Вадимович Шестаков
Институт прикладной математики ДВО РАН, 690041, Россия, г. Владивосток, ул. Радио, 7, доктор технических наук, профессор, тел. (423)231-18-56
Елена Валерьевна Бойко
ИНГГ СО РАН, 630090, г. Новосибирск, проспект Академика Коптюга, 3, научный сотрудник, тел. (383)335-64-42, e-mail: [email protected]
Антон Владимирович Тимофеев
ИНГГ СО РАН, 630090, Россия, г. Новосибирск, проспект Академика Коптюга, 3, инженер, тел. (383)335-64-42, e-mail: [email protected]
В работе рассматривается современная геодинамическая обстановка для дальневосточного региона России, где сходятся три большие тектонические плиты - Евроазиатская, СевероАмериканская и Тихоокеанская, а также несколько «микроплит» - Охотоморская, Амурская и плита моря Беринга. Приведен анализ имеющихся данных о положении межплитных границ и полюсов взаимного вращения плит, о сейсмичности региона. Г лубинное строение региона рассматривается с использованием данных, полученных различными геофизическими методами.
30
Геодезия
По профилям «г. Магадан - о. Врангеля» приводятся результаты, полученные методами ГСЗ, ОГТ и КМПВ.
Ключевые слова: геофизический метод, тектоническая плита, движение плит, положение межплитных границ, сейсмологические исследования, земная кора, землетрясение.
MODERN GEODYNAMICS OF FAR EAST REGION OF RUSSIA BY THE RESULTS OF GEOPHYSICAL AND GEODYNAMIC MEASUREMENTS
Vladimir Y. Timofeev
Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics SB RAS (IPGG), 630090, Russia, Novosibirsk, Acad. Koptyug av. 3, Dr., Head of the Department of Physical Problems of Geophysics IPGG, tel. (383)335-64-25, e-mail: [email protected]
Dmitrii G. Ardyukov
Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics SB RAS (IPGG), 630090, Russia, Novosibirsk, Acad. Koptyug av. 3, Dr., tel. (383)335- 64-42, e-mail: [email protected]
Victor M. Soloviev
Geophysical Service SB RAS, 630090, Russia, Novosibirsk, Akademika Koptyuga 3, Deputy. Dir. k.g.-m.n., tel. (383)333-34-38, e-mail: [email protected]
Sergei V. Shibaev
Yakutsk Department SB RAS, 677891, Russia, Yakutsk, Ave. Lenin, 39, director of the Yakutsk Branch of Geophysical Survey SB RAS, tel. (411)233-51-88, e-mail: [email protected]
Anatoly F. Petrov
Yakutsk Department SB RAS, 677980, Russia, Yakutsk, etc. Lenina, 39, candidate of geological-mineralogical sciences, chief geophysicist Yakutsk Branch of Geophysical Survey SB RAS, tel. (411)233-51-88
Pavel Y. Gornov
Institute of Tectonic and Geophysics Far Eastern Branch RAS, 680000, Russia, Khabarovsk, ul. Kim Yu Chen, 65, candidate of geological-mineralogical sciences, senior researcher, tel. (4212)22-74-84
Nicholas V. Shestakov
Institute of Applied Mathematics Far Eastern Branch RAS, 690041, Russia, Vladivostok, ul. Radio, 7, Professor, Doctor of Science, tel. (423)231-18-56
Elena V. Boyko
Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics SB RAS (IPGG), 630090, Russia, Novosibirsk, Acad. Koptyug av. 3, research associate, tel. (383)335-64-42, e-mail: [email protected]
Anton V. Timofeev
Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics SB RAS (IPGG), 630090, Russia, Novosibirsk, Acad. Koptyug av. 3, engineer, tel. (383)335-64-42, e-mail: [email protected]
In this paper we discussed the current geodynamic for Far-East region of Russia. There are situated three tectonic plates: North-America, Eurasia and Pasific plate and three small plates: Amur, Okhotsk-sea and Bering-sea. Different information about plate rotation poles and seismology
31
Геодезия
situation were estimated. We discuss the structure of Far-East region observed by different geophysical methods. Seismic results were presented for Magadan-Vrangel profile.
Key words: geophysical method, tectonic plate, plates movement, interplate border location, seismological studies, the earth’s crust, earthquake.
