Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Современные движения земной коры Сахалино-Курильского региона и моделирование геодинамических процессов по данным GPS наблюдений

ВАК РФ 25.00.10, Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Современные движения земной коры Сахалино-Курильского региона и моделирование геодинамических процессов по данным GPS наблюдений"

На правах рукописи

ПРЫТКОВ Александр Сергеевич

СОВРЕМЕННЫЕ ДВИЖЕНИЯ ЗЕМНОЙ КОРЫ САХАЛИНО-КУРИЛЬСКОГО РЕГИОНА И МОДЕЛИРОВАНИЕ ГЕОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ПО ДАННЫМ GPS НАБЛЮДЕНИЙ

Специальность 25 00 10 - геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

РГВ од

г & АВГ 2008

00344545S

Южно-Сахалинск 2008

003445455

Работа выполнена в Институте морской геологии и геофизики Дальневосточного отделения Российской академии наук

Научный руководитель: кандидат технических наук

Василенко Николай Федорович

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук

Быков Виктор Геннадьевич (Институт тектоники и геофизики ДВО РАН, г Хабаровск)

кандидат технических наук Серебрякова Лидия Ивановна (Центральный научно-исследовательский институт геодезии, аэрофотосъемки и картографии, г Москва)

Ведущая организация: Институт прикладной математики ДВО

РАН (г Владивосток)

Защита состоится 30 сентября 2008 г в ¿0 час на заседании диссертационного совета ДМ 005 026 01 при Институте морской геологии и геофизики ДВО РАН по адресу 693022, г Южно-Сахалинск, ул Науки, 16 Тел/факс (4242) 791-517 E-mail nauka@imggru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института морской геологии и геофизики ДВО РАН (г Южно-Сахалинск, ул Науки, 16)

Автореферат разослан v.ot-t/ » //а&о *L 2008 г

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат физико-математических наук Лихачева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследования. В рамках глобальной тектоники плит современная геодинамика Сахалино-Курильского региона определяется конвергенцией (схождением) Евразийской, Североамериканской и Тихоокеанской литосферных плит В последние годы методы космической геодезии позволили осуществлять прямые измерения современных движений литосферных плит и деформаций граничных областей с высокой точностью, подтверждая или опровергая многие гипотезы их взаимодействия Однако, вопросы иерархии литосферных плит в северо-восточной Азии и выделение малых плит Амурской и Охотской, отсутствующих в общепринятой глобальной геологической модели Земли NUVEL - 1А, остаются предметом обширных дискуссий (Zonenshain and Savostin, 1981, Сено, 1995, Seno et al, 1996, Wei and Seno, 1998, Takahashi et al, 1999, Heki et ai, 1999) Актуальность работы состоит в получении и анализе инструментальных GPS (Global Positioning System) данных о скоростях движений и деформаций земной поверхности в Сахалино-Курильском регионе, являющихся основой для построения геодинамических моделей, а также в развитии сети GPS наблюдений на Курильских островах, где подобные исследования до 2005 г не выполнялись

Не менее важной задачей геодинамических исследований является изучение деформаций земной поверхности локального и регионального масштабов, которые позволяют устанавливать их связь со структурно-геологическими особенностями района исследований Существенное место в этой проблеме занимает изучение деформаций и смещений земной поверхности в районах активных разломов — главных зонах генерации сильных землетрясений Инструментально измеренные косейсмические подвижки, содержащие наиболее прямую и достоверную информацию о разрывах в очагах, позволяют однозначно установить механизм сильных землетрясений и оценить их параметры, что отличает геодезические исследования от сейсмологических методов, основанных на точечном представлении модели очага Кроме того, только непрерывные высокоточные GPS измерения дают возможность исследования процессов подготовки землетрясений и постсейсмической релаксации напряжений

Целью работы является изучение геодинамики Сахалино-Курильского региона по данным непрерывных и периодических GPS наблюдений, моделирование механизмов очагов сильных землетрясений на основе инверсии измеренных косейсмическич деформаций и смещений земной поверхности

Для достижения поставленной цели определены следующие задачи исследований

- выполнение периодических GPS измерений в локальных и региональных сетях Сахалина для получения достоверной оценки скоростей современных движений на основе предшествующих измерений,

- выявление связи современных горизонтальных движений земной поверхности со структурно-геологическими особенностями региона и оценка повторяемости крупных сейсмических событий,

- определение параметров сейсмических событий методом инверсии измеренных косейсмических смещений земной поверхности,

- получение первых инструментальных данных о геодинамических процессах в Курильском регионе в непосредственной близости к зоне сочленения Североамериканской и Тихоокеанской литосферных плит

Защищаемые положения:

1 Установлен современный характер деформирования земной поверхности о Сахалин На всем протяжении острова преобладают деформации субширотного сжатия, повсеместно сопровождаемые правосторонним сдвигом Наиболее интенсивное накопление напряжений со скоростью 5-6 мм/год выявлено на севере и в южной части острова В рамках шиповой тектоники остров перемещается относительно Евразии в западном направлении со скоростью от 2 5 мм/год на севере до 7 6 мм/год в южной части, что составляет 40-80% от региональных скоростей конвергенции Североамериканской и Евразийской плит По геодезическим данным оценены периоды повторяемости сейсмических событий для районов Нефтегорского 1995 г (Mw=7 0), Углегорского 2000 г (Mw=6 8) и Невельского 2007 г (Mw =6 2) землетрясений

2 На основе зафиксированных косейсмических смещений земной поверхности построены дислокационные модели очагов крупнейших сейсмических событий Сахапино-Курильского региона, произошедших в последние годы

- Углегорского землетрясения 2000 г (Mw= 6 8) - методом инверсии вертикальных косейсмических смещений,

- Симуширских землетрясений 2006 г (Mw= 8 3) и 2007 г (Mw= 8 1) - методом инверсии горизонтальных косейсмических смещений,

- Невельского землетрясения 2007 г (Mw = 6 2) - на основе совместного анализа спутниковых данных о деформациях земной поверхности, являющихся суперпозицией вертикальных и горизонтальных смещений, и сейсмологических данных о механизме очага

Определены тип и величины подвижек в очагах, установлены геометрические параметры сейсморазрывов

3 Оценена глубина залегания зоны механического контакта Тихоокеанской и Североамериканской (Охотской) литосферных плит для юга и севера Курильской островной дуги Межсейсмические скорости GPS станций свидетельствуют о значительном накоплении напряжений на южном фланге дуги

Научная новизна. В диссертационной работе впервые для Сахапино-Курильского региона получены оценки скоростей горизонтальных тектонических движений, являющиеся основой для последующего построения гео-

динамических моделей взаимодействия Североамериканской (Охотской), Евразийской (Амурской) и Тихоокеанской литосферных плит

Методом инверсии измеренных косейсмических смещений земной поверхности построены дислокационные модели механизмов очагов сильнейших землетрясений региона, произошедших в последнее время Установлен тип подвижки в очагах и определены параметры сейсморазрывов На основе полученных геодезических данных сделаны оценки периодов повторяемости сейсмических событий для районов исследований

Практическая значимость. Инвестиционная привлекательность Сахалинской области потребовала обоснования оценок сейсмической опасности при строительстве крупных инженерных сооружений и магистральных трубопроводов Составной частью этих оценок являются инструментальные данные о пространственно-временных закономерностях деформирования земной поверхности различной степени детальности в районах активных разломов Сахалина (Северо-Сахалинского, Тымь-Поронайского, Западно-Сахалинского, Апреловского и др ) Прямое измерение косейсмических подвижек в результате сейсмического события позволяет исследовать механизм очага и оценить его параметры, а также рассчитать модельные величины деформаций и смещений земной поверхности, востребованные в прикладных и инженерных задачах

Существующие модели плитовых движений в северо-восточной Азии, при недостатке инструментальных данных, в основном, базируются на сейсмологических исследованиях Инструментальные данные о современных движениях земной поверхности Сахалина и Курильских островов имеют большое научное значение для установления конфигурации литосферных плит и построения геодинамических моделей их взаимодействия

Апробация работы. Основные результаты по теме диссертации докладывались на конференциях и молодежных научных школах (г Южно-Сахалинск, 2004, 2006, 2007, 2008 гг), региональной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых по физике (г Владивосток, 2004 г), научном семинаре Института сейсмологии и вулканологии Хоккайдского университета (Саппоро, Япония, 2005 г), Международных научных симпозиумах и конференции по сейсмологии (г Южно-Сахалинск, 2005, 2007, 2008 гг), ассамблее Американского Геофизического Союза А011-2007 (г Сан-Франциско, США, 2007 г)

Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 9 работах, 4 из которых в реферируемых изданиях

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения Основное содержание работы изложено на 113 страницах текста Работа содержит 30 рисунков, 11 таблиц и 2 приложения. Список литературы включает в себя 94 наименования, в том числе 43 на иностранных языках

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность проводимых исследований, формулируются их цель и задачи, излагаются защищаемые положения, а также рассматривается научная и практическая значимость полученных результатов и их новизна, приводятся сведения об апробации и структуре работы

Первая глава - «Методы геодинамических исследований» - носит обзорный характер В ней рассмотрены классические наземные и космические геодезические методы геодинамических исследований Основное внимание уделено глобальной системе позиционирования GPS, используемой для изучения современных геодинамических процессов в Сахалино-Курильском регионе

В конце XX столетия методы классической геодезии в решении геодинамических задач были практически вытеснены методами космической геодезии Их высокая точность при определении взаимного положения точек земной поверхности впервые позволила решать не только локальные и региональные задачи геодинамики, но и выполнять исследования в глобальных масштабах

Для изучения современных движений земной коры различных масштабов и исследований в других областях геодинамики применяются четыре основных метода космической геодезии, длиннобазисная радиоинтерферометрия (VLBI), лазерная локация спутников (SLR), спутниковая радиоинтерферометрия и глобальные системы позиционирования (GPS/TJIOHACC). Каждый метод имеет свои преимущества и недостатки, а выбор зависит от характера решаемых задач Относительно VLBI и SLR глобальные системы позиционирования обладают высокой степенью мобильности, компактности и низкой стоимостью наблюдательной аппаратуры, поэтому идеально подходят для выполнения полевых работ В настоящее время GPS является самой распространенной системой для изучения современных движений земной коры

