CC BY
57
1 1 2 3 3 1
В.Ю. Тимофеев , Д.Г. Ардюков , В.М. Соловьев , С.В. Шибаев , А.Ф. Петров , Е.В. Бойко , А.В.Тимофеев1
1 Институт нефтегазовой геологии и геофизики СО РАН, Новосибирск
2 ГС СО РАН, Новосибирск, 3 ЯФ ГС СО РАН, Якутск
СОВРЕМЕННАЯ ГЕОДИНАМИКА ДАЛЬНЕВОСТОЧНОГО РЕГИОНА ПО ДАННЫМ GPS ИЗМЕРЕНИЙ И СЕЙСМОЛОГИИ
В работе приведен анализ имеющихся данных о положении границы СевероАмериканской и Евроазиатской плит. Имеются различные представления о положении полюса взаимного вращения. Наибольший эффект вращения наблюдается на больших расстояниях от полюса, на севере в Арктике и на юге в Приморье и на острове Сахалин. На данном этапе рассмотрены: данные о плитных движениях по постоянным GPS станциям северо-востока; о плитных движениях Амурской плиты; сейсмологические результаты по Северу-Востоку России, данные о сильных землетрясениях и глубине гипоцентров.
V.Y. Timofeev 1, D.G. Arduykov 1, V.M. Soloviev 2, S.V. Shibaev 3, A.F. Petrov 3, E.V. Boyko 1, A.V. Timofeev 1
1Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics SB RAS, Novosibirsk.
2GD SB RAS, Novosibirsk, 3Yk.D.SB RAS, Yakutsk.
MODERN GEODYNAMIC OF FAR-EAST REGION BY GPS OBSERVATION AND SEISMOLOGY DATA
In this paper we report results of our study the North-American and Eurasia plate border. Different data about rotation pole was estimated. Maximal effect of rotation at large distances from pole observed, for Arctic and southern Primorie-Sakhalin region. We discuss the present-day motion by GPS station data for North-East region and for Amurian plate. Seismology data observed at North-East part of Russia, data on strong earthquakes and the depth of hypocenters was discussed too.
Современная геодинамика и сейсмичность Дальневосточного региона в значительной мере определяется взаимодействием Евразийской, Тихоокеанской, Североамериканской, а также предполагаемых Амурской и Охотской плит (Рис. 1). Высокую активность региональной структуры на новейшем этапе и характер её современной геодинамики определило развитие двух подвижных поясов глобального уровня: Центрально -
Азиатского и Тихоокеанского. Очаги землетрясений концентрируются в них, образуя одноименные сейсмические пояса. Взаимодействие плит Земли в настоящее время активно изучается на основе данных космической геодезии. Остановимся на имеющихся кинематических моделях плитных вращений и проанализируем их на примере Евразии. Из известных моделей вращения Евразии можно отметить геолого-геофизическую модель NNR-Nuvel-1А, модель APKIM2000, построенную по экспериментальным данным всех постоянных станций Евразии на эпоху 2000 года. Неприятной особенностью последней модели является то, что при анализе использованы данные по
станциям расположенным на массивных платформах севера континента, а также данные по станциям центральной и южной части, где протекает активный разнонаправленный тектонический процесс, отражающийся в современных катастрофических землетрясениях. Учитывая это при анализе данных по югу Сибири и Дальнего Востока, нам пришлось внимательно рассмотреть модельные оценки и экспериментальные данные по постоянным станциям севера Азии. При этом мы старались не опираться на данные станций, расположенных в зоне вечной мерзлоты.
