Просторово-часова диференціація горизонтальних рухів земної кори Європи за даними ГНСС-вимірів

Abstract

У дисертаційній роботі виконано дослідження горизонтальних рухів земної кори Європейської частини Євразійської літосферної плити з використанням методики опрацювання просторових ГНСС-мереж на території Європи. За результатами опрацювання даних спостережень перманентних ГНСС-станцій Європи, за період з 2000 до 2010 року, визначено абсолютні і регіональні складові векторів швидкості сучасних горизонтальних рухів земної кори. На основі змін поля регіональних швидкостей горизонтального руху Європейського континенту виділено шість умовних блоків земної кори зі своїми сталими кінематичними характеристиками, границі виділених умовних блоків збігаються з основними тектонічними розломами на території Європи. Проведено дослідження параметрів горизонтальної деформації земної кори на території Європи. Встановлено щорічні місця прояву екстремальних значень швидкостей дилатації земної кори на території Європи, що пов’язані з основними тектонічними зонами та місцями підвищеної сейсмічної активності. У роботі теоретично обґрунтовано та розроблено методику і алгоритм визначення динаміки ротаційних параметрів тектонічної плити за даними щорічних горизонтальних рухів земної кори, визначених з ГНСС-спостережень. Розроблену методику та алгоритм апробовано на прикладі території Європи. За розробленою методикою диференціації тектонічної плити за ротаційними параметрами, використовуючи дані щорічних (2000 – 2010) швидкостей горизонтальних рухів ГНСС-станцій, визначено зміни ротаційних параметрів території Європи та встановлено межі двох блоків, які мають відмінні ротаційні параметри. В диссертационной работе выполнено исследование горизонтальных движений земной коры Европейской части Евразийской литосферной плиты с использованием методики обработки пространственных ГНСС-сетей на территории Европы. По результатам обработки данных наблюдений перманентных ГНСС-станций Европы за период с 2000 по 2010 год, определены абсолютные и региональные составляющие векторов скорости современных горизонтальных движений земной коры. На основе изменений поля региональных скоростей горизонтального движения Европейского континента выделено шесть условных блоков земной коры со своими постоянными кинематическими характеристиками, границы выделенных условных блоков совпадают с основными тектоническими разломами на территории Европы. Проведено исследование параметров горизонтальной деформации земной коры на территории Европы. Установлены ежегодные места проявления экстремальных значений скоростей дилатации земной коры на территории Европы, связанные с основными тектоническими зонами и местами повышенной сейсмической активности. В работе теоретически обоснована и разработана методика и алгоритм определения динамики ротационных параметров тектонической плиты по данным ежегодных горизонтальных движений земной коры, определенных с ГНСС-наблюдений. Разработанную методику и алгоритм апробировано на примере территории Европы. По разработанной методике дифференциации тектонической плиты по ротационным параметрам, используя данные ежегодных (2000 - 2010) скоростей горизонтальных движений ГНСС-станций, определены изменения ротационных параметров территории Европы и установлены границы двух блоков, которые имеют различные ротационные параметры. The study of horizontal crustal movements of European Eurasian lithospheric plate was conducted in the dissertation using processing techniques of spatial GNSS networks in Europe. For the territory of Europe, the absolute value of horizontal movement is within 25 - 30 mm per year, which provides the reliability of everyday network solutions of permanent GNSS stations. The speed of regional movement is within 2 - 3 mm per year and their reliability is based on the study of long term series according to the linear convergence of results. On the basis of processing the results of permanent observations of GNSS stations in Europe there were pointed the six conditional blocks of the Earth's crust. The regional speeds of horizontal movements of the pointed conditional blocks are on average 2.5 mm per year and almost linear in nature. Comparing with the other studies the speeds of horizontal movements of the pointed conditional blocks indicate a certain convergence and their boundaries coincide with the major tectonic faults. However, the pointed conditional blocks encompass the other tectonic structures. The reason for a such difference lies on the using of regional annual velocities research of horizontal movements but not their averaged values for the different period being obtained from the results of GNSS observations with different duration. The detailed analysis of the time series of permanent GNSS stations in Carpathian-Balkan region (1990 - 2010) made possible the conduction of space division of the territory into four blocks. The kinematics is confirmed by the block structure of the region and the rotation of tectonic blocs of the Carpathian arc. The pointed blocks with the constant kinematic characteristics of the Carpathian-Balkan region have common borders with the conditional blocks being allocated in accordance with the regional velocities of Europe and also encompass the same tectonic structure. In accordance with the annual velocity of horizontal movements of permanent GNSS stations there were defined the appearance places of the extreme deformation parameters of the Earth crust in Europe of every year researches (2000 - 2010), which are coincided with the places of high seismic activity in Europe and the major tectonic zones. The maximum value of axis deformation of the European crust E1, being oriented from the North to the South, reflects the contraction of the Mediterranean zone, Iberian Plate, Dinarides, Pyrenees and Vrancea zone. Due to the help of developed technique for the differentiation of tectonic plates with rotational parameters, using annual data (2000 – 2010) of the absolute speeds of horizontal movements of the GNSS permanent stations, there were defined the changes of rotation parameters of the European area and the boundaries of the two blocks, which have different rotary settings. The movement of these blocks with the different angular speed is displayed on the Mid-Atlantic Paleotectonic Maps and their boundaries are coincided with the dedicated ones on the European continent tectonic structures that proves the research of other authors. According to the studies The North-West Board of the African and Eurasian tectonic plates is passing through the fault within the Iberian Peninsula borders but not through the deep-seated fault. The conducted differentiation is confirmed by the North-South orientation of the maximum compression axis E1 in Europe that can be attributed to the action of the centripetal forces of the southern block relative to the Euler pole and shoving closer of the African tectonic plate into the Eurasian one. The developed differential model of the kinematics of the European continent is agreed better with the results of vectors determination of the absolute velocities of horizontal movements by time series than other famous models. It indicates the need for their verification to ensure a reliable prediction of coordinates of permanent GNSS stations etc. The conducted studies make it possible to improve existing models of horizontal earth crust movements needed for the prediction and interpolation of the coordinates of permanent GNSS stations and the establishment of coordinate systems.