© 2021 г. А.П. Миронов1, 2 *, В.К. Милюков1, 2, Г.М. Стеблов3, 4, В.Н. Дробышев2, А.Г. Кусраев2, Х.М. Хубаев2
1 Государственный
астрономический институт имени П.К. Штернберга, Московский
государственный университет имени М.В. Ломоносова (ГАИШ МГУ), г. Москва,
Россия
2 Владикавказский
научный центр Российской академии наук (ВНЦ РАН), г. Владикавказ,
Республика Северная Осетия–Алания, Россия
3 Институт физики Земли имени О.Ю. Шмидта РАН, г. Москва, Россия
4 Федеральный
исследовательский центр «Единая геофизическая служба РАН»
(ФИЦ ЕГС РАН), г. Обнинск, Калужская обл., Россия
* e-mail: almir@physics.msu.ru
Поступила в редакцию 13.03.2021 г.; после
доработки 02.09.2021 г.
Принята к публикации 03.09.2021 г.
Аннотация. По результатам многолетних наблюдений на объектах Осетинской региональной сети ГНСС, которая в настоящее время состоит из 59 пунктов и 7 станций, выполнены оценки скорости деформации и пространственного распределения в Осетинской части Большого Кавказа. Первичный анализ данных заключался в оценке координат определяемых пунктов ГНСС путем уравнивания показателей региональной сети с рассчитанным в мировых центрах данных глобальным решением. В качестве опорных были выбраны 45 станций IGS, включенных в международную земную систему отсчета (ITRF). Расчет тензора скорости деформаций производился по методу Шена. Для интерпретации геодинамической обстановки была использована информация о региональной сейсмичности, полученная из базы данных «Землетрясения России» ФИЦ «Единая геофизическая служба РАН». Полученные результаты показывают, что в целом Осетинский регион находится в условиях тектонического сжатия, на фоне которого выявлен ряд особенностей отдельных структур региона. Главный Кавказский хребет и прогиб Южного склона находятся в условиях не только субмеридионального сжатия, но и субширотного растяжения, что приводит к интенсивному дилатантному расширению восточного сегмента данного участка. Деформационный режим северной части Осетинского региона отличается от южной. Северный склон зоны Главного Кавказского хребта и предгорный прогиб, включающий Владикавказскую разломную зону, находятся в условиях сжатия с умеренной интенсивностью. В то же время анализ распределения эпицентров землетрясений показал, что в настоящее время в центральной и восточной частях Владикавказского разлома северная ветвь асейсмична. Данная геодинамическая специфика свидетельствует о высокой степени сейсмического потенциала Владикавказской разломной зоны.
Ключевые слова: современная геодинамика, спутниковая геодезия, глобальные навигационные спутниковые системы, ГНСС, современные движения земной коры, Кавказ.
DOI: https://doi.org/10.21455/GPB2021.4-8
Цитирование: Миронов А.П., Милюков В.К., Стеблов Г.М., Дробышев В.Н., Кусраев А.Г., Хубаев Х.М. Деформации земной коры в Осетинском регионе Большого Кавказа по данным ГНСС-измерений // Геофизические процессы и биосфера. 2021. Т. 20, № 4. С. 122–137. https://doi.org/10.21455/GPB2021.4-8
Работа выполнена в рамках госзадания Владикавказского научного центра РАН АААА-А19 119040190054-8 и частично при финансовой поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (грант № 21-55-45007).
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Антонович К.М. Использование спутниковых радионавигационных систем в геодезии. В 2-х т. М.: Картгеоцентр, 2005. Т. 1. 334 с.; 2006. Т. 2. 360 с.