А) Б)
Рис. 1. А) Схема взаимодействия литосферных плит на Северо-Востоке Азии. Стрелки - горизонтальные скорости GPS-пунктов о-ва Сахалин относительно Евразийской плиты. Сплошные линии - границы литосферных плит (глобальная модель Земли NUVEL-1A). Б) Полюс взаимного вращения Северной Америки и Евразии по модели GPS-3pl и NUVEL-1A. Модельные скорости вдоль границы относительно Евразии
Фактически рассматривались экспериментальные результаты мировой сети IGS для станций ARTU (Средний Урал), NVSK (Новосибирск), KSTU (Красноярск) и IRKT (Иркутск). Станции расположены в полосе широт 5256 градусов в тектонически стабильной части Евразийской плиты. Данные по этим станциям показали систематические отклонения (в 2 мм) от оценок по модели NNR-Nuvel-1a и модели APKIM2000. Известно, что для определения скоростей горизонтальных смещений пункта с координатами ф и X используются соотношения:
Эф/St = ю cos (Ф) sin (X - Л); dX/dt = ®[sin (Ф) - cos (X - Л^ап (ф) cos
(Ф)], (1)
где Ф, Л, ю координаты полюса вращения плиты и её скорость.
Используя формулы (1) и составив систему уравнений можно получить параметры полюса вращения. Опираясь на экспериментальные результаты четырех континентальных станций юга Сибири (ARTU, NVSK, KSTU, IRKT)
была построена модель AR-IR-2006 для Евразии. Рассмотрим также модели вращения плит взаимодействующих на Северо-Востоке Азии по представлениям центра SOPAC на 2008 год (табл. 1).
Таблица 1 Параметры полюсов вращения тектонических плит, центр «эорас»
2008
Плита Широта градусы Долгота градусы Скорость
градус/млн.лет
amur 56.763 -101.663 0.282
eura 55.851 -97.378 0.263
noam -6.207 -88.473 0.187
okht 7.537 -158.673 0.091
pacf -62.225 112.235 0.680
Параметры моделей по нашим представлениям:
eura ^-Ж-2006) 51.045^ 255.842°Е (-104.158 °Е)
0.2423
атиг 59.624°N 238.314°Е (-121.686°Е )
0.2607
Проанализируем данные постоянных станций Северо-Востока и модельные параметры (табл. 2 и 3).
Таблица 2 GPS пункты азиатской части Евразии. Разности = Эксперимент -
Модель (мм/год)
Пункт Широта Долгота Экс.-Модель Экс.-AR- Экс.-Модель Экс.- SOPAC, Ve
Ф° X° AR-IR2006,Vn IR2006,Ve SOPAC, Vn
NRIL (2001-2006) 69.362 88.360 +0.98 -1.04 -1.19 -0.12
IRKT +0.10 -0.29 -2.59 -0.45
(1995-2006) 52.219 104.316
(1995-2007) +1.04 -0.21 -1.45 -0.37
YAKT (2001-2006) 62.031 126.680 -0.26 0.94 -2.88 -0.47
TIXI (1999-2007) 71.634 128.866 +2.24 0.16 -0.38 -0.52
Таблица 3 GPS пункты азиатской части Северо-Американской плиты.
Разности = Эксперимент - Модель (мм/год)
Пункт Широта Ф° Долгота X° Экспер. - Модель noam, Vn Экспер. - noam-SOPAC Ve
BILI (2000-2007) 68.076 166.437 +4.53 +2.69
MAGO (1998-2006) 59.575 150.770 +2.89 -2.86
TIXI (1999-2007) 71.634 128.866 +4.96 -2.87
Предварительные результаты показывают, что для континентальной части Сибири более соответствует модель AR-IR-2006 (табл. 2). Для зоны
сочленения плит на северо-востоке на данный момент неясным является вопрос о положении границы Северо-Американской и Евразийской плит. Отклонения по различным моделям достигают 5 мм, что значительно перекрывает точность GPS данных (табл. 3).
Рассмотрим сейсмичность пограничных зон литосферных плит на северо-востоке Азии. Значительная часть Северо-Востока Азии подвержена воздействию сильных землетрясений, тяготеющих к неотектоническим структурам, которые формируют крупный Арктико-Азиатский сейсмический пояс (рис. 2). Его сейсмотектоническое положение и природа возникновения сильных землетрясений является результатом взаимодействия крупных литосферных плит, их отдельных блоков и микроплит, развитых в северовосточной части Азиатского континента и соседних регионах. Арктико -Азиатский сейсмический пояс пересекает Северный Ледовитый океан, Северо-Восток Азии и разграничивает Североамериканскую плиту от Евразиатской и Охотоморской плит на расстоянии более 8 тыс. км. По сейсмотектоническим особенностям в пределах Якутии в нем выделяются три зоны: Лаптевоморская (шельф моря Лаптевых), Хараулахская
(прибрежный район Северного Верхоянья между долиной р. Лены и губой Буор-Хая) и зона хр. Черского (Верхояно-Колымская складчатая система).