Представления о современной тектонике северо-восточной части России отражены на рис. 1. Эти вопросы активно изучаются и уточняются в настоящее время. Положение границ в области сочленения Евроазиатской, СевероАмериканской, Охотоморской, Тихоокеанской и Амурской плит подтверждаются сейсмологическими данными и особенностями современных движений (рис. 1). Характер смещений на границах плит имеет неоднородный характер и осложнен косейсмическими подвижками при современных землетрясениях магнитудой М > 7.
Рис. 1. Положение и границы тектонических плит на Северо-Востоке Азии (по [1] с дополнениями Б.М. Козьмина и В.С. Имаева, 2000), показано положение сейсмических профилей (2001-2008 гг., г. Магадан - о. Врангеля) и механизмов очагов землетрясений на границах, стрелками схематично обозначены направления смещения плит, справа - приведено положение Евразии и окружающих ее плит на сфере, станций IGS сети и остаточные значения векторов в фиксируемой системе относительно плиты Евразия,
решение в ITRF2008
Исследование движения плит Земли на основе данных космической геодезии изучаются с использованием моделей вращения плит на сфере (см. рис. 1). Некоторые варианты моделей, например, для Евразии (положение полюса Эйлера и скорость за млн. лет) приведены в табл. 1.
32
Геодезия
Таблица 1
Модели движения Евразии, координаты полюса Эйлера
Модель Широта Долгота Угловая скорость в млн. лет
SOPAC-2008 (17) 55,851°N ± 0,53° 262,622°E ± 0,16° (-97,378°E) 0,263°± 0,001°
ITRF-2008 (13) 54,2°N ± 0,7° 259,3°E ± 0,5° (-100,7°E) 0,251°± 0,002°
ANI-2010 (3) 53,1°N ± 1,8° 259,5°E ± 0,5° (-100,5°e) 0,244°± 0,002°
Схема взаимодействия плит показывает увеличение сжатия с севера на юг азиатской части Северо-Американской плиты. Использование модельных представлений в сравнении с экспериментальными данными по постоянным станциям Северной Азии показано на рис. 2 и в табл. 2. Скорости вертикальных смещений (Vh) минимальны, что соответствует модели плитного горизонтального движения.
Рис. 2. Скорости горизонтальных смещений для восточной части России в системе ITRF2008, справа - скорости смещений относительно Евразии
Для остаточных значений (экспериментальные данные - модельные скорости) по постоянным станциям северо-восточной части Азии выделяются аномальные смещения для станций Билибино (BILI) и Магадан (MAGO) (табл. 3). Это говорит о том, что они относятся к другой (Северо-Американской) плите. Для азиатских станций Северо-Американской плиты получено аномальное смещение станции Магадан относительно Билибино, что свидетельствует о наличии зоны современного деформирования либо границы между этими станциями.
33
Геодезия
Таблица 2
Северо-восток Азии, скорости по модели Евразии и экспериментальные данные по постоянным станциям IGS
Код пункта / период измерений Широта Ф° Долгота Г Модель Vn, мм/год ANI- 2010 Ve Экспер. Vn Данные Ve Vh, мм/ год
NRIL (2001-2010) 69,362 88,360 -2,52 22,84 -1,915 5 21,803 7 1,699 15
IRKT (1995-2010) IRKJ (2002-2010) 52,219 104,316 -6,85 25,10 -6,613 3 -6,274 7 24,853 6 24,766 12 0,370 11 -0,357 21
YAKT (2001-2010) 62,031 126,680 -12,00 20,06 -12,072 7 18,508 11 0.763 21
TIXI (1999-2010) 71,634 128,866 -12,43 17,01 -11,390 4 16,821 5 1,508 12
BILI (2000-2007) (1999-2008) 68,076 166,437 -16,35 8,96 -20,41 -20,546 6 +8,14 +8,493 8 +1,75 +0,588 18
MAGO (1998-2006) (2-й вариант интерпретации 19982006) 59,575 150,770 -15,49 15,58 -20,17 3 -19, 513 10 +7,51 4 +9,964 15 +0,26 10 -0,552 28
Таблица 3
Северо-Восток Азии, разности = Экспериментальные данные - Модельные (noam) значения (в мм/год). Модель Северо-Американской плиты SOPAC-2008
Пункт Широта Ф° Долгота Г Экспер. -Модель noam, Vn Экспер. -noam-sopac Ve
BILI 68,076 166,437
(2000-2007) -0,39 +3,97
(1999-2008) -0,526 +4,323
MAGO 59,575 150,770
(1998-2006) -2,37 -0,50
(1998-2006) -1,713 + 1,954
TIXI 71,634 128,866
(1999-2007) + 1,24 + 1,55
(1999-2010) + 1,19 + 1,871
34
Геодезия
Комплексный анализ сейсмологических данных и материалов глубинных сейсмических исследований позволил выделить область сочленения СевероАмериканской и Охотоморской плит (рис. 3) в структуре земной коры на разных глубинах, вплоть до поверхности Мохоровичича.