Кадиров Ф.А., Гулиев И.С., Фейзуллаев А.А., Сафаров Р.Т., Маммадов С.К., Бабаев Г.Р., Рашидов Т.M. Деформации земной коры в Азербайджане по GPS-данным и их влияния на сейсмичность и грязевой вулканизм // Физика Земли. 2014. Т. 6. С. 99–107. https://doi.org/10.7868/S0002333714060027 [Kadirov F.A., Guliyev I.S., Feyzullayev A.A., Safarov R.T., Mammadov S.K., Babayev G.R., Rashidov T.M. GPS-based crustal deformations in Azerbaijan and their influence on seismicity and mud volcanism // Izvestiya, Physics of the Solid Earth. 2014. V. 50 (6). P. 814–823. https://doi.org/10.1134/S1069351314060020]
Костюк А.Д., Сычева Н.А., Юнга С.Л., Богомолов Л.М., Яги Ю. (Y. Yagi). Деформация земной коры Северного Тянь-Шаня по данным очагов землетрясений и космической геодезии // Физика Земли. 2010. Т. 3. С. 52–65. [Kostyuk A.D., Sycheva N.A., Yunga S.L., Bogomolov L.M., Yagi Y. Deformation of the Earth’s crust in the Northern Tien Shan according to the earthquake focal data and satellite geodesy // Izvestiya, Physics of the Solid Earth. 2010. V. 46 (3). P. 230–243. https://doi.org/10.1134/S1069351310030055]
Милюков В.К., Дробышев В.Н., Миронов А.П., Овсюченко А.Н., Хубаев Х.М. Создание высокоточной геодезической сети для изучения современных движений Владикавказской разломной зоны с использованием GPS-технологий // Вестн. Владикавказ. науч. центра. 2014a. Т. 14, № 4. С. 25–29.
Милюков В.К., Дробышев В.Н., Миронов А.П., Стеблов Г.М., Хубаев Х.М. Осетинская геодезическая спутниковая сеть: Создание и первые результаты геодинамического мониторинга // Вестн. Владикавказ. науч. центра. 2014б. Т. 14, № 4. С. 2–11.
Милюков В.К., Миронов А.П., Рогожин Е.А., Стеблов Г.М. Оценки скоростей современных движений Северного Кавказа по GPS-наблюдениям // Геотектоника. 2015а. № 3. С. 56–65. https://doi.org/10.7868/S0016853X15030042 [Milyukov V.K., Mironov A.P., Rogozhin E.A., Steblov G.M. Velocities of contemporary movements of the Northern Caucasus estimated from GPS-observations // Geotectonics. 2015a. V. 49 (3). P. 210–218. https://doi.org/10.1134/S0016852115030036]
Милюков В.К., Миронов А.П., Стеблов Г.М., Шевченко В.И., Кусраев А.Г., Дробышев В.Н., Хубаев Х.М. Современные горизонтальные движения основных элементов тектонической структуры Осетинской части Большого Кавказа по GPS-измерениям // Физика Земли. 2015б. № 4. С. 68–80. https://doi.org/10.7868/S0002333715040079 [Milyukov V.K., Mironov A.P., Steblov G.M., Shevchenko V.I., Kusraev A.G., Drobyshev V.N., Khubaev Kh.M. The contemporary GPS-derived horizontal motions of the main elements of tectonic structure in the Ossetian segment of Greater Caucasus // Izvestiya, Physics of the Solid Earth. 2015b. V. 51 (4). P. 522–534. https://doi.org/10.1134/S1069351315040072]
Милюков В.К., Миронов А.П., Стеблов Г.М., Овсюченко А.Н., Рогожин Е.А., Дробышев В.Н., Кусраев А.Г., Хубаев Х.М., Торчинов Х.З. Спутниковый геодезический мониторинг зоны Владикавказского активного разлома: Первые результаты // Физика Земли. 2017. № 4. С. 110–117. https://doi.org/10.7868/S0002333717040068 [Milyukov V.K., Mironov A.P., Steblov G.M., Ovsyuchenko A.N., Rogozhin E.A., Drobyshev V.N., Kusraev A.G., Khubaev Kh.M., Torchinov Kh.-M.Z. Satellite geodetic monitoring of the Vladikavkaz active fault zone: First results // Izvestiya, Physics of the Solid Earth. 2017. V. 53 (4). P. 598–605. https://doi.org/10.1134/S1069351317040061]
Одуан К., Гино Б. Измерение времени: Основы GPS. М.: Техносфера, 2002. 400 с.
