УДК 551. 24, 551. 243, 550. 342
© 2021 г. Е.А. Фаттахов
Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН, г. Москва, Россия
e-mail: fea@ifz.ru
Поступила
в редакцию 25.04.2021 г.; после доработки
18.10.2021 г.
Принята к публикации 29.10.2021
г.
Аннотация. Данные о напряженно-деформированном состоянии земной коры, полученные в процессе прецизионных наблюдений, исследовались методом тензометрического анализа, основанным на геометрической теории деформации. На одном из геодинамических полигонов в г. Петропавловск-Камчатский были произведены наземные светодальномерные наблюдения для расчетов главных осей сжатия и растяжения. Из 10 исходных линий были выбраны четыре варианта тензометрической розетки, которые позволили вычислить инвариантные характеристики деформационного процесса по измеренным смещениям земной поверхности. Тензометрический анализ результатов наблюдений заключался в определении величин главных деформаций, а также в вычислении угла между доминирующей осью нагружения и осью укорочения. В качестве факторов, задающих доминирующую ось нагружения, предложены два источника воздействия – магматизм (расположенные поблизости от места наблюдений активные вулканы) и зона субдукции (воздействие погружающейся Тихоокеанской плиты). Поскольку исследовался сейсмоактивный регион, для выявления возможной связи между землетрясениями и характеристиками деформационного процесса при анализе учитывались сильные (М > 5.5) землетрясения.
Ключевые слова: обсерватория «Мишенная», зона субдукции, вулканы, светодальномерные линии, тензометрическая розетка, главные оси сжатия и растяжения, геодинамический полигон, горизонтальные деформации, землетрясения.
DOI: https://doi.org/10.21455/GPB2021.4-9
Цитирование: Фаттахов Е.А. Определение главных осей сжатия и растяжения по светодальномерным данным методом тензометрического анализа (Петропавловский геодинамический полигон, п-ов Камчатка) // Геофизические процессы и биосфера. 2021. Т. 20, № 4. С. 138–146. https://doi.org/10.21455/GPB2021.4-9
Финансирование
Работа выполнена в рамках государственного задания Института физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН.
Благодарности
Автор выражает благодарность руководству Камчатского филиала ФИЦ «Единая геофизическая служба РАН» и Института вулканологии и сейсмологии ДВО РАН за помощь в проведении длительного светодальномерного мониторинга, а также В.Ф. Бахтиарову и М.А. Магуськину за предоставленные исходные данные по измерениям.
Отдельная благодарность Ю.О. Кузьмину (Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН) за содействие в формулировке задачи исследования, а также анонимным рецензентам за проделанную работу с рукописью и важные конструктивные замечания, учет которых позволил существенно переработать содержание статьи, улучшив ее информативность.
Конфликт интересов
Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов.
Литература
Авдейко Г.П., Палуева А.А. Сейсмотектоническая активность Камчатской зоны субдукции и оценка сейсмоопасности и цунамиопасности // Вестн. КРАУНЦ. Науки о Земле. 2008. № 1. С. 48–66.
Бахтиаров В.Ф., Левин В.Е. Деформации земной поверхности по данным круглогодичных светодальномерных наблюдений из обсерватории «Мишенная», Камчатка, с 1979 по 1985 г. // Вулканология и сейсмология. 1989. № 2. С. 94–101.
Грунин А.Г., Кузьмин Ю.О., Фаттахов Е.А. Проблемные вопросы проектирования геодинамических полигонов на месторождениях УВ // Маркшейдерский вестн. 2014. № 6. С. 24–31.
Дещеревский А.В., Журавлев В.И., Никольский А.Н., Сидорин А.Я. Технологии анализа геофизических временных рядов. Ч. 1. Требования к программе обработки // Сейсмические приборы. 2016а. Т. 52, № 1. С. 61–82.
Дещеревский А.В., Журавлев В.И., Никольский А.Н., Сидорин А.Я. Технологии анализа геофизических временных рядов. Ч. 2. WinABD – пакет программ для сопровождения и анализа данных геофизического мониторинга // Сейсмические приборы. 2016б. Т. 52, № 3. С. 50–80.
