Откуда такое волнение? За тектоникой Большого Кавказа присматривают из космоса и с Земли

Большой Кавказ в целом и Осетинский регион в частности имеют сложную тектоническую структуру. Процессы, проистекающие здесь, — результат взаимодействия Евразийской и Аравийской литосферных плит. Они формируют современную геодинамику: повышенная сейсмичность, активное движение земной коры, развивается сложная система разломов, образование складчато-надвиговой структуры…
А еще в регионе есть Эльбрус и Казбек — два крупных вулкана. Пока они спят, но в их глубинах идут процессы, серьезно беспокоящие проживающих на этой территории людей и, естественно, очень интересующие ученых.
Чтобы понять, что происходит в недрах земли и чем это грозит человеку, нужно вести мониторинг сейсмичности. В 1909 году в Пятигорске начала работу первая сейсмостанция, вторая — в 1928-м в Сочи. С 1932-го по 1994 годы станции появились в Дагестане, Анапе, Кисловодске.
С середины 1990-х годов сеть быстро расширялась, и сейчас в Северной Осетии только у Единой геофизической службы РАН (ЕГС РАН) 14 пунктов наблюдений. Сейсмостанции имеет также Геофизический институт Владикавказского научного центра Российской академии наук (ВНЦ РАН).
Для изучения движений земной коры в режиме реального времени в тектонически активных районах, каковым является Северный Кавказ, наиболее эффективными сегодня считаются методы космической геодезии. Они основаны на использовании глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС-наблюдения), состоящих из наземных станций и космических аппаратов.
Эта сеть в регионе начала создаваться без малого 15 лет назад. В исследованиях задействован большой коллектив ученых ВНЦ РАН, Государственного астрономического института им. П.К.Штернберга МГУ им. М.В.Ломоносова (ГАИШ МГУ), институтов физики Земли и геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН, ЕГС РАН, ряда других организаций. Значимую помощь не раз оказывал РФФИ (ныне — РЦНИ), выделяя гранты на исследования.
О том, как формировалась спутниково-геодезическая сеть, и некоторых результатах ее работы мы попросили рассказать заведующего лабораторией лазерной интерферометрии отдела гравитационных измерений ГАИШ МГУ ведущего научного сотрудника ВНЦ РАН, доктора физико-математических наук Вадима МИЛЮКОВА.
— Вадим Константинович, вы в этом проекте с первых дней его существования. Что представляет собой спутниково-геодезическая сеть, как она создавалась?
— Основу ее составляют стационарные ГНСС-станции и полевые ГНСС-пункты, которые работают с группировкой спутников ­ГЛОНАСС и GPS. И на станциях, и на полевых пунктах для этого установлены приемники сигналов. С их помощью с высокой точностью (до долей миллиметра!) определяются координаты места наблюдения, изменение которых во времени помогает нам определять скорость и направления смещения земной коры.
Осетинская региональная ГНСС сеть сейчас состоит из 59 полевых пунктов и семи стационарных станций. Две из них работают во Владикавказе: одна создана ВНЦ РАН, другая — Геофизической службой РАН.
Еще две станции Владикавказский научный центр установил в Дигорском заповеднике и Цхинвале (Южная Осетия). Три станции — обоюдное детище ВНЦ РАН и других организаций: в Грозном совместно с Комплексным НИИ РАН (КНИИ РАН), в селах Ардон, Лац и Камата совместно с ЕГС РАН.
На стационарных станциях наблюдение ведется непрерывно. Раз в сутки по каналам Интернета информация автоматически поступает к нам, в комплекс хранения и обработки астрономических данных ГАИШ МГУ.
На полевых пунктах, как правило, наблюдения проводят один раз в год в один и тот же месяц в течение трех суток. Для этого монтируется антенна, причем точность ее размещения должна быть очень высокой, это обеспечивается специальным устройством.
— Что контролирует каждая из частей этой системы?
— С 28 полевых пунктов южной (осетинской) ветви ведутся наблюдения вдоль профиля, который пересекает с юга на север основные тектонические структуры Осетинской части Большого Кавказа и перекрывает протяженную территорию: от Южного склона Большого Кавказа с Грузинской глыбой и практически до Терско-Каспийского прогиба.
Северная ветвь, в которой 31 полевой пункт, отвечает за мониторинг Владикавказского глубинного разлома. Это сложная тектоническая структура, поэтому пункты распределены по четырем профилям вдоль долин рек Ардон, Фиагдон, Гизельдон и Терек.
Исследования показывают: на севере Владикавказского глубинного разлома горная система Большой Кавказ будто взброшена в прилегающую Осетинскую впадину. Риск землетрясений с высокой амплитудой здесь особенно велик.
Поэтому мониторинг средствами ГНСС является не только интересной научной задачей, но и актуальной с точки зрения прог­ноза сейсмической активности. Практические шаги, вытекающие из этого, думаю, понятны.
— Какова динамика процессов в масштабах всего региона?
— Поясню сначала систему координат, в которой ведется интерпретация получаемых данных. Первая — глобальная, связанная в целом с нашей планетой. В ней весь Осетинский регион, включая и Владикавказскую разломную зону, движется в северо-восточном направлении с большими (27-30 мм/год) скоростями.
Величина и направление движения Осетинского региона совпадают с движением всего Северного Кавказа. Погрешности оценок скоростей, полученных как на стационарных станциях, так и на ГНСС-пунктах составляют менее 1 мм/год.
Во второй системе координат движение региона рассматривается относительно неподвижной Евроазиатской литосферной плиты. Тут картина следующая.
Станции, расположенные в Осетинской части Большого Кавказа, смещаются со скоростями 2-6 мм/год, а сам Осетинский регион в целом испытывает тектоническое сжатие. По нашему мнению, эта геодинамическая особенность обусловлена тем, что высокоинтенсивные смещения с Малого Кавказа передаются в осетинский сектор, а далее «скрадываются» в осевой зоне Большого Кавказа. Не случайно здесь скорости смещений падают до 1-2 мм/год.
Что касается непосредственно Владикавказской разломной зоны, то относительно неподвижной Евразии смещения здесь имеют сложный характер. К примеру, вдоль долины реки Ардон движение имеет северо-восточную направленность.
Вдоль Фиагдонского и Гезельдонского профилей в целом перемещение происходит по меридиану, а вот вдоль долины реки Терек оно уже «смотрит» на северо-запад. Расчеты, сделанные на основе полученных данных, показали: Владикавказская разломная зона испытывает интенсивное (в масштабах региона) сжатие. Отсюда и высокая сейсмичность.
— Она свойственная всему Большому Кавказу и в целом Средиземноморско-Гималайскому поясу Земли, в который входит Кавказ. Наверное, необходимо делиться полученными результатами с коллегами из других стран?
— Мы так и делаем. Исследования ведутся в сотрудничестве и координации с зарубежными коллегами, проводящими исследования в регионах взаимодействия Евразийской и Аравийской литосферных плит: Армения, Азербайджан, Грузия, Турция.

Станислав ФИОЛЕТОВ
Фото предоставлено В.Милюковым
На снимке: один из полевых пунктов для периодически повторных наблюдений ГНСС-спутников
(село Кехви, берег р. Большая Лиахва, Южная Осетия).