Deformations of the land crust of the Carpathian region according to the data of GNSS observation

Abstract

Поява супутникових геодезичних спостережень ознаменувалася їх широким використанням для визначення швидкостей і спрямованості горизонтальних рухів літосферних плит (сучасної кінематики літосферних плит), що дозволило вивчати деформаційні процеси на глобальному і регіональному рівні. Сьогодні постійно діючими GNSS станціями покрита значна частина території суші. Оскільки багато з цих станцій накопичили великий обсяг щоденних вимірювань періодом до 20 років, з’являється можливість відстежити деформаційні процеси певних територій. Звісно ж, залишається проблема правильної ідентифікації результатів спостережень за істинними параметрами деформаційного процесу. Це питання потребує спільної роботи геофізиків та геодезистів. Але високоточні часові ряди координат і значення швидкостей зміщень GNSS станцій є важливими і перспективними даними для інтерпретації геодинамічних процесів, отримання яких є набагато простіше, ніж геофізичні чи геологічні дані, не потребує спеціальних затрат і активно розвивається, тобто кількість таких станцій стрімко збільшується. Сьогодні за неофіційними даними на території України працює вже більше 300 референцних станцій. Мета – виявити деформації земної кори на території Карпатської складчастої системи за допомогою GNSS технології. Вхідними даними для дослідження слугували результати спостережень тривалістю вісім років (2013–2020 pр.) на референцних станціях України (мережа ZAKPOS). З цих спостережень за допомогою наукового програмного забезпечення GAMIT/GLOBK обчислено об’єднаний в часі розв’язок (часові ряди координат та швидкості змін координат). За отриманими даними побудовано вектори горизонтальних зміщень GNSS станцій, та обчислено деформації земної кори методом трикутників, вершинами яких є GNSS станції, за допомогою програмного забезпечення “GPS Triangle Strain Calculator”. Обчислені значення деформацій показали різну геодинамічну картину в залежності від розташування трикутників. Зокрема, виділено активні зони розтягу (Рахів–Верховина та Сянок–Устрики–Долішні) та стиснення (Рахів–Хуст–Мукачево). Результати проведених дослідження дають можливість встановити особливості просторового розподілу руху земної кори в Карпатському регіоні та в майбутньому при спільній інтерпретації з геофізичними даними створити регіональну геодинамічну модель Карпатської складчастої системи.

The emergence of satellite observations was marked by their widespread use to determine the velocities and direction of horizontal motions of lithosphere plates (modern kinematics of lithosphere plates), which allowed to research the deformation processes at the global and regional levels. Today, permanent GNSS stations cover a large part of the land area. Since many of these stations have accumulated a large amount of daily observation over 20 years, it is possible to trace the deformation processes of certain areas. There is the problem of correct identification of observations of the true parameters of the deformation process. This issue requires the joint work of geophysicists and geodesists. But high-precision time series and values of GNSS station velocities are important and perspective data for the interpretation of geodynamic processes, which are much easier to obtain than geophysical or geological data, do not require special costs and should take into account their active development, the number of such stations is growing rapidly. Today, according to unofficial data, more than 300 reference stations operate in Ukraine. The aim of this work is to detect deformations of the Earth's crust in the Carpathian folded system using GNSS technology. The input data for the research were the observations over eight years (2013–2020) at reference stations in Ukraine (ZAKPOS network). From these observations, the combined solution (coordinates time series and velocities) was calculated using the scientific software GAMIT/GLOBK. According to the obtained data, the horizontal displacements vectors of GNSS stations were also constructed, and the deformations of the Earth's crust were calculated by the method of triangles, the vertices of which are GNSS stations, using the GPS Triangle Strain Calculator software. The calculated values of deformations showed a different geodynamic value, depending on the location of the triangles. In particular, the active zones of stretching (Rakhiv–Verkhovyna and Syanok–Ustryky-Dolishni) and compression (Rakhiv–Khust–Mukachevo) were identified. The research results make it possible to establish the features of the spatial distribution of crustal movement in the Carpathian region and in the future in a joint interpretation with geophysical data to create a regional geodynamic model of the Carpathian folded system.