Основой применения GPS является измерение расстояний от наземных станций до активных спутников, излучающих сигналы специальной формы Расстояния определяются по времени прохождения излучаемого сигнала до наземного приемного устройства Время прохождения сигнала определяется из сравнения времени прихода сигнала по часам приемника с отметкой времени, получаемой волновым пакетом в передатчике по часам спутника

Из большого числа измерений, регистрируемых в GPS позиционировании, основной набор параметров для обработки состоит из двух фазовых отсчетов L1 и L2 на двух несущих частотах и двух кодовых отсчетов Р и С/А Оценивание координат станций на земной поверхности по фазовым и кодовым измерениям основано на моделировании движения спутников в земной системе координат и вычислении расстояний до спутников по априорным координатам станций Сопоставление с реальными измерениями задается в виде

1 Для фазовых измерений

V>,(0 = jJ(Xr(tt)-X"cf +(Z?'(tt)-Z"c)1 +Д <Р, +п, (1)

2 Для кодовых измерений

Р,С*) = л/(*ГС*) ~ + (Г'С.) - Ï"")2 + (Г'(h) ~ '¿'"Y + àp,, (2)

где F,""Ci), zr'('i) - координаты i-го спутника в момент наблюдения

tk, Х"с,Y"C,Z"C- искомые координаты пункта, ?>,(',)- фазовые измерения сигнала на соответствующей длине волны Я, регистрируемые приемником, А<р, - погрешности фазовых измерений, - неизвестное число длин волн Р, ('* ) ~ кодовые измерения, Лр, - погрешности кодовых измерений

Решение уравнений (1), (2) основано на минимизации невязок моделируемых наблюдений с реальными измерениями путем линеаризации уравнений относительно поправок к априорным значениям координат г;", Zu"c и оценивания методом наименьших квадратов этих поправок Ошибки, возникающие при выполнении GPS измерений, оказывают существенное влияние на точность определения координат Их природа различна неточное определение времени, ошибки вычисления орбит, многолучевой характер распространения сигнала, ионосферные, тропосферные задержки сигнала и др В настоящее время большинство факторов, искажающих измерения, изучены и устраняются в специализированных программных пакетах по обработке GPS данных, таких как GAMIT, Bernese и др (King, Bock, 2002, Hugentobler U et al, 2001, Rothacher, Mervert, 2001) Обработка длительных временных рядов позволяет получать координаты с точностью 1-3 мм

Геодинамические исследования в Сахапино-Курильском регионе выполняются GPS приемниками AshTech Z-XII и Trimble NetRS с антеннами Choke Ring и Zephyr Geodetic, которые имеют хорошую защиту от эффектов многолучевого распространения сигнала

Во второй главе - «Современная геодинамика острова Сахалин» -рассмотрены скорости схождения Североамериканской и Евразийской лито-сферных плит в пределах о Сахалин, а также региональные деформации северной, центральной и южной частей острова

Геодинамика северо-восточной Азии определяется конвергенцией (схождением) Евразийской, Североамериканской и Тихоокеанской лито-сферных плит, что проявляется в высокой сейсмической активности в окрестностях плитовых границ На Сахалине граница между Североамериканской и Евразийской плитой разными авторами (Zonensham, Savostm, 1981, Takahashi et al, 1999) отождествляется с системой главных субмеридиональных разломов острова Для анализа современных геодинамических процессов на о Сахалин использованы GPS станции, имеющие длительные ряды непрерывных и периодических наблюдений

По данным GPS наблюдений 1995-2006 гг. скорость схождения Североамериканской и Евразийской литосферных плит в пределах о. Сахалин изменяется от 2.5 мм/год на севере до 7.6 мм/год на юге (рис. 1). Направление скоростей хорошо согласуется с направлением схождения литосферных плит в глобальной геологической модели Земли NUVEL-1A (DeMets et al., 1994).

Геодинамические GPS наблюдения 2003-2006 гг. на поперечном профиле северного Сахалина и пунктах, контролирующих северные окрестности Нефтегорского сейсморазрыва, позволили установить характер деформирования земной поверхности после Нефтегорского землетрясения 1995 г. Четко прослеживаются региональные субширотные деформации со скоростью 3 мм/год с преобладанием деформаций правостороннего сдвига до 5-6 мм/год (рис. 2 а). Исходя из параметров сейсмодислокаций очага Нефтегорского землетрясения и скорости накопления деформаций по данным GPS наблюдений период повторяемости таких землетрясений можно оценить величиной ~ 750 лет, что согласуется с установленными интервалами 400-1200 лет между катастрофическими палеоземлетрясениями Сахалинского региона (Рогожин, 1995; Булгаков и др., 2002).

Современные горизонтальные деформации среднего Сахалина за период 2001-2005 гг. имеют две составляющие: сжатия и правостороннего сдвига (рис. 2 б). Скорость субширотного сжатия оценена величиной 2-3 мм/год, скорость правостороннего сдвига - 2 мм/год.

Южная часть Сахалина характеризуется интенсивным сжатием островной суши в субширотном направлении (рис. 2 в). За инструментальный период наблюдений 1999-2005 гг. скорость сжатия составляет 5-6 мм/год. Деформации правостороннего сдвига со скоростью 2-3 мм/год проявляются в западной части геодезической сети. По сейсмологическим данным эта часть

Литосферные плиты: NA — Североамериканская, EU- Евразийская, РА - Тихоокеанская, О К - Охотская, AM - Амурская.

Точность определения скоростей ~ 1 мм/год. Сплошными линиями показана схема плитовых границ согласно глобальной модели Земли Ы11УЕЬ-1А. Пунктиром -предполагаемые микроплиты.

Рис. I. Горизонтальные скорости GPS станций о. Сахалин относительно Евразийской литосферной плиты за период 1995-2006 гг.

юга острова является зоной повышенной сейсмичности и находится под воздействием преобладающих напряжений сжатия (Поплавская и др., 2006).

142° 143"

а) Северная часть, Нефтегорское землетрясение 1995 г., разломы: I - СевероСахалинский, II - Верхне-Пильтунский, III - Гыргыланьи-Дагинский, IV — Восточно-Энгизпальский; б) Центральная часть, Углегорское землетрясение 2000 г., разломы: I -Тьшь-Поронайский; II - Северо-Сахалинский; в) Южная часть, Невельское землетрясение 2007г., разломы: I - Тымь-Поронайский; II ~ Апреловский. Эллипсы ошибок соответствуют доверительному интервалу I а.

»■4Я

д.,

В третьей главе - «Моделирование косейсмических деформаций и смещений земной поверхности» - рассмотрены дислокационные модели очагов Углегорского 2000 г (М\у = 6 8) и Невельского 2007 г (М\у=6 2) землетрясений, построенные методом инверсии косейсмических смещений земной поверхности

Прямая задача моделирования деформаций и смещений земной поверхности, обусловленных однородным смещением по разлому, имеющему форму конечного прямоугольного источника, в упругом полупространстве решена в работе (Ока<За, 1985) Поле смещений в трехмерном пространстве и,{х1,х1х]), вызванное дислокацией Диу(£,,£2,£3)вдоль поверхности Е в изотропной среде имеет вид

. _ ди° [ди' ди,к) _ Я8Л——+т—— + —— укаЕ (3)

* И{д4к д^)\к '

где <5,* - дельта-оператор Кронекера, Я и ¡1 - коэффициенты Ламе, V* - направляющий косинус нормали к элементу поверхности а!Г, и] - /-ая компонента смешения в точке (х,,^,^), соответствующего проекции на ^-ое направление точечной силы величины приложенной в точке

Для расчета поля деформаций земной поверхности исходными параметрами модельного разлома являются его геометрические размеры, положение в пространстве и величина максимального смещения в плоскости разлома (в центроиде) Обратная задача определения модельных параметров сейсморазрыва и механизма очага по измеренным деформациям и смещениям на поверхности решается путем минимизации разностей измеренных и модельных смещений Для вычисления модельных момента М0 и магнитуды Му/ на основе параметров дислокационной модели использованы формулы (Касахара, 1985)

М0 = циБ, М\У = Мо/1 5)-6 03, (4,5)

где ц = 3 Ю10 Па - модуль упругости, Б - площадь разлома, и - средняя дислокация (подвижка) по плоскости разлома

Углегорское землетрясение 4(5) августа 2000 г. Муу=6.8 является вторым после Нефтегорского 1995 г. М\у = 7 0 крупнейшим событием в современной сейсмической истории острова Сахалин, сопровождавшимся видимыми разрывами земной поверхности (рис 2) Решения механизма очага землетрясения, полученные независимыми агентствами, согласуются между собой подвижка произошла под действием близгоризонтапьных сжимающих напряжений, ориентированных субширотно Тип подвижки - взброс (по обеим субмеридионально ориентированным нодальным плоскостям) с незначительной или заметной сдвиговой (левосторонней) компонентой смещения (Иващенко и др, 2000) Фрагменты сейсморазрыва (названного Айнским), обнаруженные при первичном обследовании эпицентральной зоны, имели резко отличающиеся друг от друга морфокинематические характеристики и величины вертикальных подвижек В результате на начальном этапе

предпочтение было отдано главной подвижке, произошедшей по сейсмовзб-росу, падающему на запад (Кофф и др., 2000).

В работе (К^ап е1 а1., 2003) методом инверсии измеренных косейсми-ческих смещений построена дислокационная модель землетрясения, позволившая однозначно установить подвижку по субмеридиональной плоскости, падающей на восток. Эта модель, основанная на сейсмологических данных, не учитывала уточненных параметров поверхностного сейсморазрыва (Стрельцов, Кожурин, 2003).

Построение уточненной дислокационной модели Углегорского землетрясения с восточным падением плоскости сейсморазрыва, выходящего на земную поверхность, выполнено на основе измеренных вертикальных ко-сейсмических смещений 19 пунктов, достигающих 140 см в эпицентральной зоне. Простирание модельной плоскости варьировалось между направлением Краснопольевского разлома (357°) и осредненным простиранием обследованных фрагментов Айнского сейсморазрыва (4°) (рис. 3). По широте выход плоскости модельного разлома на дневную поверхность был ограничен фрагментами сейсморазрыва и варьировался в пределах ±0.6 км. Ограничения на геометрические размеры модельного разлома и величину вертикального смещения по сейсморазрыву не накладывались. В качестве фиксированного параметра принято отсутствие горизонтальной подвижки.

