Визначення сучасних ротаційних параметрів Євразійської плити на основі ГНСС-даних

Abstract

Мета цієї роботи – визначення та аналіз динаміки зміни сучасних ротаційних параметрів Євразійської плити на основі вимірювань перманентних ГНСС-станцій за останні двадцять років (2002–2021 рр). Методика. У роботі подано алгоритм визначення сучасних ротаційних параметрів Євразійської плити на основі опрацювання та аналізу часових рядів перманентних ГНСС-станцій, підготовлених Nevada Geodetic Laboratory та наявних у вільному доступі. Структурно цей алгоритм складається із трьох послідовних етапів: підготовка вихідних даних, визначення швидкостей горизонтальних рухів та сучасних ротаційних параметрів. Запропонований алгоритм реалізовано у програмному пакеті MathCAD. Результати. Визначено складові векторів сучасних горизонтальних зміщень 882 перманентних ГНСС-станцій, розташованих на Євразійській плиті, для періоду 2002–2021 рр. Встановлено, що значення векторів сучасних горизонтальних рухів містяться у межах 17,1–49,3 мм/рік та мають північно-східний напрямок. Точність визначення складових векторів сучасних горизонтальних рухів становить у середньому 15 % від довжини вектора. Побудовано картосхему просторового розподілу поля швидкостей сучасних горизонтальних рухів перманентних ГНСС-станцій. Використовуючи отримані швидкості перманентних ГНСС-станцій, визначали сучасні ротаційні параметри Євразійської плити, а саме кутову швидкість та координати полюса обертання (w = 0,278±0,001''/рік; f = 56,885±0,227°N; l = –94,120±0,472°E). Отримані результати добре узгоджуються із сучасними моделями рухів для цієї плити. Виконано обчислення та аналіз середньорічних ротаційних параметрів Євразійської плити для дослідження динаміки їх зміни у часі. Підтверджено, що ротаційні параметри є динамічними параметрами, проте для детального визначення чинників, які спричиняють таку динаміку, необхідні додаткові дослідження. Наукова новизна та практична значущість. Пропонований алгоритм та отримані значення сучасних ротаційних параметрів Євразійської плити можна використовувати для розроблення нових та уточнення наявних моделей рухів плит та систем координат, а також для прогнозування рухів земної кори в глобальному масштабі. Перспективним напрямом подальших досліджень є визначення сучасних ротаційних параметрів інших плит та встановлення взаємозв’язку між ними.

Purpose of this work is to determine and analyze the dynamics of changes in the recent rotation poles of Eurasian plates based on measurements of permanent GNSS-stations over the past 20 years (2002–2021). Methodology. The algorithm of determination of recent rotation poles of the Eurasian plate on the basis of elaboration and analysis of time series of permanent GNSS-stations prepared by Nevada Geodetic Laboratory and available in free access is presented in the work. Structurally, this algorithm consists of three successive stages: preparation of initial data, determination of speeds of horizontal movements and determination of modern rotation poles. The proposed algorithm is implemented in the software package MathCAD. Results. The components of the vectors of recent horizontal displacements of 882 permanent GNSS-stations located on the Eurasian plate for the period 2002–2021 have been determined. It is established that the values of the vectors of recent horizontal movements are in the range of 17.1–49.3 mm / year and have a north-easterly direction. The accuracy of determining the constituent vectors of recent horizontal motions averages 15 % of the vector length. A map-scheme of the spatial distribution of the velocity field of recent horizontal motions of permanent GNSS stations is constructed. Using the obtained velocities of permanent GNSS-stations, the recent rotation poles of the Eurasian plate were determined, namely the angular velocity and coordinates of the pole of rotation (w = 0.278±0.001''/f = 56.885±0.227°N; l = –94.120±0.472°E). The obtained results are in good agreement with recent models of movements for this plate. The calculation and analysis of the average annual rotation poles of the Eurasian plate to study the dynamics of their change over time. It has been confirmed that rotation poles are dynamic parameters, but additional studies are needed to determine in detail the factors that cause such dynamics. Scientific novelty and practical significance. The presented algorithm and the obtained values of recent rotation poles of the Eurasian plate can be used to develop new and refine existing models of plate movements and coordinate systems, as well as to predict the movements of the earth's crust on a global scale. A promising area of further research is to determine the recent rotation poles of other plates and to establish the relationship between them.