Рогожин Е.А., Овсюченко А.Н., Лутиков А.И., Собисевич А.Л., Собисевич Л.Е., Горбатиков А.В. Эндогенные опасности Большого Кавказа. M.: ИФЗ РАН, 2014. 256 с.
Рогожин Е.А., Милюков В.К., Миронов А.П., Овсюченко А.Н., Горбатиков А.В., Андреева Н.В., Лукашова Р.Н., Дробышев В.Н., Хубаев Х.М. Характеристики современных горизонтальных движений в зонах заметных землетрясений начала XXI в. в центральном секторе Большого Кавказа по данным GPS-наблюдений и их связь с новейшей тектоникой и глубинным строением земной коры // Геофизические процессы и биосфера. 2019. Т. 18, № 1. С. 91–102. https://doi.org/10.21455/GPB2019.1-8 [Rogozhin E.A., Milyukov V.K., Mironov A.P., Ovsyuchenko A.N., Gorbatikov A.V., Andreeva N.V., Lukashova R.N., Drobyshev V.N., Khubaev Kh.M. Modern horizontal movements in the zones of strong and moderate earthquakes of the early 21st century in the central sector of the Greater Caucasus: Characteristics inferred from GPS-observations and connection with neotectonics and deep structure of the Earth’s crust // Izvestiya, Atmospheric and Oceanic Physics. 2019. V. 55 (7). P. 759–769. https://doi.org/10.1134/S0001433819070053]
Скворцов А.В. Триангуляция Делоне и ее применение. Томск: Изд-во Том. ун-та, 2002. 128 с.
Федоткин М.А. Модели в теории вероятностей. М.: Физматлит, 2012. 608 с.
Altamimi Z., Metivier L., Collilieux X. ITRF2008 plate motion model // J. Geophys. Res. 2012. V. 117. B07402. https://doi.org/10.1029/2011JB008930
Bock Y., Melgar D. Physical applications of GPS geodesy: A review // Reports on Progress in Physics. 2016. V. 79 (10). 106801. https://doi.org/10.1088/0034-4885/79/10/106801
Dong D., Fang P., Bock Y., Cheng M.K., Miyazaki S.I. Anatomy of apparent seasonal variations from GPS-derived site position time series // J. Geophys. Res. Solid Earth. 2002. V. 107 (B4). P. ETG9-(1-16). https://doi.org/10.1029/2001JB000573
Heflin M., Donnellan A., Parker J., Lyzenga G., Moore A., Ludwig L.G., Rundle J., Wang J., Pierce M. Automated estimation and tools to extract positions, velocities, breaks, and seasonal terms from daily GNSS measurements: Illuminating nonlinear salton trough deformation // Earth and Space Sci. 2020. V. 7 (7). e2019EA000644. https://doi.org/10.1029/2019EA000644
Herring T.A., King R.W., McClusky S.C. Introduction to GAMIT/GLOBK, Release 10.4. Cambridge: Mass. Inst. of Technol, 2010a.
Herring T.A., King R.W., McClusky S.C. GLOBK: Global Kalman filter VLBI and GPS-analysis program, Release 10.4. Cambridge: Dept. of Earth Atmos. and Planet. Sci.; Mass. Inst. of Technol., 2010b. 91 p.