По результатам моделирования установлены геометрические параметры Айнского сейсморазрыва. Его длина составила 17.8 км, ширина - 16.9 км, в то время как обследованные фрагменты зоны сейсмодислокаций не превысили 10 км. Величина максимального вертикального смещения близка к наблюденному максимальному смещению крыльев сейсморазрыва (3 м). Определенные на основе дислокационной модели магнитуда М\у (6.9) и геоде-

5 «и

/ - Краснопольевский разлом; II - Айнский сейсморазрыв. Прямоугольником показана проекция оптимальной плоскости сейсморазрыва. Нижний край плоскости отмечен двойной линией.

Синими столбцами изображены измеренные косейсмические вертикальные смещения пунктов, красными - их модельные значения.

Рис. 3 Дислокационная модель очага Углегорского землетрясения 4(5). 08.2000 г. из инверсии геодезических данных.

зический момент М0(2 30х1019 Н м) согласуются с их определением по сейсмологическим данным (http //www globalcmt org) Координаты центроида согласуются с сейсмологическими координатами гипоцентра в пределах одной средней квадратической ошибки по долготе и глубине очага и двух ошибок - по широте, а угол падения модельной плоскости разлома (54°) совпадает с углом падения соответствующей нодальной плоскости механизма очага (Поплавская и др, 2006)

Построенная модель по сумме квадратов разностей измеренных и вычисленных косейсмических смещений не отличается от решения (Kogan et а]., 2003) Средняя величина разности составляет 8 см, максимальная разность для пункта UG08 не превышает 18 см Степень согласованности с результатами непосредственного обследования поверхностного сейсморазрыва гораздо лучше предшествующей модели

После землетрясения характер деформирования земной поверхности не изменился По результатам повторных GPS наблюдений 2005 г в эпицен-тральной зоне Углегорского землетрясения продолжается процесс интенсивного накопления субширотных горизонтальных деформаций сжатия со скоростью около 5-7 мм/год, что позволяет оценить период повторяемости подобных сейсмических событий ~ 400 лет

Невельское землетрясение 2 августа 2007 г. Mw = 6.2 произошло в Татарском проливе на юго-западном шельфе о Сахалин (Тихонов, Ким, 2008) Землетрясение вызвало цунами высотой до 2-2 5 м, разрушение зданий, аномальное поднятие на 0.5-1 5 м скалистого бенча и молов порта г Невельск (Ломтев и др , 2007)

Гипоцентры главного толчка и его афтершоков зарегистрированы сетью автономных цифровых сейсмических станций Сахалинского филиала ГС РАН (рис 2, 4 а) Развитие афтершокового процесса происходило в южном направлении, где в течение первых суток последовательно произошли землетрясение Mw = 5 8 и два толчка меньшей магнитуды со схожими механизмами Очаг главного толчка находился в условиях субширотного близго-ризонтального сжатия Тип подвижки в очаге - взброс (по обеим субмери-дионально ориентированным нодальным плоскостям) с незначительной сдвиговой компонентой смещения Распределение афтершоков по глубине указывает на западное падение плоскости сейсморазрыва под углом 45-50°

Деформации земной поверхности в результате землетрясения определены японским спутником ALOS Радарная съемка района исследований проведена 28 июля и 23 августа 2007 г Угол наклона съемки к земной поверхности 51° по азимуту 80° Обработка данных выполнена доктором X Такахаши в Институте сейсмологии и вулканологии Хоккайдского Университета (Саппоро, Япония) с использованием программного обеспечения SIGMA-SAR (Shimada, 1995)

Полученные спутником ALOS одномерные косейсмические смещения земной поверхности, зафиксированы в полосе шириной менее 10 км и протяженностью около 30 км (рис 4 а) Они разделяются на два участка с максимальными смещениями до 12 см в узкой береговой зоне и минимумом

около 6 см в окрестностях п. Ловецкое. Северный участок пространственно тяготеет к главному толчку Му,- = 6.2, южный - сопоставим с афтершоком М\у = 5.8 и двумя толчками меньшей магнитуды. Поэтому моделирование выполнено двумя взбросами западного падения, ориентированными параллельно простиранию зон максимального деформирования соответствующих участков.

Рис. 4. Схема деформаций земной поверхно- Рис. 5. Дислокационные модели очага сти в результате Невельского землетрясе- главного толчка Невельского землетря-ния 2007 г. то данным спутника ALOS. сения и его сильных афтершоков и схема

, . ,, ,, , модельных косейсмических вертикаль-

а - изображены главный толчок Мн- — о. J и аф- '

тершоки первых суток; магнитуды и механиз- ных смещений земной поверхности эпимы очагов приведены по данным центральной зоны и горизонтальных (http://wmv.globalcml.org); смещений береговой суши. 6 - вертикальный разрез через облако афтер- 0щфровка юолтиЙ вертикальных смеще-шоков к северу от широты п. Ловецкое по ли- тД „ртедеИа в сантиметрах. Пунктирными, перпендикулярной модельной плоскости иц прямоугояьнтшш „оказаны проекции сейсморазрыва главного толчка; линией показа- модельных гшоскостей сейсморазрывов. на проекция модельной плоскости; Нижний край плоскости отмечен двойной в - вертикальный разрез через облако афтер- „уНктг,рНоа линией, токов к югу от широты п. Ловецкое по линии, перпендикулярной модельной плоскости сейсморазрыва сильных афтершоков; линией показана проекция модельной плоскости.

Поиск оптимальных дислокационных моделей осуществлялся путем минимизации разностей измеренных одномерных деформаций по данным радиоинтерферометрии и модельных косейсмических вертикальных и горизонтальных смещений, спроецированных по направлению на спутник. В ка-

чесгве фиксированного параметра принято отсутствие горизонтальной компоненты смещения по сейсморазрывам Положение модельных плоскостей относительно гипоцентров главного толчка и сильных афтершоков варьировалось в пределах точности их определения (±2 км) Дополнительные ограничения наложены на модельную магнитуду (±0 2), связывающую длину, ширину и дислокацию взброса Наложенные ограничения позволили построить оптимальные дислокационные модели главного толчка Невельского землетрясения и его сильных афтершоков (рис 5), согласующиеся с данными спутниковой радиоинтерферометрии в пределах 1-2 см

Северный модельный сейсморазрыв соответствует главному толчку Mw = 6 2, его размеры 12x10 8 км Глубина нижнего края плоскости разрыва в пределах точности совпадает с глубиной сейсмологического определения гипоцентра (рис 4 б) Процесс вспарывания развивался снизу вверх под углом 38° с максимальным взбросом 12м Верхняя кромка сейсморазрыва не достигает земной поверхности и находится на глубине 4 7 км Афтершоки северного участка эпицентральной зоны расположены во взброшенном крыле и четко оконтуривают плоскость сейсморазрыва Модельные величины магнитуды M\v= 63 и момента Мо = 381х10|8Нм сопоставимы с их сейсмологическими определениями

Южный модельный сейсморазрыв имеет геометрические размеры 7x6 2 км Максимальная подвижка по падению составила 0 9м под углом 40° (рис 4 в) Суммарный эффект сильных афтершоков хорошо согласуется с величинами магнитуды (Mw=5 9) и момента (Мо = 0 91*1018 Н м) модельного очага

На основе построенных дислокационных моделей выполнен расчет вертикальных косейсмических смещений земной поверхности эпицентральной зоны Невельского землетрясения и горизонтальных смещений береговой суши Значимые смещения островной суши проявились в полосе шириной 5 км и протяженностью около 30 км (рис 5) Их максимумы приурочены к береговой зоне Вертикальные смещения морского дна имеют два максимума разной амплитуды Северный максимум составляет - 40 см Именно в этом районе отмечены максимальные волны цунами высотой до 2 5 м и дальностью заплеска в устьях рек до 200 м (Ломтев, 2007) На юге косейс-мическое поднятие морского дна достигло 17 см

Исходя из величины дислокации в очаге главного толчка Невельского землетрясения и скорости накопления деформаций субширотного сжатия по данным GPS наблюдений на юге о Сахалин, период повторяемости подобных сейсмических событий для изучаемого района может составлять около 200 лет

В четвертой главе - «Геодинамические GPS исследования на Курильских островах» - представлены первые результаты GPS наблюдений и исследования, связанные с сильнейшими Симуширскими землетрясениями 15 11 2006 г Mw = 8 3 и 13 01 2007г Mw=8 1

Для изучения динамики накопления и реализации напряжений в окрестностях плитовых границ и их связи с сейсмичностью на Курильских ост-

ровах в 2005-2006 гг. создана сеть геодинамических GPS наблюдений (Курильская геодинамическая сеть), состоящая из 12 пунктов непрерывной и периодической регистрации, которая достаточно равномерно покрывает всю островную дугу (рис. 6). В 2007 г. на островах Кетой и Матуа установлены автономные станции непрерывной регистрации для изучения постсейсмической релаксации напряжений в результате Симуширских землетрясений.

Х~Ч ч

■ V

(«ми

; о. Ищмуяар

Ъ

Ч

<ь

> О V О

Ач

MATU • о. Млгуа

^'"•о. Истой

|

К.ОЭТ ¿ Cjniymwp

\

О

PA-NA

GPS Пункты нсгдсоионых избпюДСНИЙ i GPS ИуИ1Ы ПврМОДОЧВСЯИК нибмндечий

- 10 мм/год

•Щт^швш 50 мм/год

Рис. б. Геодинамическая GPS сеть и межсейсмические горизонтальные скорости пунктов Курильских островов.

Векторы скоростей приведены относительно Североамериканской литосферной плиты. Эллипсы ошибок соответствуют доверительному интервалу 1 о. Жирная стрелка показывает направление и скорость схождения Тихоокеанской (РА) и Североамериканской (NA) литосферных плит по (DeMets el al., 1994).