Дещеревский А.В., Сидорин А.Я., Фаттахов Е.А. Комплексная методика описания и фильтрации экзогенных эффектов в данных мониторинга, учитывающая вид наблюдений и дефекты экспериментальных данных // Наука и технологические разработки. 2019. Т. 98, № 2. С. 25–60.
Есиков Н.П. Современные движения земной поверхности с позиций теории деформации. Новосибирск: Наука, 1991. 223 с.
Изюмов С.Ф., Кузьмин Ю.О. Исследование современных геодинамических процессов в Копетдагском регионе // Физика Земли. 2014. № 6. С. 3–16.
Квятковская С.С., Фаттахов Е.А. Сравнительный анализ деформационных процессов на подземных хранилищах газа // Проблемы недропользования. 2019. № 4 (23). С. 38–49.
Квятковская С.С., Кузьмин Ю.О., Никитин Р.С., Фаттахов Е.А. Анализ деформаций земной поверхности на Степновском подземном хранилище газа методами спутниковой и наземной геодезии // Вестн. СГУГиТ. 2017. Т. 22, № 3. С. 16–32.
Костров Б.В. Механика очага тектонического землетрясения. М.: Наука, 1975. 176 с.
Кузьмин Ю.О. Тектонофизика, и современная геодинамика // Физика Земли. 2009. № 11. С. 44–60.
Кузьмин Ю.О. Современная геодинамика разломов и парадоксы скоростей деформаций // Физика Земли. 2013. № 5. С. 28–46.
Кузьмин Ю.О. Парадоксы сопоставительного анализа измерений методами наземной и спутниковой геодезии в современной геодинамике // Физика Земли. 2017. № 6. С. 24–39.
Кузьмин Ю.О. Современная геодинамика раздвиговых разломов // Физика Земли. 2018. № 6. С. 87–105.
Кузьмин Ю.О. Современная геодинамика: от движений земной коры до мониторинга ответственных объектов // Физика Земли. 2019а. № 1. С. 78–103.
Кузьмин Ю.О. Индуцированные деформации разломных зон // Физика Земли. 2019б. № 5. С. 61–75.
Кузьмин Ю.О. Геодинамическая эволюция Центральной Азии и современная геодинамика Копетдагского региона (Туркменистан) // Физика Земли. 2021. № 1. С. 144–153.
Кузьмин Ю.О., Жуков В.С. Современная геодинамика и вариации физических свойств горных пород. М.: Изд-во МГГУ, 2004. 262 с.
Кузьмин Ю.О., Чуриков В.А. Механизм формирования аномальных деформационных процессов в период подготовки Камчатского землетрясения 2 марта 1992 г. // Вулканология и сейсмология. 1998. № 6. C. 37–51.
Кузьмин Ю.О., Фаттахов Е.А. Тензометрический метод анализа результатов наблюдений на геодинамических полигонах // Маркшейдерский вестн. 2016. № 5. С. 22–25.
Кузьмин Ю.О., Фаттахов Е.А. Анализ повторных нивелирных наблюдений в зонах разломов методами теории деформаций // Вестн. СГУГиТ. 2018. Т. 23, № 4. С. 67–84.
Левин В.Е. GPS-мониторинг современных движений земной коры на Камчатке и Командорских островах 1997–2007 гг. // Вулканология и сейсмология. 2009. № 3. С. 60–70.
Левин В.Е., Магуськин М.А., Бахтиаров В.Ф., Павлов В.М., Титков Н.Н. Мультисистемный геодезический мониторинг современных движений земной коры на Камчатке и Командорских островах // Вулканология и сейсмология. 2006. № 3. С. 54–67.
Левин В.Е., Бахтиаров В.Ф., Титков Н.Н., Сероветников С.С., Магуськин М.А., Ландер А.В. Современные движения земной коры (СЗДК) на Камчатке // Физика Земли. 2014. № 6. С. 17–36.
Ляв А. Математическая теория упругости / Пер. с 4-го англ. изд. Б.В. Булгакова и В.Н. Натанзона. М.; Л.: ОНТИ, 1935. 674 с.
Новожилов В.В. Теория упругости. Л.: Судпромгиз, 1958. 374 с.
Пригоровский Н.И. Методы и средства определения полей деформаций и напряжений. М.: Машиностроение, 1983. 248 с.
