Геодезические методы изучения геодинамических процессов.

Таблица 2. – Исходные данные и первичные изменения координат№ точкиНачальные координаты точекПриращения координатКоординаты точек по данным о смещенииX, мY, мdx, ммdy, ммX2, мY2, м1595241,368691237,4599,8-7595241,378691237,4522594864,729694028,1338,3-19,7594864,737694028,1133591993,246692739,3535,1-13,9591993,251692739,3394594602,284689707,1289-2,6594602,293689707,1255592775,252698802,7237,5-4,5592775,260698802,7196590467,723693758,1134,5-9,3590467,728693758,1047591749,385687303,374-46,1591749,381687303,3808592456,178686220,353-5,34,4592456,173686220,3579595848,288685224,467-4,37,5595848,284685224,47510593660,446686811,027-6,18,8593660,440686811,036Графическая интерпретация данных таблицы 1 представлена на рисунке 7. Рисунок 7. Положение и направления смещения точек полигонаВ соответствии с направлениями и скоростями смещения точек можно говорить о том, что на данном полигоне присутствуют два блока земной поверхности с разными направлениями движения. Для первого блока (маркируемого точками 1 – 6), который располагается в восточной части полигона, характерно смещение в северо-западном направлении. Второй блок, расположенный в западной части полигона (ему соответствуют точки 7 – 10) смещается в юго-восточном направлении.Для обоих блоков были определены центры вращения, направление и скорость вращения. Расчеты производились по пяти парам точек: трем для первого блока и двум для второго. В первом блоке пары составили точки 1-2, 3-4, 5-6, а во втором – 7-8 и 9-10. Определение центров вращения производилось путем расчета из локальных центров вращения парс весовым коэффициентом 1, угловая скорость вращения определялась, как средняя из локальных скоростей вращения пар в блоке. Результаты представлены в таблице 3. Расчетный формулы, поскольку они приведены, в методических указаниях, в самой работе опускаются, исходные данные, помещенные в таблице 2, также не дублируются.Таблица 3 – Характеристики вращения блоков полигонаБлокКоординаты центра вращенияНаправление вращенияСкорость вращения, рад/сКоординаты центра вращения блокаСкорость вращения, рад/с№ блока№№ точекXYXY11595448,964709469,862По часовой стрелке0,660498486*10-6595196,706697455,2101,415492*10-623595202,594696704,57По часовой стрелке2,902435472*10-645594938,561686191,198По часовой стрелке0,683543184*10-6627594285,525690635,746Против часовой стрелки1,741897451*10-6601377,989686035,0481,198943*10-689608470,453681434,351Против часовой стрелки0,655989062*10-610Таким образом, блоки имеют противоположное направление вращения, при этом, средние угловые скорости их вращения близки, но внутри блоков (между парами) они существенно различаются: в первом блоке различия в средних скоростях вращения более чем четырехкратное, во втором – практически трехкратное. Это говорит о внутренней неоднородности выделенных блоков, возможной потребности в более детальной дифференциации полигона, для которой, однако, недостаточно имеющихся фактических данных.Характер деформаций земной коры на полигоне определялся двумя способами: самостоятельным расчетом и расчетом с использованием программы ELCUT-6.Для выполнения определения деформаций самостоятельным расчетом, территория полигона была разделена на 11 локальных полигонов-треугольников (рис. 8).Рисунок 8. Схема разбиения полигона на локальные полигоны-треугольникиДля каждого из них были определены локальные центры (центры тяжести), относительно которых пересчитаны координаты вершин. Данные представлены в таблице 4.