Землетрясения 15.11.2006 г. Mw = 8.3 и 13.01.2007 г. Mw = 8.1 - крупнейшие сейсмические события последнего времени в Курило-Камчатской сейсмогенной зоне (http://www.globalcmt.org). Они произошли восточнее о. Симушир вблизи глубоководного желоба. В долгосрочном прогнозе этот район был обозначен как одно из мест возможных землетрясений с М > 7.7 (Федотов, 1965).

Горизонтальные косейсмические смещения земной поверхности- в результате Симуширских землетрясений зарегистрированы GPS станциями Курильской геодинамической сети, а также IGS (International GPS Service) станциями YSSK (г Южно-Сахалинск) и PETS (г Петропавловск-Камчатский) Моделирование очага землетрясения 13 01 2007 г выполнено по данным станций непрерывной регистрации Для построения дислокационной модели очага землетрясения 15 11 2006 г дополнительно привлечены результаты измерений на станциях периодической регистрации КЕТО, MATU и VDLN, ближайших к эпицентрапьной зоне

Косейсмические смещения GPS станций непрерывных наблюдений вычислены аналитически линейной регрессией по 9 суточным решениям до и после сейсмического события, исключая день землетрясения Ошибки ко-сейсмических смещений составили 2 1 мм и 1 7 мм для восточной и северной компонент, соответственно

Наблюдения на станциях КЕТО, MATU и VDLN выполнены в июле-августе 2006 г и в июле 2007 г Смещения станций составили 680, 590 и 40 мм, соответственно Они определяются суммарным эффектом влияния межсейсмических скоростей, косейсмическими смещениями в результате землетрясения 15 И 2006 г, постсейсмической релаксацией в результате этого землетрясения и косейсмическими смещениями в результате события 13 01 2007 г (постсейсмических смещений от этого события не выявлено)

- эффект влияния межсейсмических скоростей на общее смещение станций КЕТО, MATU и VDLN оценен по скорости станции VDLN, полученной из повторных измерений 2005-2006 гг (рис 6),

- косейсмические смещения в результате землетрясения 13 01 2007 г получены из его моделирования по данным станций непрерывной регистрации,

-значительные постсейсмические смещения в результате землетрясения 15 11 2006 г выявлены на ближайшей к эпицентральной зоне станции непрерывной регистрации URUP (о Уруп), величина которых сопоставима с косейсмическими (рис 7)

Поэтому в оценку величины косейсмических смещений станций КЕТО, MATU и VDLN от этого события заложена половина оставшейся величины общего смещения (за вычетом эффекта межсейсмических скоростей и ко-сейсмического смещения в результате землетрясения 13 01 2007 г) Ошибки выделения косейсмических смещений в результате землетрясения 15 11 2006 г оценены величиной 20%

Для обоих землетрясений рассмотрены различные варианты дислокационных моделей, соответствующие двум нодальным плоскостям различных решений международных агентств (http //www globalcmt org, http //neic usgs gov) с вариациями простирания, угла падения и направления смещения в плоскости сейсморазрыва±15°

^ 10 s

я *

2 1 0 3 1

10

я Ж

20 -ЗП

- г

год

Рас. 7. Среднесуточные вариации координат станции ШШР (о. Уруп). Вертикальными линиями обозначены даты землетрясений.

Оптимальная дислокационная модель землетрясения 15.11.2006 г. (рис. 8 а) лучше всего согласуется с сейсмологическим решением (http://www.globalcmt.org) механизма очага для нодальной плоскости юго-западного простирания, полого падающей на северо-запад. Решение для второй нодальной плоскости не может создать даже подобия наблюденных горизонтальных косейсмических смещений. Общая протяженность модельного сейсморазрыва - 250 км, его ширина - 94 км. Величина максимального смещения по падению в плоскости сейсморазрыва (чистый взброс под углом 12°) 5.5 м. Модельные значения магнитуды Mw (8.3) и геодезического момента М0 (3.05*1021 Н-м) согласуются с их определением по сейсмологическим данным.

Решения международных агентств для механизма очага землетрясения 13.01.2007 г. имеют значительный разброс. Построенная дислокационная модель хорошо согласуется с решением механизма очага по (http://www.globalcmt.org) для нодальной плоскости северо-восточного простирания, круто падающей на юго-восток (рис. 8 б). Измеренные косейсми-ческие смещения соответствуют сбросу (4.9 м) по плоскости сейсморазрыва под углом 70°, с небольшой компонентой правостороннего сдвига (1.4 м). Модельные значения магнитуды Mw (7.9) и геодезического момента Мо (0.94х1021 Н-м) близки к их определению по сейсмологическим данным. Общая протяженность сейсморазрыва - 170 км, его ширина - 46 км.

Симуширские землетрясения оказали влияние на скорости тектонических движений всех GPS станций Курильской геодинамической сети. Для станций юга (KUNH, SHKT, ITRP) и севера (PRMH) островной дуги, уда-

ленных на 430-740 км от эпицентров этих землетрясений, межсейсмические скорости определены по результатам непрерывных наблюдений (~ 1.5 года) с коррекцией за косейсмические смещения и постсейсмическую релаксацию (рис. 6). Точность их определения оценена величиной 2-3 мм/год.

Рис. 8. Горизонтальные косейсмические смещения станций КургЬь'ской геод\шами ческой сети, YSSK, PETS и дислокационные модели очагов землетрясений: а) 15.11.2006г., б) 13.01.2007г.

150° i I i

200 km

-50"'

Желтые стрелки - измеренные косейсмические смещения, синие - вычисленные на основе оптимальной дислокационной модели. Масштаб векторов рис. 8 а: для станций YSSK, SHKT, кит, PRMH -10 мм; 1TRP, VDLN, URUP - 20 мм; КЕТО и MA TU - 400 ми. Эллипсы ошибок соответствуют 1 ст. Прямоугольником показана проекция модельной плоскости сейсморазрыва, нижний край плоскости отмечен двойной линией. Эпицентр землетрясения и механизм очага показан по (http://www.globaIcmt.org). Границы плит приведены согласно глобальной геологической модели NUVEL - 1А.

Межсейсмические скорости деформаций земной поверхности Курильских островов отражают процесс субдукции Тихоокеанской литосферной плиты под Североамериканскую в условиях механически сомкнутой зоны контакта. Вопрос о глубине залегания зоны механического контакта трудно разрешим в рамках сейсмологических исследований. Анализ межсейсмических GPS скоростей деформаций различных районов Курильской островной дуги позволяет оценить параметры субдуктивной зоны,

Поле деформаций земной поверхности можно смоделировать для упругого полупространства, разделенного наклонной плоскостью, вдоль которой происходит деформирование двух его частей (рис. 9). Пододвигающаяся океаническая плита сохраняет жесткость и движется с постоянной скоростью и как единое целое с остальной плитой, изменяя направление от горизонтального вблизи желоба до максимального наклона на глубинах в сотни километров.

о

О 100 200 300

Расстояние JO «спобя {™>

Рис 10 Моделирование горизонтальных скоростей на поверхности в зоне с\'бдукции Тихоокеанской литосферной плиты под Североамериканскую (Охотскую) и межсейсмические скорости станций Курильской геодинамической сети

Цифрами над линиями обозначены ветчины глубины нижнего края зоны контакта (s sind) Для глубин 10-40 км угол наклона зоны субдущии - 2t, для глубин 50-70 км - 2?

Решение двумерной задачи в виде профиля скоростей Vy на поверхности (вдоль оси у, перпендикулярной желобу) для изотропной пуассоновой упругой среды имеет вид (Savage, 1983)

ö/[(y + c)2 + s2-2(y + c)s cosj]+

cos ^[arctan [(д/ + с - s cos 8) /(s sin 8)\-ж 12]},

где д - угол наклона контактной плоскости между плитами, и — скорость их сближения (субдукции), с - расстояние до желоба, s - наклонная глубина залегания зоны механического контакта

Для известных угла наклона и скорости субдукции можно сопоставить измеренные на поверхности GPS скорости с их модельными значениями и оценить глубину залегания зоны механического контакта Средний угол наклона зоны субдукции до глубин 60-80 км, где сосредоточены очаговые области сильнейших курильских землетрясений (Тараканов, 2006), оценен из ориентации нодальных плоскостей сейсмологических решений механизмов очагов (http //www globalcmt org) Скорость субдукции в районе Курильского желоба составляет 79 мм/год (Стеблов, 2004)

Результаты моделирования представлены на рис 10 Глубина залегания зоны механического контакта на севере Курильской островной дуги (станция PRMH) составляет 30 км Межсейсмические скорости станций 1TRP и URUP центральных Курильских островов соответствуют глубине залегания - 40 км Скорости станций SHKT и KUNH свидетельствуют о значительной скорости накопления напряжений на южном фланге Курильской островной дуги и глубине залегания зоны механического контакта 60 км

Рис 9 Параметризация гчубинного строения зоны субдукции

Ось Xнаправлена параллельно жеюбу, ось У - горизонтально в направлении континента, ось 2 — вертикально, 5 -угол субд) кции

ЧАКЛЮЧЕНИЕ

Представленные в работе результаты геодинамических исследований в Сахалино-Курильском регионе получены с использованием методов и средств глобальной системы позиционирования GPS Задачи, поставленные автором, выполнены

1 Установлен современный характер деформирования земной поверхности о Сахалин В рамках плитовой тектоники остров перемещается относительно Евразии в западном направлении со скоростью от 2 5 мм/год на севере до 7 б мм/год в южной части, что составляет 40-80% от региональных скоростей конвергенции (схождения) Североамериканской и Евразийской плит На всем протяжении острова преобладают деформации субширотного сжатия, повсеместно сопровождаемые правосторонним сдвигом Наиболее интенсивное накопление напряжений со скоростью 5-6 мм/год выявлено на севере и в южной части острова По геодезическим данным период повторяемости сейсмических событий для районов Нефтегорского землетрясения 1995 г (Mw= 7 0) оценен величиной ~ 750 лет, Углегорского землетрясения 2000 г (Mw= 6 8) ~ 400 лет и Невельского землетрясения 2007 г (Mw= 6 2) ~ 200 лет