McClusky S., Balassanian S., Barka A., Demir C. Ergintav S., Georgiev I., Gurkan O., Hamburger M., Hurst K., Kahle H., Kastens K., Kekelidze G., King R., Kotzev V., Lenk O., Mahmoud S., Mishin A., Nadariya M., Ouzounis A., Paradissis D., Peter Y., Prilepin M., Reilinger R., Sanli I., Seeger H., Tealeb A., M.N. Toksoz, Veis G. Global positioning system constraints on plate kinematics and dynamics in the Eastern Mediterranean and Caucasus // J. Geophys. Res. 2000. V. 105. P. 5695–5719. https://doi.org/10.1029/1999JB900351
Milyukov V., Kopaev A., Zharov V., Mironov A., Myasnikov A., Kaufman M., Duev D. Monitoring crustal deformations in the Northern Caucasus using a high precision long base laser strainmeter and the GPS/GLONASS network // J. Geodyn. 2010. V. 49. P. 216–223. https://doi.org/10.1016/j.jog.2009.10.003
Nikolaidis R. Reilinger R., McClusky S., Souter B., Hamburger M., Prilepin M., Mishin A., Guseva T., Balassanian S. Preliminary estimates of plate convergence in the Caucasus collision zone from global positioning system measurements // Geophys. Res. Let. 1997. V. 24 (14). P. 1815–1818. https://doi.org/10.1029/97GL01672
Observation of geodetic and seismic deformation with the Global Position System. San Diego: Univ. of California, 2002. 265 р. URL: http://sopac.ucsd.edu/input/processing/pubs/nikoThesis.pdf
Sagiya T., Miyazaki S., Tada T. Continuous GPS array and present-day crustal deformation of Japan // Pure and Appl. Geophys. 2000. V. 157 (11–12). P. 2303–2322. https://doi.org/10.1007/PL00022507 (URL: https://link.springer.com/article/10.1007/PL00022507)
Shen Zheng-Kang, Jackson D.D., Ge Bob X. Crustal deformation across and beyond the Los Angeles basin from geodetic measurements // J. Geophys. Res. Solid Earth. 1996. V. 101 (B12). P. 27957–27980. https://doi.org/10.1029/96JB02544
Сведения об авторах
МИРОНОВ Алексей Павлович – Государственный астрономический институт им. П.К. Штернберга, Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова. Россия, 119234, г. Москва, Университетский просп., д. 13; Владикавказский научный центр РАН. Россия, 362027, Республика Северная Осетия–Алания, г. Владикавказ, ул. Маркуса, д. 22. E-mail: almir@physics.msu.ru
МИЛЮКОВ Вадим Константинович – Государственный астрономический институт им. П.К. Штернберга, Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова. Россия, 119234, г. Москва, Университетский просп., д. 13; Владикавказский научный центр РАН. Россия, 362027, Республика Северная Осетия–Алания, г. Владикавказ, ул. Маркуса, д. 22. E-mail: vmilyukov@yandex.ru
СТЕБЛОВ Григорий Михайлович – Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН. Россия, 123242, г. Москва, Б. Грузинская ул., д. 10, стр. 1; Федеральный исследовательский центр «Единая геофизическая служба РАН»; Россия, 249035, Калужская обл., г. Обнинск, пр. Ленина, д. 189. E-mail: steblov@ifz.ru
ДРОБЫШЕВ Валерий Николаевич – Владикавказский научный центр РАН. Россия, 362027, Республика Северная Осетия–Алания, г. Владикавказ, ул. Маркуса, д. 22. E-mail: dvn4444@rambler.ru
КУСРАЕВ Анатолий Георгиевич – Владикавказский научный центр РАН. Россия, 362027, Республика Северная Осетия–Алания, г. Владикавказ, ул. Маркуса, д. 22. E-mail: kusraev@smath.ru
ХУБАЕВ Харитон Майорович – Владикавказский научный центр РАН. Россия, 362027, Республика Северная Осетия–Алания, г. Владикавказ, ул. Маркуса, д. 22. E-mail: dvn4444@rambler.ru
CRUSTAL DEFORMATIONS IN THE OSSETIAN REGION OF THE GREATER CAUCASUS BASED ON GNSS-MEASUREMENTS
A.P. Mironov1, 2,*, V.K. Milyukov1, 2, G.M. Steblov3, 4, V.N. Drobyshev2, A.G. Kusraev2, Kh.M. Khubaev2
1 Sternberg Astronomical Institute, Lomonosov Moscow State University, Moscow, Russia
2 Vladikavkaz Scientific Center, Russian Academy of Sciences, Vladikavkaz, Republic of North Ossetia–Alania, Russia
3 Schmidt Institute of Physics of the Earth, Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia
4 Federal Research Center «Geophysical Survey of the Russian Academy of Sciences», Obninsk, Kaluga region, Russia
*e-mail: almir@physics.msu.ru