Таблица 4 – Координаты центров тяжести и вершин треугольников относительно нихтреугольник№ точекКоординаты центра тяжестиКоординаты вершин относительно центра тяжестиX, мY, мX, мY, мI8593988,304686085,282-1532,126135,07191859,984-860,81510-327,858725,745II1594916,701687757,651324,6673479,8089931,587-2533,18410-1256,255-946,624III1595230,647688723,01810,7212514,4419617,641-3498,5514-628,363984,110IV10593418,659689752,503241,787-2941,47641183,625-45,3753-1425,4132986,850V1593945,633691227,9801295,7359,4794656,651-1520,8523-1952,3871511,373VI1594033,114692668,3151208,254-1430,8563-2039,86871,0382831,6151359,818VII3593211,076695190,070-1217,830-2450,71721653,653-1161,9375-435,8243612,653VIII10592467,692688951,2511192,754-2140,2247-718,307-1647,8773-474,4463788,102IX6591403,451691266,947-935,7282491,1663589,7951472,4067345,934-3963,573X3591745,407695100,063247,839-2360,7106-1277,684-1341,95051029,8453702,660XI8592622,003686778,251-165,825-557,898101038,44332,7767-872,618525,123В таблице 5 приводятся компоненты тензоров деформацииТаблица 5 – Характеристики тензоров деформациитреугольникe11e12e21e22e10e20I-6,43267*10-8-1,22324*10-61,93977*10-63,4943*10-6-0,00530,0044II2,72247*10-62,61971*10-6-2,5279*10-6-2,667*10-60,0098-0,007III-3,51398*10-61,99024*10-6-8,9433*10-7-2,502*10-60,0098-0,007IV5,48232*10-63,43101*10-6-1,7686*10-7-3,879*10-6-0,00610,0088V1,4154*10-6-6,83238*10-86,66204*10-7-3,153*10-60,0098-0,007VI1,27822*10-6-3,64991*10-72,13674*10-8-4,548*10-60,0098-0,007VII9,94311*10-72,67581*10-7-2,8825*10-61,9221*10-60,0051-0,0139VIII-6,59958*10-71,70364*10-64,59645*10-7-3,7*10-6-0,00610,0088IX1,46729*10-61,60821*10-6-5,3132E-6-3,441*10-60,0045-0,0093X6,0549*10-73,17728*10-7-1,823*10-61,7854*10-60,0051-0,0139XI-9,49215*10-75,80877*10-72,18451*10-62,9953*10-6-0,00530,0044В таблице 6 приводятся деформационные характеристики конечных элементов.Таблица 6 – Деформационные характеристики конечных элементовтреугольникQZ1Z2ZmI3,43*10-6-3,559*10-67,1654*10-73,63005*10-6II5,5868*10-85,3891*10-69,1779*10-85,38985*10-6III-6,016*10-61,0959*10-6-1,012*10-61,49188*10-6IV1,6035*10-69,3611*10-63,2541*10-69,91061*10-6V-1,738*10-64,5688*10-65,9788*10-74,60776*10-6VI-3,27*10-65,8262*10-63,436*10-75,83633*10-6VII2,9164*10-6-9,277*10-7-2,615*10-62,77464*10-6VIII-4,36*10-63,0399*10-62,1633*10-63,73102*10-6IX-1,974*10-64,9081*10-6-3,705*10-66,14952*10-6X2,3909*10-6-1,18*10-6-1,505*10-61,91264*10-6XI2,0461*10-6-3,945*10-62,7654*10-64,81734*10-6Параметры деформации представлены в таблице 7Таблица 7 – Параметры деформациитреугольникE1E2W,°ω´´I3,53001*10-6-1,00037*10-7-5,6922084180,073898II2,72286*10-6-2,66699*10-60,4878418490,009465III-2,2619*10-6-3,75378*10-6-23,636129740,113024IV5,75706*10-6-4,15355*10-69,5843249990,335608V1,43487*10-6-3,17289*10-63,727720250,061661VI1,28328*10-6-4,55305*10-6-1,687667897-0,03544VII2,8455*10-67,08646*10-835,23298458-0,26969VIII-3,1437*10-7-4,04539*10-617,718600320,223105IX2,08798*10-6-4,06153*10-6-18,52396619-0,3821X2,15177*10-62,39133*10-725,95461353-0,15525XI3,43173*10-6-1,38562*10-6-17,516536490,285201Автоматизированный расчет поля деформаций в программе ELCUT-6 выполнялся с использованием модуля упругих деформаций.После внесения данных о точках и их смещениях и формирования полигона, программа автоматически сформировала в нем комплекс элементарных треугольных полигонов, которые и использовались ею для расчетов характеристик деформаций (рис. 9).Рисунок 9. Модель элементарных треугольных полигонов, формируемая программой ELCUTЗатем для полигона были заданы значения модуля Юнга, после чего решена задача определения пространственной картины упругих деформаций. Картина деформаций представлена на рис. 10.