2 На основе измеренных косейсмических смещений земной поверхности выполнено моделирование очагов Углегорского 2000 г, Симуширских 2006,2007 гг и Невельского 2007 г землетрясений

Построена дислокационная модель Углегорского землетрясения (Mw=6 8) инверсией вертикальных косейсмических смещений В отличие от работы (Kogan et al, 2003) модель гораздо лучше согласуется с результатами непосредственного обследования поверхностного сейсморазрыва Установлено, что очаг Углегорского землетрясения - Айнский сейсморазрыв -непосредственно приурочен к Краснопольевскому разлому (составной части Западно-Сахалинского глубинного разлома) Тип подвижки в очаге - чистый взброс восточного крыла разлома относительно западного с максимальной амплитудой около 3 м Протяженность поверхностного сейсморазрыва составляет 18 км

Построены дислокационные модели Симуширских землетрясений 2006 г (Mw= 8 3) и 2007 г (Mw= 8 1) инверсией горизонтальных косейсмических смещений Подвижка в очаге землетрясения 2006 г произошла по плоскости юго-западного простирания, полого падающей на северо-запад под углом 12° Тип подвижки - чистый взброс амплитудой 5 5м Геометрические размеры модельной плоскости сейсморазрыва - 250*94 км Подвижка в очаге землетрясения 2007 г произошла по плоскости северо-восточного простирания, круто падающей на юго-восток под углом 70° Тип подвижки - сброс амплитудой 4 9 м с правосторонней компонентой смещения 1 4 м Размеры модельной плоскости сейсморазрыва составили 170><4б км Расчетные деформации морского дна в результате землетрясения 2006 г использованы при моделировании цунами

Моделирование Невельского землетрясения 2007 г выполнено на основе совместного анализа спутниковых данных о деформациях земной поверхности, являющихся суперпозицией вертикальных и горизонтальных смещений, и сейсмологических данных о механизме очага Деформации островной суши наилучшим образом описываются подвижками по двум плоскостям западного падения (взбросы), соответствующим главному толчку Mvv= 6 2 и сильным афтершокам с магнитудами Mw= 5 2-5 8 Для дислокационных моделей рассчитаны косейсмические вертикальные смещения земной поверхности эпицентральной зоны и горизонтальные смещения береговой суши В отличие от данных спутниковой радиоинтерферометрии получено трехмерное представление деформирования земной поверхности

3 Получены первые инструментальные оценки межсейсмических скоростей тектонических движений для юга и севера Курильских островов Сопоставление измеренных горизонтальных GPS скоростей с модельными скоростями в зоне субдукции Тихоокеанской и Североамериканской (Охотской) литосферных плит позволило оценить глубину залегания зоны механического контакта на различных участках Курильской островной дуги Скорости станций на южном фланге дуги соответствуют глубине залегания зоны механического контакта около 60 км и свидетельствуют о значительном накоплении напряжений в этом районе

4 Полученные для Сахалино-Курильского региона инструментальные оценки скоростей схождения литосферных плит и скоростей деформирования островной суши являются новыми данными для последующего уточнения моделей взаимодействия литосферных плит в северо-восточной Азии

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1 Василенко H Ф , Иващенко А И, Прытков A.C. и др Деформации земной поверхности Сахалина по данным GPS наблюдений // Материалы IV международного совещания по процессам в зонах субдукции Японской, Ку-рило-Камчатской и Алеутской островных дуг (Петропавловск-Камчатский 21-22августа2004г)-Петропавловск-Камчатский,2004 -С 185-188

2 Прытков A.C. Прогноз косейсмических деформаций и смещений земной поверхности численным моделированием // Доклады XVIII Конференция молодых ученых 12-14 октября 2004 г - Южно-Сахалинск, 2005 -С 11-15

3 Independent Active Microplate Tectonics of Northeast Asia from GPS velocities and Block Modeling / E V Apel, R Burgmann, G Steblov, N Vasi-lenko, R King and A. Prytkov // Geophysical Research Letters - 2006 - Vol 33 -LI 1303, doi 10 1029/2006GL026077,2006

4 Прытков A.C., Василенко H Ф Дислокационная модель очага Углегорского землетрясения 4(5) 08 2000 г // Тихоокеанская геология, 2006 -Т 25,№6 -С 115-122

5 Левин Б В , Фитцхью Б , Бурджуа Дж , Рыбин А В , Разжигаева H Г, Белоусов А Б., Василенко H Ф., Прытков A.C., Фролов Д И, Нюшко

Т И , Харламов А А , Коротеев И Г Комплексная экспедиция на Курильские острова в 2006 г (I этап)//Вестник ДВО РАН, 2007 -№1 -С 144-148

6 Прытков A.C. Задачи развития геодинамической GPS сети в Саха-лино-Курильском регионе // Доклады I (XIX) международной конференции молодых ученых (Южно-Сахалинск, июнь 15-20, 2006) -Южно-Сахалинск,

2007 - С 88-93

7 Steblov GM, MG Kogan, В W Levin, N F Vasilenko, A.S. Prytkov and DI Frolov Coseismic and Postseismic Deformations From Great 2006-2007 Kuril Earthquakes Revealed by Regional GPS Observations // Abstracts AGU-2007, San Francisco, USA, 10-14 December 2007 G13A-0916

8 Тихонов И H , Василенко Н Ф, Золотухин Д Е, Ивельская Т Н , По-плавский А А , Прытков A.C., Спирин А И Симуширские землетрясения и цунами 15 ноября 2006 года и 13 января 2007 года // Тихоокеанская геология, 2008 -Т 27,№ 1 -С 3-17

9 Прытков A.C., Василенко Н Ф Геодинамические GPS исследования на Курильских островах // Доклады II (XX) Сахалинской молодежной научной школы (Южно-Сахалинск, июнь 4-10, 2007) - Южно-Сахалинск,

2008 - С 147-155

Личный вклад автора.

В коллективных работах по изучению современных движений Сахали-но-Курильского региона и получению экспериментальных данных автор участвует с 2003 г В опубликованных в соавторстве работах автору принадлежат следующие результаты [1, 9] - получение экспериментальных данных, выполнение расчетов и анализ результатов исследований, [4] - детальное исследование механизма очага Углегорского землетрясения 2000 г, получение данных о скоростях деформирования земной поверхности эпицен-тральной зоны, [3, 7] - получение экспериментального материала, анализ и интерпретация результатов, [8] - построение дислокационных моделей очагов Симуширских землетрясений 2006 и 2007 гг

Благодарности.

Автор выражает глубокую признательность и благодарность научному руководителю к т н Н Ф Василенко, а также сотрудникам Института морской геологии и геофизики ДВО РАНкф -м н В М Кайстренко, кф -м н Ким Чун Уну и кг -м н С М Сапрыгину за внимание, поддержку и помощь при выполнении работы

ПРЫТКОВ

Александр Сергеевич

СОВРЕМЕННЫЕ ДВИЖЕНИЯ ЗЕМНОЙ КОРЫ САХАЛИНО-КУРИЛЬСКОГО РЕГИОНА И МОДЕЛИРОВАНИЕ ГЕОДИНАМИЧЕСКНХ ПРОЦЕССОВ ПО ДАННЫМ GPS НАБЛЮДЕНИЙ

АВТОРЕФЕРАТ

Подписано в печать 17 07 2008 г

Уел печ л 1,4 Уч пзд л 1,1 Формат 60x84/16 Бумага «Ballet» Тираж 100 экз Заказ № 7482 Печать офсетная

Институт морской геологии и геофизики Дальневосточное отделение РАН 693022, г Южно-Сахалинск, ул Науки, 16, Офсетный цех

Содержание диссертации, кандидата физико-математических наук, Прытков, Александр Сергеевич

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. Методы геодинамических исследований.

1.1. Классические геодезические методы.

1.2. Методы космической геодезии.

1.3. Глобальная система позиционирования GPS.

1.4. Обработка и анализ GPS измерений.

1.5. Выводы.

ГЛАВА 2. Современная геодинамика острова Сахалин.

2.1. Современные движения острова в рамках плитовой тектоники.

2.2. Региональные деформации острова.

2.2.1. Северный Сахалин.

2.2.2. Центральный Сахалин.

2.2.3. Южный Сахалин.

2.3. Выводы.

ГЛАВА 3. Моделирование косейсмических смещений и деформаций земной поверхности.

3.1. Смещения и деформации в модели дислокации прямоугольного источника.

3.2. Дислокационная модель очага Углегорского землетрясения

4 (5) августа 2000 г.

3.2.1. Тектоническое положение и основные параметры сейсморазрыва.

3.2.2. Исходные геодезические данные.

3.2.3. Модель очага и деформации земной поверхности в эпицентральной зоне.

3.3. Дислокационная модель очага Невельского землетрясения

2 августа 2007 г.

3.3.1. Деформации земной поверхности по данным спутниковой радиоинтерферометрии.

3.3.2. Моделирование очага.

3.4. Выводы.

ГЛАВА 4. Геодинамические GPS исследования на Курильских островах.

4.1. Развитие гео динамической сети.

4.2. Дислокационные модели очагов Симуширских землетрясений 15.11.2006 г. и 13.01.2007 г.

4.3. Межсейсмические скорости движений Курильских островов.

4.4. Выводы.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Современные движения земной коры Сахалино-Курильского региона и моделирование геодинамических процессов по данным GPS наблюдений"

Сахалин и Курильские острова с прилегающими акваториями Охотского, Японского морей и Тихого океана являются уникальным объектом для изучения современных геодинамических процессов, проявляющихся в высокой сейсмической и вулканической активности региона. Геодинамика изучает движения и деформации, происходящие в земной коре, мантии и ядре, и их причины [24]. Современная геодинамика базируется на знаниях и методах разных наук о Земле: геологических, геофизических, геодезических и др. Инструментальной основой для изучения современных движений и деформаций земной поверхности является метод повторных и непрерывных геодезических измерений.