Стеблов Г.М., Сдельникова И.А. Закономерности пространственно-временных вариаций деформационных процессов в районе японской зоны субдукции // Физика Земли. 2019. № 4. С. 89–98
Стеблов Г.М., Лобковский Л.И., Владимирова И.С., Баранов Б.В., Сдельникова И.А., Габсатаров Ю.В. Сейсмотектонические деформации Курильской островной дуги на различных стадиях сейсмического цикла, связанные с Симуширскими землетрясениями // Вулканология и сейсмология. 2018. № 6. С. 57–69.
Терещенко В.Е., Лагутина Е.К. Сравнение относительных смещений пунктов сети постоянно действующих базовых станций Новосибирской области, полученных с использованием различных онлайн-сервисов обработки спутниковых измерений // Вестн. СГУГиТ. 2019. Т. 24, № 2. С. 76–94.
Фаттахов Е.А. Спектрально-временной анализ светодальномерных наблюдений на Камчатском и Ашхабадском геодинамических полигонах // Вестн. СГУГиТ. 2017. Т. 22, № 4. С. 5–17.
Филоненко-Бородич М.М. Теория упругости. М.: Гос. изд-во физ.-мат. литературы, 1959. 364 с.
Чуриков В.А. Исследование взаимосвязи современных деформационных и сейсмических процессов в зонах разломов, на примере Камчатки: Дис. ... канд. физ.-мат. наук. М., 1997. 118 с.
Churikov V.A., Kuzmin Yu.O. Relation between deformation and seismicity in the active fault zone of Kamchatka, Russia // Geophys. J. Inter. 1998. V. 133. P. 607–614.
Сведения об авторе
ФАТТАХОВ Евгений Альбертович – Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН. Россия, 123242, г. Москва, ул. Большая Грузинская, д. 10, стр. 1. E-mail: fea@ifz.ru
DETERMINATION OF THE MAIN AXES OF COMPRESSION AND TENSION BASED ON LIGHT-DIMENSIONAL DATA BY THE METHOD OF STRAIN ANALYSIS (PETROPAVLOVSKY GEODYNAMIC POLIGON, KAMCHATKA PENINSULA)
© 2021 E.A. Fattakhov
Schmidt Institute of Physics of the Earth, Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia
e-mail: fea@ifz.ru
Abstract: The data on the stress-strain state of the Earth's crust obtained from precision observations were studied by the method of strain analysis based on the geometric theory of deformation. On one of the geodynamic polygons in Petropavlovsk-Kamchatsky, ground-based light-dimensional observations were made to calculate the main axes of compression and stretching. Out of 10 baselines, 4 variants of the strain gauge socket were selected, which made it possible to calculate the invariant characteristics of the deformation process from the measured displacements of the earth's surface. The tensometric analysis of the observation results consisted in determining the values of the main deformations, as well as in calculating the angle between the dominant loading axis and the shortening axis. Two sources of impact are proposed as factors determining the dominant loading axis – magmatism (closely located active volcanoes) and the subduction zone (the impact from the sinking of the Pacific Plate). Since the seismically active region was studied, the analysis took into account strong (M > 5.5) earthquakes to identify a possible relationship between earthquakes and the characteristics of the deformation process.
Keywords: «Mishennaya» observatory, subduction zone, volcanoes, light-dimensional lines, strain gauge socket, main axes of compression and tension, geodynamic polygon, horizontal deformations, earthquakes.
About the author
FATTAKHOV Evgeny Albertovich – Schmidt Institute of Physics of the Earth, Russian Academy of Sciences. Russia, 123242, Moscow, Bolshaya Gruzinskaya st., 10-1. E-mail: fea@ifz.ru
Cite this article as: Fattakhov E.A. Determination of the main axes of compression and tension based on light-dimensional data by the method of strain analysis (Petropavlovsky geodynamic poligon, Kamchatka peninsula), Geofizicheskie Protsessy i Biosfera (Geophysical Processes and Biosphere), 2021, vol. 20, no. 4, pp. 138–146 (in Russian). https://doi.org/10.21455/gpb2021.4-9
English version: Izvestiya, Atmospheric and Oceanic Physics. ISSN: 0001-4338 (Print), 1555-628X (Online). https://link.springer.com/journal/volumesAndIssues/11485