По материалам ГСЗ на профиле (г. Магадан - о. Врангеля) в зоне сочленения плит отмечается значительное уменьшение значений граничных скоростей по поверхности Мохо до 7,5-7,7 км/с и локальный подъем границы Мохоровичича на 2-4 км. На глубинном сейсмотомографическом разрезе в данной зоне отмечается чрезвычайно неоднородная средняя кора. В данной зоне отмечается также уменьшение средних (эффективных) скоростей во всей толще земной коры, что может свидетельствовать о большой раздробленности структур земной коры. Отметим, что все землетрясения региона регистрируются в пределах земной коры, мощность которой, по отдельным оценкам, достигает 40 км.
Рис. 3. К характеристике глубинного строения области сочленения Охотоморской и Северо-Американской плит в створе профиля 2ДВ.
Фрагмент разреза ГСЗ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Fujita K., Stone D.B., Layer P.W., Parfenov L.M. and Koz’min B.M.: Cooperative program helps decipher tectonics of north-east Russia. // EOS T. Am. Geophys.Un., 78 (24), 245, 252-253, 1997.
2. Fujita K., Koz’min B.M., Mackey K.G., Riegel S.A., McLean M.S. and Imaev V.S. Seismic Belt, eastern Sakha Republic (Yakutia) and Magadan District, Russia // Stephan Mueller Spec.Publ.Ser., 4, 117-145, 2009.
3. Стеблов Г.М. Взаимодействие тектонических плит в Северо-Восточной Азии // Доклады Академии наук. - 2004. - Т. 394. - № 5. - С. 689-692.
4. Shestakov N.V., Gerasimenko M.D., Takahashi H., Kasahara M., Bormotov V.A., Bykov V.G., Kolomiets A.G., Gerasimov G.N., Vasilenko N.F., Prytkov A.S., Timofeev V.Yu., Ardyukov D.G., Kato T. Present tectonics of the southeast of Russia as seen from GPS observations. // Geophysical Journal International. - 2011. - Vol. 184, issue 2. - February. - 529-540; doi: 10.1111/j.1365-246X.2010.04871.x.
5. Шахтыров В.Г. Разломные и сдвиговые морфоструктуры Северо-востока СССР // Морфоструктурные исследования. Теория и практика. - М.: Наука, 1985. - С. 190-194.
35
Геодезия
6. Мальков Б.И. Схема развития юго-восточной части Яно-Колымской геосинклинальной системы // Мезозойский тектогенез: Материалы 7-й сессии Научного совета по тектонике Сибири и Дальнего Востока. - 1971. - С. 35-41.
7. Сурков В.С., Сальников А.С., Кузнецов В.Л., Липилин А.В., Селезнев В.С., Ема-нов А.Ф., Соловьев В.М. Строение земной коры Магаданского сектора северо-востока России по данным ГСЗ // Структура и строение земной коры Магаданского сектора России по геолого-геофизическим данным: сб. науч. трудов. - Новосибирск: Наука, 2007. - С. 13-21.
8. Тимофеев В.Ю. Деформации в юго-западной части Байкальской рифтовой зоны по измерениям методом GPS, светодальнометрии и деформографии // Вестник СГГА. - 2004. -№ 9. - С. 21-26.
9. Колмогоров В.Г. Математическое описание параметров современных движений Земной коры // Вестник СГГА. - 2010. - № 1(12). - С. 70-73.
Получено 08.09.2012
© В.Ю. Тимофеев, Д.Г. Ардюков, В.М. Соловьев, С.В. Шибаев, А. Ф. Петров, П.Ю. Горнов, Н.В. Шестаков, Е.В. Бойко, А.В. Тимофеев, 2012
36