Для изучения движений и деформаций земной коры локального, регионального и глобального масштабов наиболее приемлемы методы и средства спутниковой геодезии, которые в настоящее время практически вытеснили классические геодезические методы. Развитие методов космической геодезии, в частности глобальной системы позиционирования GPS, расширило возможности изучения современных движений земной коры и вариаций напряженно-деформированного состояния среды. Это потребовало разработку современных методов исследований, организацию нового типа полигонов и моделирование геодинамических процессов различных масштабов.

Геодинамические исследования в глобальном масштабе поддерживаются Международной службой IGS (International GPS Service). В северо-восточной Азии региональные исследования выполняются на полуострове Камчатка [22, 57, 64], в Приморье [41] и в Японии [90, 53], GPS сеть которой насчитывает около тысячи непрерывно действующих станций. Изучение современных движений и деформаций земной коры на о. Сахалин с использованием GPS наблюдений начато в 1995 г. [15].

Актуальность исследования

В рамках глобальной тектоники плит современная геодинамика Сахалино-Курильского региона определяется конвергенцией (схождением) Евразийской, Североамериканской и Тихоокеанской литосферных плит. В последние годы методы космической геодезии позволили осуществлять прямые измерения современных движений литосферных плит и деформаций граничных областей с высокой точностью, подтверждая или опровергая многие гипотезы их взаимодействия. Однако, вопросы иерархии литосферных плит в северовосточной Азии и выделение малых плит: Амурской и Охотской, отсутствующих в общепринятой глобальной геологической модели Земли NUVEL - 1А, остаются предметом обширных дискуссий [38, 66, 84, 90, 91, 94]. Актуальность диссертационной работы состоит в развитии сети GPS наблюдений на Курильских островах, где подобные исследования до 2005 г. не выполнялись, а также в получении и анализе инструментальных GPS данных о скоростях движений и деформаций земной поверхности в Сахалино-Курильском регионе, являющихся основой для построения геодинамических моделей.

Не менее важной задачей геодинамических исследований является изучение деформаций земной поверхности локального и регионального масштабов, которые позволяют устанавливать их связь со структурно-геологическими особенностями района исследований. Существенное место в этой проблеме занимает изучение деформаций и смещений земной поверхности в районах активных разломов - главных зонах генерации сильных землетрясений. Инструментально измеренные косейсмические подвижки, содержащие наиболее прямую и достоверную информацию о разрывах в очагах, позволяют однозначно установить механизм сильных землетрясений и оценить их параметры, что отличает геодезические исследования от сейсмологических методов, основанных на точечном представлении модели очага. Кроме того, только непрерывные высокоточные GPS измерения дают возможность исследования процессов подготовки землетрясений и постсейсмической релаксации напряжений.

Целью работы является изучение геодинамики Сахалино-Курильского региона по данным непрерывных и периодических GPS наблюдений, моделирование механизмов очагов сильных землетрясений на основе инверсии измеренных косейсмических деформаций и смещений земной поверхности.

Для достижения поставленной цели определены следующие задачи исследования:

- выполнение периодических GPS измерений в локальных и региональных сетях Сахалина для получения достоверной оценки скоростей современных движений на основе предшествующих измерений;

- выявление связи современных горизонтальных движений земной поверхности со структурно-геологическими особенностями региона и оценка периода повторяемости крупных сейсмических событий;

- оценка параметров сейсмических событий методом инверсии измеренных косейсмических смещений земной поверхности;

- получение первых инструментальных данных о геодинамических процессах в Курильском регионе в непосредственной близости к зоне сочленения Североамериканской и Тихоокеанской литосферных плит.

Защищаемые положения 1. Установлен современный характер деформирования земной поверхности о. Сахалин. На всем протяжении острова преобладают деформации субширотного сжатия, повсеместно сопровождаемые правосторонним сдвигом. Наиболее интенсивное накопление напряжений со скоростью 5-6 мм/год выявлено на севере и в южной части острова. В рамках плитовой тектоники остров перемещается относительно Евразии в западном направлении со скоростью от 2.5 мм/год на севере до 7.6 мм/год в южной части, что составляет

40-80% от региональных скоростей конвергенции Североамериканской и Евразийской плит. По геодезическим данным оценены периоды повторяемости сейсмических событий для районов Нефтегорского 1995 г. (Mw= 7.0), Углегорского 2000 г. (Mw- 6.8) и Невельского 2007 г. (Mw=6.2) землетрясений.

2. На основе зафиксированных косейсмических смещений земной поверхности построены дислокационные модели очагов крупнейших сейсмических событий Сахалино-Курильского региона, произошедших в последние годы:

- Углегорского землетрясения 2000 г. (Mw=6.8) - методом инверсии вертикальных косейсмических смещений;

- Симуширских землетрясейий 2006 г. (Mw = 8.3) и 2007 г. (Mw = 8.1) -инверсией горизонтальных косейсмических смещений;

- Невельского землетрясения 2007 г. (Mw = 6.2) - на основе совместного анализа спутниковых данных о деформациях земной поверхности, являющихся суперпозицией вертикальных и горизонтальных смещений, и сейсмологических данных о механизме очага.

Определены тип и величины подвижек в очагах, оценены геометрические размеры сейсморазрывов.

3. Для юга и севера Курильской островной дуги оценена глубина залегания зоны механического контакта Тихоокеанской и Североамериканской (Охотской) литосферных плит. Межсейсмические скорости GPS станций свидетельствуют о значительном накоплении напряжений на южном фланге дуги.

Научная новизна работы

В диссертационной работе впервые для Сахалино-Курильского региона получены оценки скоростей горизонтальных тектонических движений, являющиеся основой для построения геодинамических моделей взаимодействия

Североамериканской (Охотской), Евразийской и Тихоокеанской литосферных плит.

Методом инверсии измеренных косейсмических смещений земной поверхности построены дислокационные модели механизмов очагов сильнейших землетрясений региона. Установлен тип подвижки в очагах и определены параметры сейсморазрывов. На основе полученных геодезических данных для районов исследований оценен период повторяемости сейсмических событий.

Практическая значимость

Инвестиционная привлекательность Сахалинской области потребовала обоснования оценок сейсмической опасности при строительстве крупных инженерных сооружений и магистральных трубопроводов. Составной частью этих оценок являются инструментальные данные о пространственно-временных закономерностях деформирования земной поверхности различной степени детальности в районах активных разломов Сахалина (Северо-Сахалинского, Тымь-Поронайского, Западно-Сахалинского, Апреловского и др.).

Прямое измерение косейсмических подвижек в результате сейсмического события позволяет исследовать механизм очага, оценить его параметры и сейсмический момент Мо, а также рассчитать модельные величины деформаций и смещений земной поверхности, востребованные в прикладных и инженерных задачах.

Существующие модели плитовых движений в северо-восточной Азии, при недостатке инструментальных данных, в основном, базируются на сейсмологических исследованиях. Инструментальные данные о современных движениях земной поверхности Сахалина и Курильских островов имеют большое научное значение для установления конфигурации литосферных плит и построения геодинамических моделей их взаимодействия.

Апробация работы

Основные результаты по теме диссертации докладывались на конференции молодых ученых «Молодые научные резервы Сахалина. Наука и развитие региона» (г. Южно-Сахалинск, 2004 г.); региональной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых по физике (г. Владивосток, 2004 г.); научном семинаре Института сейсмологии и вулканологии Хоккайдского университета (Саппоро, Япония, 2005 г.); Международном научном симпозиуме «Проблемные вопросы островной и прибрежной сейсмологии» (г. Южно-Сахалинск, 2005 г.); Международной конференции молодых ученых «Изучение природных катастроф на Сахалине и Курильских островах» (г. Южно-Сахалинск, 2006 г.); Второй (XX) Сахалинской молодежной научной школе . «Природные катастрофы: изучение, мониторинг, прогноз» (г. Южно-Сахалинск, 2007 г.); Международном научном симпозиуме «Проблемы сейсмобезопасности Дальнего Востока и Восточной Сибири» (г. Южно-Сахалинск, 2007 г.); ассамблее Американского Геофизического Союза AGU-2007 (г.Сан-Франциско, США, 2007 г.), Третьей Сахалинской молодежной научной школе «Природные г: катастрофы: изучение, мониторинг, прогноз» (г. Южно-Сахалинск, 2008 г.); а также представлены на конференции «Сейсмичность Сахалина и Курильских островов» (г. Южно-Сахалинск, 2008 г.).

Публикации. Результаты диссертации опубликованы в 16 работах, 4 из которых в реферируемых изданиях.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Основное содержание работы изложено на 113 страницах текста. Работа содержит 30 рисунков, 11 таблиц и 2 приложения. Список литературы включает в себя 94 наименования, в том числе 43 на иностранных языках.

Заключение Диссертация по теме "Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых", Прытков, Александр Сергеевич

4.4. Выводы

Для исследования сейсмотектонических деформаций, обусловленных схождением Североамериканской (Охотской) и Тихоокеанской литосферных плит, на Курильских островах создана сеть высокоточных GPS наблюдений.

На станциях непрерывной GPS регистрации зафиксированы косейсмические смещения земной поверхности в результате Симуширских землетрясений 15.11.2006 и 13.01.2007 гг. Методом инверсии геодезических

94 данных построены дислокационные модели землетрясений и определены параметры их очагов. Моделированием установлено, что подвижка в очаге землетрясения 15.11.2006 г. (взброс величиной 5.5 м) произошла по плоскости сейсморазрыва юго-западного простирания, полого падающей на запад под углом 12°. Измеренные косейсмические смещения в результате землетрясения 13.01.2007 г. соответствуют сбросу (4.9 м) по плоскости северо-восточного простирания, круто падающей на юго-восток под углом 70°. Расчетные деформации морского дна эпицентральных областей использованы при моделировании цунами [47].

Для юга и севера Курильских островов получены первые инструментальные оценки межсейсмических скоростей тектонических движений. Сопоставление межсейсмических горизонтальных GPS скоростей с модельными скоростями в зоне субдукции Тихоокеанской и Североамериканской (Охотской) литосферных плит позволило оценить глубину залегания зоны механического контакта на различных участках Курильской островной дуги. Скорости станций на южном фланге Курильской островной дуги соответствуют глубине залегания зоны механического контакта около 60 км и свидетельствуют о значительном накоплении напряжений в этом районе.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Представленные в работе результаты геодинамических исследований в Сахалино-Курильском регионе получены с использованием методов и средств глобальной системы позиционирования GPS. Задачи, поставленные автором во введении, выполнены.