Рисунок 10. Измененная форма и деформированная граница полигонаВекторы смещения элементарных площадок в полигоне представлены на рис. 11.Рисунок 11. Векторы смещения элементарных площадок в полигонеРисунок 12, сочетающий в себе изображения векторов смещения и изменения формы и границ деформаций показывает пространственные особенности деформаций в пределах полигона. Он дает возможность оценить взаимовлияние движения блоков и процесса деформации.Рисунок 12. Пространственное распределение деформаций в совмещении с векторами движенияКоличественные характеристики деформаций в направлениях север-юг, запад-восток и общей деформации совместно с тензорами деформаций представлены на рисунках 13-15.Рисунок 13. Деформации полигона по линии север-югРисунок 14. Деформации по линии запад-востокРисунок 15. Общая интенсивность деформацийТаким образом, как ручные, так и автоматические расчеты деформаций полигона показывают, что наиболее интенсивный процесс деформации земной коры отмечается на границе блоков. При этом, в зоне наиболее интенсивных деформаций скорости горизонтального движения блоков снижаются, что говорит о том, что основной причиной деформаций служит взаимодействие (сближение, столкновение) блоков. Для блока 1 (восточного) характерна более высокая скорость вращательного движения, чем для блока 2 (западного). В зоне взаимодействия блоков отмечается деформация растяжения с резким отклонением направлений осей главных деформаций между соседними элементарными площадками. Это позволяет предположить, что в случае сохранения тенденций взаимодействия блоков,здесь в дальнейшем произойдет формирование разлома.Список использованных источниковБелоусов В.В., Милановский Е.Е. - «Бюл. МОИП. Отд. геол.», 1975, т. 50, № 3.Гептнер А.Р. Особенности строения и генетические типы вулканогенно-осадочных склоновых отложений в Исландии // БКИЧП. 2005. №66. – с. 22 - 32Зверев С.М. Срединно-Исландский грабен и его изучение // Вестник АН СССР Л5-6, №6 1972, с 75-81Исландия // Сайт Большой Российской энциклопедии [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://bigenc.ru/geography/text/2632323Кислый вулканизм и оледенение в Исландии // Сайт Белоусова В.И. [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.sites.google.com/site/islandiageologiceskijunikum/home/glaciovulkanizm-i-gidrotermy-islandii/glaciovulkanizm/kislyj-vulkanizm-i-oledenenie-v-islandiiЛедяное цунами в Исландии // Сайт «Метеовести» [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.meteovesti.ru/news/63689959535-ledyanoe-cunami-islandiiМилановский Е.Е.Структура юго-западной части Исландии в свете новейших геологических и геофизических данных // Бюллетень Московского общества испытателей природы. Отд. геолог. 1979. Т. 54. Вып. 4. С. 16-34.Пущаровский Ю.М. Микроконтиненты в Атлантическом океане // Геотектоника, 2013, №4 – с. 3-12Сайт Единой геофизической службы Российской Академии Наук [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.ceme.gsras.ru/cgi-bin/new/mapCustom.pl?l=0&lat=64.5&lon=-18&num=300&rad=300Серебрякова Л.И. Геодинамические исследования. Москва: ФГУП «ЦНИИГАиК», 2011. - 150 с.Сидорик В.А. Физико-географическое описание острова Исландия // Сайт IX Международной студенческой научной конференции «Студенческий научный форум - 2017» [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://scienceforum.ru/2017/article/2017032117Хаин В.Е. Ломизе М.Г.Геотектоника с основами геодинамики. –М.: Изд-во «КДУ», 2005. –560 с.Gudmundsson A. Infrastucture and mechanics of volcanic systems in Iceland // J. Volcanol. Geotherm. Res., 1995. 64. P.1-22