Abstract. Based on long-term observations on the Ossetian regional GNSS-network, estimates of the deformation rate and its spatial distribution in the Ossetian part of the Greater Caucasus were obtained. The primary data analysis consists in estimating the coordinates of the determined GNSS points by equating the regional network with the global solution, calculated in the world data centers. 45 GPS-stations included in the International Terrestrial Reference Frame (ITRF) are used as reference stations. The strain rate tensor was calculated using the Shen method. To interpret the geodynamic situation, information on regional seismicity obtained from the «Earthquakes of Russia» database of Federal Research Center «Geophysical Survey of the Russian Academy of Sciences» was used. The obtained results show that, in general, the Ossetian region is in the conditions of tectonic compression, against the background of which a number of features of individual structures of the region are revealed. The Main Caucasian Ridge and the deflection of the southern slope are under conditions of not only submeridional compression, but also sublatitudinal stretching, which leads to an intensive dilatant expansion of the Eastern segment of this section. The deformation regime of the northern part of the Ossetian region differs from the southern one. The northern slope of the zone of the Main Caucasian Ridge and the foothill trough, including the Vladikavkaz fault zone, are under compression conditions with moderate intensity. At the same time, the distribution of earthquake epicenters showed that the Northern Branch is currently aseismic in the central and eastern parts of the Vladikavkaz fault. This geodynamic specificity indicates a high degree of seismic potential of the Vladikavkaz fault zone.
Keywords: modern geodynamics, satellite geodesy, global navigation satellite systems, GNSS, modern movements of the Earthʼs crust, Caucasus.
About the authors
MIRONOV Alexey Pavlovich – Sternberg Astronomical Institute, Lomonosov Moscow State University. Russia, 119234, Moscow, Universitetsky av., 13; Vladikavkaz Scientific Center, Russian Academy of Sciences. Russia, 362027, Republic of North Ossetia–Alania, Vladikavkaz, Markusa st., 22. E-mail: almir@physics.msu.ru
MILYUKOV Vadim Konstantinovich – Sternberg Astronomical Institute, Lomonosov Moscow State University. Russia, 119234, Moscow, Universitetsky av., 13; Vladikavkaz Scientific Center, Russian Academy of Sciences. Russia, 362027, Republic of North Ossetia–Alania, Vladikavkaz, Markusa st., 22. E-mail: vmilyukov@yandex.ru
STEBLOV Grigory Mikhailovich – Schmidt Institute of Physics of the Earth, Russian Academy of Sciences. Russia, 123242, Moscow, Bolshaya Gruzinskaya st., 10-1; Federal Research Center «Geophysical Survey of the Russian Academy of Sciences». Russia, 239045, Kaluga region, Obninsk, Lenina av., 189. E-mail: steblov@ifz.ru
DROBYSHEV Valery Nikolaevich – Vladikavkaz Scientific Center, Russian Academy of Sciences. Russia, 362027, Republic of North Ossetia–Alania, Vladikavkaz, Markusa st., 22. E-mail: dvn4444@rambler.ru
KUSRAEV Anatoly Georgievich – Vladikavkaz Scientific Center, Russian Academy of Sciences. Russia, 362027, Republic of North Ossetia–Alania, Vladikavkaz, Markusa st., 22. E-mail: kusraev@smath.ru
KHUBAEV Khariton Mayorovich – Vladikavkaz Scientific Center, Russian Academy of Sciences. Russia, 362027, Republic of North Ossetia–Alania, Vladikavkaz, Markusa st., 22. E-mail: hariton.hubaev@rambler.ru
Cite this article as: Mironov A.P., Milyukov V.K., Steblov G.M., Drobyshev V.N., Kusraev A.G., Khubaev Kh.M. Crustal deformations in the Ossetian region of the Greater Caucasus based on GNSS-measurements, Geofizicheskie Protsessy i Biosfera (Geophysical Processes and Biosphere), 2021, vol. 20, no. 4, pp. 122–137 (in Russian). https://doi.org/10.21455/gpb2021.4-8
English version: Izvestiya, Atmospheric and Oceanic Physics, 2021, vol. 57, iss. 11. ISSN: 0001-4338 (Print), 1555-628X (Online). https://link.springer.com/journal/volumesAndIssues/11485