1. Установлен современный характер деформирования земной поверхности о. Сахалин. В рамках плитовой тектоники остров перемещается относительно Евразии в западном направлении со скоростью от 2.5 мм/год на севере до 7.6 мм/год в южной части, что составляет 40-80% от региональных скоростей конвергенции (схождения) Североамериканской и Евразийской плит. На всем протяжении острова преобладают деформации субширотного сжатия, повсеместно сопровождаемые правосторонним сдвигом. Наиболее интенсивное накопление напряжений со скоростью 5-6 мм/год выявлено на севере и в южной части острова. По геодезическим данным период повторяемости сейсмических событий для районов Нефтегорского землетрясения 1995 г. (Mw=7.0) оценен величиной ~ 750 лет, Углегорского землетрясения 2000 г. (Mw= 6.8) ~ 400 лет и Невельского землетрясения 2007 r(Mw= 6.2) ~ 200 лет.

2. На основе измеренных косейсмических смещений земной поверхности выполнено моделирование очагов Углегорского 2000 г., Симуширских 2006, 2007 гг. и Невельского 2007 г. землетрясений.

Дислокационная модель Углегорского землетрясения построена инверсией вертикальных косейсмических смещений. В отличие от работы [72] модель гораздо лучше согласуется с результатами непосредственного обследования поверхностного сейсморазрыва [1]. Установлено, что очаг Углегорского землетрясения - Айнский сейсморазрыв — непосредственно приурочен к Краснопольевскому разлому (составной части Западно-Сахалинского глубинного разлома). Тип подвижки в очаге - чистый взброс восточного крыла разлома относительно западного с максимальной амплитудой около 3 м. Протяженность поверхностного сейсморазрыва составляет 18 км, в то время как общая длина обследованных фрагментов не превышает 10 км.

Дислокационные модели Симуширских землетрясений 2006 г. (Mw = 8.3) и 2007 г. (Mw = 8.1) построены инверсией горизонтальных косейсмических смещений. Подвижка в очаге землетрясения 2006 г. произошла по плоскости юго-западного простирания, полого падающей на северо-запад под углом 12°. Тип подвижки - чистый взброс амплитудой 5.5 м. Геометрические размеры модельной плоскости сейсморазрыва - 250x94 км. Подвижка в очаге землетрясения 2007 г. произошла по плоскости северо-восточного простирания, круто падающей на юго-восток под углом 70°. Тип подвижки - сброс амплитудой 4.9 м с правосторонней компонентой смещения 1.4 м. Размеры модельной плоскости сейсморазрыва оценены величиной 170x46 км. Расчетные деформации морского дна в результате землетрясения 15.11.2006 г. использованы при моделировании цунами.

Моделирование Невельского землетрясения 2007 г. выполнено на основе совместного анализа спутниковых данных о деформациях земной поверхности, являющихся суперпозицией вертикальных и горизонтальных смещений, и сейсмологических данных о механизме очага. Деформации островной суши наилучшим образом описываются подвижками по двум плоскостям западного падения (взбросы), соответствующим главному толчку Mw - 6.2 и сильным афтершокам с магнитудами Mw= 5.2-5.8. Для дислокационных моделей рассчитаны косейсмические вертикальные смещения земной поверхности эпицентральной зоны и горизонтальные смещения береговой суши. В отличие от данных спутниковой радиоинтерферометрии получено трехмерное представление деформирования земной поверхности.

3. Для юга и севера Курильских островов получены первые инструментальные оценки межсейсмических скоростей тектонических движений. Сопоставление измеренных горизонтальных GPS скоростей с модельными скоростями в зоне субдукции Тихоокеанской и Североамериканской (Охотской) литосферных плит позволило оценить глубину залегания зоны механического контакта на различных участках Курильской островной дуги. Скорости станций на южном фланге дуги соответствуют глубине залегания зоны механического контакта около 60 км и свидетельствуют о значительном накоплении напряжений в этом районе.

4. Полученные для Сахалино-Курильского региона инструментальные оценки скоростей схождения литосферных плит и скоростей деформирования островной суши являются новыми данными для последующего уточнения моделей взаимодействия литосферных плит в северо-восточной Азии, которые позволят подтвердить или опровергнуть гипотезу о существовании Охотской и Амурской микроплит.

Библиография Диссертация по наукам о земле, кандидата физико-математических наук, Прытков, Александр Сергеевич, Южно-Сахалинск

1. Активные разломы и катастрофические землетрясения Сахалина и прилегающего шельфа: Отчет о НИР / ИМГиГ ДВО РАН; Автор проекта М.И. Стрельцов, руководитель А.И. Иващенко - Южно-Сахалинск, 2002. -164 с.

2. Богданова Е.Д., Василенко Н.Ф., Сапрыгин С.М. Современные движения земной коры в районе залива Пильтун (Северный Сахалин) // Тихоокеанская геология. 1988. - № 3. - С. 72-76.

3. Булгаков Р.Ф., Иващенко А.И., Ким Чун Ун и др. Активные разломы северо-восточного Сахалина // Геотектоника. — 2002. № 3. — С. 66-86.

4. Василенко Н.Ф., Богданова Е.Д. Горизонтальные движения земной поверхности в зоне Центрально-Сахалинского глубинного разлома // Тихоокеанская геология. 1986. - № 3 - С. 45-49.

5. Василенко Н.Ф., Есиков Н.П., Кесельман С.И., Семакин В.П. Современные деформации приповерхностной части земной коры в южной части Центрально-Сахалинского разлома // Геология и геофизика. 1981- № 12. - С. 92-96.

6. Василенко Н.Ф., Богданова Е.Д. Геодезические предвестники Онорского землетрясения 22 декабря 1984 г. на Среднем Сахалине // Вулканология и сейсмология. 1988.-№ 2. - С. 72-80.

7. Воейкова О.А., Несмеянов С.А., Серебрякова Л.И. Неотектоника и активные разрывы Сахалина. М.: Наука, 2007. 186 с.

8. Гатинский Г., Рундквист Д.В. Геодинамика Евразии тектоника плит и тектоника блоков // Геотектоника. - 2004. - Т. 1. - С. 3-20.

9. Геология СССР. Т.ЗЗ. О. Сахалин. М.: Недра, 1970. - 429 с.

10. Иващенко А.И., Булгаков Р.Ф., Ким Чун Ун и др. Землетрясение 4(5) августа 2000 г. на Сахалине // Проблемы геодинамики и прогноза землетрясений: I Российско-Японский семинар, Хабаровск, 26-29 сентября, 2000. Хабаровск, 2001. - С. 109-125.

11. Изучение горизонтальных движений земной коры на островах Сахалин и Шикотан / Н.Ф. Василенко, В.К. Захаров, Г.Г. Якушко и др. // Современные движения земной коры: теория, методы, прогноз. М., 1980. - С. 141-146.

12. Касахара К. Механика землетрясений. М.: Мир, 1985. - 264 с.

13. Кофф Г.Л., Булгаков Р.Ф., Иващенко А.И.и др. Предварительная оценка последствий Углегорского землетрясения 4(5) августа 2000 г. на Сахалине. М; Южно-Сахалинск, 2000. - 66 с.

14. Левин Б.В., Ким Чун Ун, Тихонов И.Н. Горнозаводское землетрясение 17 (18) августа 2006 г. на юге Сахалина // Тихоокеанская геология. 2007. - Т. 26, №2.-С. 102-108.

15. Ломтев В.Д., Кайстренко В.М., Андреева М.Ю. и др. // Проблемы сейсмобезопасностн Дальнего Востока и Восточной Сибири: международный научный симпозиум, Южно-Сахалинск, 27-30 сентября, 2007. Южно-Сахалинск. 2007. С. 42-43.

16. Николаев Н.И. Новейшая тектоника и геодинамика литосферы. М.: Недра, 1998.-491 с.

17. Оценка параметров катастрофических землетрясений Сусунайской депрессии (Южный Сахалин): Отчет о НИР / ИМГиГ ДВО РАН; Автор проекта М.И. Стрельцов, руководитель А.И. Иващенко. Южно-Сахалинск,2004.-160 с.

18. Победря Б.Е. Численные методы в теории упругости и пластичности. — М., 1995.-336 с.

19. Прытков А.С. Горизонтальные деформации земной поверхности южного Сахалина // Тезисы докладов региональной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых по физике, 18-19 ноября 2004 г. -Владивосток, 2004. С. 21-23.

20. Прытков А.С. Прогноз косейсмических деформаций и смещений земной поверхности численным моделированием // Доклады XVIII Конференция молодых ученых 12-14 октября 2004 г. Южно-Сахалинск, 2005. - С. 1115.

21. Прытков А.С. Горизонтальные деформации земной поверхности южного Сахалина по GPS наблюдениям 1999-2003 гг. // Доклады XVIII конференции молодых ученых 12-14 октября 2004 г. Южно-Сахалинск,2005.-С. 7-10.

22. Прытков А.С., Василенко Н.Ф. Дислокационная модель очага Углегорского землетрясения 4(5).08.2000 г. // Тихоокеанская геология, 2006. Т. 25, № 6. -С. 115-122.

23. Региональный каталог землетрясений острова Сахалин 1905 2005 / JI.H. Поплавская, А.И. Иващенко, JI.C. Оскорбин и др. - Южно-Сахалинск: ИМГиГ ДВО РАН. - 2006. - 104 с.

24. Рогожин Е.А. Нефтегорское землетрясение 27 (28) мая 1995 г.: геологические проявления и тектоническая позиция очага// Нефтегорское землетрясение 27(28). 05. 1995: спец. вып. М., 1995. - С. 80-94.

25. Рождественский B.C. Геодинамическая эволюция Хоккайдо-Сахалинской складчатой системы // Тихоокеанская геология. 1993. -№ 2. - С. 76-88.

26. Сено Т. Нефтегорское землетрясение как межплитовое событие: тектоническая интерпретация // Нефтегорское землетрясение 27(28). 05. 1995: спец. вып.-М., 1995.-С. 117-122.