50“ N 45е ОО" 60° N 75° 90“ 105“ 1201 13ffW
4JF вО1 75° 9СГ 70“ N 10У 120“ 135° 00“ N 150“
Эпицентры землетрясений Арктики и прилегающих территорий
Рис. 2. Эпицентры землетрясений Арктики и прилегающих территорий
Приведем сейсмологические характеристики наиболее значимых событий (табл. 4). Отметим, что все землетрясения регистрируются в пределах земной коры, мощность которой, по отдельным оценкам, около 35 км. Глубина очагов подземных толчков, отмеченных в разных частях территории, показана в табл. 5.
В заключение следует отметить, что анализ движения тектонических плит в области сочленения Евразийской с окружающими её плитами и сейсмичности этой зоны показал слабую изученность вопроса. Подробные исследования этих проблем продолжаются в рамках проекта ОНЗ РАН № 6-2.
Таблица 4 Список ощутимых землетрясений Хараулахской зоны и хребта
Черского
Название землетрясения Дата ч. мес. год Север. широта Восточ. долгота М, магнитуд а S, тыс.км 2 I0, балл
Ямское 27.11.1851 59.5 153.3 6.5 150 8
Булунское-1 14.11.1927 69.9 129.9 6.8 50 8-9
Булунское-2 14.11.1927 70.1 129.2 6.8 50 8-9
Тауйское 03.11.1936 59.0 151.2 5.7 150 7-8
Адычанское 12.02.1951 65.8 137.0 6.4 300 8
Иргичанское 19.04.1962 69.5 138.5 6.2 60-80 7-8
Артыкское 18.05.1971 64. 146.1 7.1 900 9
Кулинское 13.01.1972 61.9 147.1 5.7 200 7
Сеймчанское 19.06.1974 63.2 150.9 4.9 60 7
Гижигинское 19.08.1979 61.6 158.8 5.2 50 7
Оленекское 01.02.1980 73.3 122.6 5.5 170 7
Купкинское 08.11.1981 61.8 153.6 5.4 180 7
Уяндинское 22.11.1984 68.6 140.5 5.4 130 7
Андрей-Тасское 22.06.2008 67,73 141,25 6,1 400 8
Таблица 5 Интервал глубин очагов землетрясений в Хараулахской зоне и
хребта Черского
Район Интервал глубин в км
Губа Буор-Хая моря Лаптевых (5-23)±5
Найбинский кряж (15-18)±5
Туостахская впадина 21±8
Система хр.Черского (Артыкское землетрясение 18.05.71г) 22±5
Афтершоки Артыкского (Оймяконского) землетрясения (4-29)±3
Афтершоки Кулинского землетрясения 13.01.72 г. (10-25)±5
Северное Приохотье 10-27
Север Камчатки 0-50
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Стеблов Г.М. (2004) Крупномасштабная геодинамика на основе космической геодезии. Автореферат диссертации на соискание ученой степени д.ф.-м.н., Москва, 2004, 32 c.
2. Тимофеев В.Ю., Ардюков Д.Г., Горнов П.Ю., Малышев Ю.Ф., Бойко Е.В., Результаты анализа данных GPS измерений (2003-2006 гг.) на Дальнем Востоке по Сихотэ-Алиньской сети. // Тихоокеанская геология. - 2008. - Т. 27. - № 4. - С. 39-49.
3. Boucher C., Altamimi Z., Sillard P., Feissel-Vernier M.. (2001) The ITRF 2000. // IERS Technical Note, 2001, No.31., 270 p.
4. http//sopac.ucsd.edu
© В.Ю. Тимофеев, Д.Г. Ардюков, В.М. Соловьев, С.В. Шибаев, А.Ф. Петров, Е.В. Бойко, А.В. Тимофеев, 2010