27. Серапинас Б.Б. Глобальные системы позиционирования: Учеб. Изд. М.: 2002.- 106 с.

28. Сергеев К.Ф., Никитенко Ю.П., Шульман В.А и др. Современные вертикальные движения земной коры о. Сахалин // ДАН СССР. 1981. - Т. 257, № 1.-С. 202-204.

29. Стеблов Г.М. Взаимодействие тектонических плит в северо-восточной Азии // ДАН. 2004. - Т. 394, № 5. - С. 689-692

30. Стеблов Г.М. Крупномасштабная геодинамика на основе космической геодезии: диссертация на соискание ученой степени доктора физико-математических наук. М., 2004. - 203 с.

31. Тараканов Р.З. Размеры очаговых зон сильных землетрясений Курило-Камчатского региона и Японии и проблема максимально возможных магнитуд // Вулканология и сейсмология. 1995. - № 1. - С. 76-89.

32. Тараканов Р.З. Сейсмичность, глубинное строение и сейсмическая опасность Курило-Охотского региона: диссертация в виде научногодоклада на соискание ученой степени доктора физико-математических наук. Южно-Сахалинск, 2006. - 76 с.

33. Тихонов И.Н., Василенко Н.Ф., Золотухин Д.Е, Ивельская Т.Н., Поплавский А.А., Прытков А.С., Спирин А.И. Симуширские землетрясения и цунами 15 ноября 2006 года и 13 января 2007 года // Тихоокеанская геология, 2008. -Т. 27, № 1.-С. 3-17.

34. Тихонов И.Н., Ким Ч.У. Успешный прогноз Невельского землетрясения 2 августа 2007 г. (MLH = 6.2) на юге острова Сахалин// ДАН. 2008. Т. 420. №4. С. 1-5.

35. Федотов С.А. Закономерности распределения сильных землетрясений Камчатки, Курильских островов и северо-восточной Японии // Сейсмическое микрорайонирование. М., 1965. - С. 66-93.

36. Apel E.V., R. Burgmann, G. Steblov, N. Vasilenko, R. King and A. Prytkov. Independent Active Microplate Tectonics of Northeast Asia from GPS velocities and Block Modeling // Geophys. Res. Let. 2006. - Vol. 33. - LI 1303, doi: 10.1029/2006GL026077.

37. Application of GPS and other space geodetic techniques to Earth sciences. -2000, Vol. 52, Nos. 10-11. - P. 640-1117.

38. Blewitt G. Advances in Global Positioning System Technology for Geodynamics Investigations, in Contributions of Space Geodesy to Geodynamics // Geodynamics Ser. v. 25. Amer. Geophys. Un.: Washington. 1993. - P. 195210.

39. Blewitt G. Carrier phase ambiguity resolution for the Global Positioning System applied to geodetic baselines up to 2000 km. // J. Geophys. Res. 1989. -Vol.94, N.B8. -P.10187-10283.

40. Burgmann R., Segall P., Lisowski M., and Svars J. Postseismic strain following the 1989 Loma Prieta earthquake from GPS and leveling measurements // J. Geophys. Res. 1997. - Vol. 102. - P. 4933-4955.

41. Burgmann, R., M. Kogan, G. Steblov, G. Hilley, V. Levin, and E. Apel. Interseismic coupling and asperity distribution along the Kamchatka subduction zone //J. Geophys. Res. -2005. 110, B07405, doi:10.1029/2005JB003648.

42. Cacon S., Bosy J., Kontny B. The GPS leveling network in the conurbation of Wroclaw // Artificial Satellites. 1999. - Vol. 34, № 3. - P. 163-170.

43. Calais E., M. Vergnolle, V. San'kov and others. GPS measurements of crustal deformation in the Baikal-Mongolia area (1994 2002): implications for current kinematics of Asia // J. Geophys. Res. - 2003. - 108(B10), 2501, doi: 10.1029/2002JB002373.

44. Chapman M.E. and S.C. Solomon North American-Eurasian plate boundary in Northeast Asia//J. Geophys. Res. -1976. Vol. 81. - P. 921-930.

45. Counselman C.C., Abbott R.I. Method of resolving radio phase ambiguity in satellite orbit determination // J. Geophys. Res. 1989. - Vol. 94. - P.7058-7064

46. Degnan J.J. Millimeter accuracy satellite laser ranging, in Contributions of space geodesy to geodynamics // Amer. Geophys. Un.: Washington. -1993. P. 133162.

47. DeMets С., Gordon R.G., Argus D.F. and Stein S. Effect of resent revisions to the geomagnetic reversal time scale on estimates of current plate motions // Geophys. Res. Let. 1994. - Vol. 21, N 20. - P. 2191-2194.

48. Gordeev E., Levin V., Kasahara M. and others. GPS monitoring in Kuril-Kamchatka and Aleutian arcs junction // Eos, Trans AGU. 1999. - V.80. - P. 948.

49. Gusiakov V.K. WinITDB/РАС graphic shell (version 5.11 of July 31, 2004).

50. Hugentobler U., Schafer S., Fridez P. Bernese GPS Software Version 4.2. Astronomical Institute of University of Berne. 2001. 515 p.

51. King R.W. and Bock Y. Documentation for the GAMIT GPS analysis software, Release 10.0 December 2000. MIT, 2002.

52. Kogan M.G., G.M. Steblov, R.W. King and others. Geodetic constraints on the relative motion and rigidity of Eurasia and North America // Geophys. Res. Lett. 2000. - Vol. 27. - P. 2041 -2044.

53. Kogan M.G., Burgmann R., Vasilenko N.F. and others. The 2000 Mw 6.8 Uglegorsk earthquake and regional plate boundary deformation of Sakhalin from geodetic data // Geophys. Res. Let. 2003. - V. 30, № 3. - 1102. doi: 10.1029/2002GL016399.

54. Kogan M.G., Fairhead J.D., Balmino G., and Makedonskii E.L. Tectonic fabric and lithospheric strength of Nothern Eurasia based on gravity data //Geophys. Res. Let. 1994. - Vol. 21. - P. 2653-2656.

55. Larson K.M., Webb F.H., Agnew D. Application of the Global Positioning System to crustal deformation measurement: 2. The influence of errors in orbit determination network // J. Geophys. Res. 1991. - Vol. 96, N.B 10. - P. 1656716584.

56. Mader G.L. Dynamic positioning using GPS carrier phase measurements // Man. Geod. 1986. - Vol.2. - P.272-277,

57. Matsu'ura M., D.D. Jackson and A. Cheng. Dislocation model for aseismic crustal deformation at Hollister, California // J. Geophys. Res. 1986. - 91(B12). -P. 2661-2674.

58. McCaffrey, R., M. D. Long, C. Goldfinger, P. C. Zwick, J. L. Nabelek, С. K. Johnson, and C. Smith. Rotation and plate locking at the southern Cascadia subduction zone // Geophys. Res. Let. 2000. - 27(19). - P. 3117-3120.

59. Okada Y. Surface deformation due to shear and tensile faults in a half-spase // Bui. Seismol. Soc. Am. 1985.-Vol.75.-P. 1135-1154.

60. Rogers A.E., Knight C.A., Hinteregger H.F. and others. Geodesy by radio interferometry: Determination of a 1.24 km base line vector with ~ 5 mm repeatability // J. Geophys. Res. 1978. - Vol. 83. - P.325-334.

61. Rogers A.E., Cappallo R.J., Corey B.E., al. e. Improvements in the accuracy of geodetic VLBI in Contributions of space geodesy to geodynamics // Amer. Geophys. Un.: Washington. 1993. - P. 47-64.

62. Rothacher M. and L. Mervert. Bernese GPS Software Ver. 4.2 // Astronomical Institute, University of Berne, 2001.-418 p.

63. Sandwell D., and Smith W.H.F. Marine gravity anomaly from Geosat and ERS 1 satelite altimetry // J.Geophys.Res. 1997. - Vol. 102. - P. 1003 9-10054.

64. Savage J.C. A dislocation model of strain accumulation and release at a subduction zone. // J. Geophys. Res. 1983. - Vol. 88, N.B6. - P.4984-4996.

65. Seno Т., Sakurai T. and Stein S. Can the Okhotsk plate be discriminated from the North American plate?//J. Geophys. Res. 1996. - Vol. 101.-P. 11305-11315.

66. Shimada, M. Verification processor for SAR calibration and interferometry // Adv. Space Res. 1999. V. 23, No.8. P. 1477-1486.

67. Slemmons D.B. Determination of design earthquake magnitudes for microzonation / Proceedings, 3 rd International Earthquake Microzonation Conference. Seattle, Washington, 1982. - Vol. 1. - P. 119-130.

68. Steblov, G.M., M.G. Kogan, R.W. King and others. Imprint of the North American plate in Siberia revealed by GPS // Geophys. Res. Let. 2003. -30(18), 1924, doi: 10.1029/2003GL017805.

69. Stein S., R. G. Gordon. Statistical tests of additional plate boundaries from plate motion inversions // Earth Planet. Sci. Let. 1984. - № 69(2). - P. 401- 412.

70. Takahashi H., Kasahara M., Kimata F. and others. Velocity field of around the Sea of Okhotsk and Sea of Japan regions determined from a new continuous GPS network data // Geophys. Res. Let. 1999. - Vol. 26. - P. 2533-2536.

71. Wei D., Seno T. Determination of the Amurian plate motion, in Mantle Dynamics and Plate Interactions in East Asia // Geodyn. Ser. AGU: Washington. 1998.-Vol. 27.-P. 419.

72. Zebker H.A., Rosen P.A., Goldstein R.M. et al. On the derivation of coseismic displacement fields using differential radar interferometry: The Landers earthquake // J. Geophys. Res. 1994 - Vol. 99. - P. 19617-19634.

73. Zhang, P.Z., Z. Shen, M. Wang and others. Continuous deformation of the Tibetan Plateau from global positioning system data // Geology. 2004. - 32(9). -P. 809-812.

74. Zonenshain L.P., Savostin L.A. Geodynamics of the Baikal rift zone and plate tectonics of Asia // Tectonophysics. 1981. - Vol. 76. - P. 1-45.