Исследование горизонтальных движений и деформаций земной коры по результатам повторных геодезических измерений

Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего  образования
«СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ГЕОСИСТЕМ И ТЕХНОЛОГИЙ» (СГУГиТ) 
Кафедра физической геодезии и дистанционного зондирования



   


                                                                                        
КУРСОВАЯ  РАБОТА


ИССЛЕДОВАНИЕ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ ДВИЖЕНИЙ И ДЕФОРМАЦИЙ ЗЕМНОЙ КОРЫ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ПОВТОРНЫХ ГЕОДЕЗИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ
 (ВАРИАНТ 15)


 
Студент _______________ Абдельдинова Ж. Р.
                          (подпись)           
Группа        3Г-у                                            .

Руководитель_____________ Дорогова И.Е.
                                 (подпись)
Доцент  каф. ФГиДЗ, к.т.н.           .

Зав. кафедрой_____________ Ганагина И. Г.
                                (подпись) 
Дата допуска к защите__________________







Новосибирск – 2017

Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное государственное бюджетное образовательное
учреждение высшего  образования
 «СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ГЕОСИСТЕМ И ТЕХНОЛОГИЙ» (СГУГиТ) 
Институт геодезии и менеджмента
Кафедра физической геодезии и дистанционного зондирования


ЗАДАНИЕ
НА КУРСОВУЮ РАБОТУ (ПРОЕКТ)
по дисциплине Геодинамика

Студенту (ке)  Абдельдиновой Жулдыз Рыскалиевне
Группа 3Г-у  Институт Геодезии и менеджмента
Направление (специальность):  21.03.03, направление Геодезия и дистанционное зондирование
Тема работы (проекта): 
Исследование горизонтальных движений и деформаций земной коры по результатам повторных геодезических измерений 
Руководитель:  Дорогова  Инна Евгеньевна, к.т.н., ст. преподаватель каф. ФГиДЗ
Срок сдачи выполненной работы: 29.05.17
Задание на ВКР  (перечень рассматриваемых вопросов): Изучить методику определения параметров движения блоков земной коры по результатам геодезических измерений, научиться определять параметры деформации земной коры и строить поля их распределения с помощью программного пакета Elcut, выполнять анализ полученных результатов.
Перечень графического материала с указанием основных чертежей и (или) иллюстративного материала: схемы расположения пунктов сети и их смещений, поля распределения деформационных характеристик.
Исходные данные к ВКР (перечень основных материалов, выданных руководителем): наименование региона для описания геодинамики, результаты измерений на пунктах геодинамической сети.
ГРАФИК 
выполнения курсовой работы (проекта)

№ этапа
Этапы ВКР
Срок исполнения
1
Выдача задания на курсовую работу. Общие положения курсовой работы.
30.05.2017
2
Изучение исходных материалов
01.06.17-04.07.17
3
Подбор и анализ литературных источников
05.07.17-19.10.17
4
Написание первого раздела "Общая характеристика геодинамики региона" (по варианту)
20.10.17-14.02.17
5
Выполнение расчетов, освоение программы Elcut, написание второго раздела "Расчет деформационных характеристик земной коры по результатам геодезических измерений"
15.02.17-10.05.17
6
Оформление работы в соответствии с требованиями, выполнение иллюстративных работ
11.05.17-28.05.17
7
Сдача работы на проверку
29.05.17
8
Защита курсовой работы
29.05.17-31.05.17


«___»  ___________________ 2017 г.


Руководитель ____________________________(подпись)

Студент                        _____________________________(подпись)



Курсовая работа по дисциплине "Геодинамика"
    
    "Исследование горизонтальных движений и деформаций земной коры по результатам повторных геодезических измерений"
    
    Цель работы: Изучить методику определения параметров движения блоков земной коры по результатам геодезических измерений, научиться определять параметры деформации земной коры и строить поля их распределения с помощью программного пакета Elcut, выполнять анализ полученных результатов.
    
    Курсовая работа состоит из двух частей. Первая часть носит реферативный характер и подразумевает самостоятельную проработку материалов по заданной тематике и оформление в соответствии с выданным планом. Вторая часть курсовой работы имеет расчетно-графический характер и выполняется студентом частично на аудиторных занятиях, частично самостоятельно. 
     
      Порядок выполнения работы
    1. По предложенному плану охарактеризовать геодинамику региона, соответствующего номеру варианта.
    2. Для участка земной поверхности, соответствующего выданному варианту, с помощью метода конечных элементов определить деформационные характеристики земной коры, в программном комплексе Elcut построить поля распределения компонент деформации.
    3. Проанализировать полученные результаты с учетом информации о движениях соседних блоков земной коры.
    
    Требования к содержанию и оформлению работы: пояснительная записка к курсовой работе должна иметь следующую структуру:
    Содержание
    Введение
    Первый раздел "Общая характеристика геодинамики региона" (по варианту)
    Второй раздел "Расчет деформационных характеристик земной коры по результатам геодезических измерений"
    Заключение
    Список использованной литературы
    
    Объем работы - не менее 20 страниц формата А4, размер шрифта 14, Times New Roman, полуторный интервал.

    В первом разделе курсовой работы необходимо охарактеризовать геодинамику региона, определить принадлежность его территории к одной или нескольким литосферным плитам, перечислить крупные геодинамические события (землетрясения, извержения, цунами), происходившие на территории региона, описать основные геологические структуры и причины их возникновения. В конце раздела приводятся обобщающие выводы о современном геодинамическом состоянии региона.
    Во втором разделе курсовой работы необходимо построить схему горизонтальных смещений пунктов, соответствующую исходным данным предложенного варианта. Производится расчет деформационных характеристик для предложенного участка земной коры. Вычисления выполняются в программе Elcut и должны быть поэтапно описаны в пояснительной записке, сопровождаться рисунками, пояснениями и промежуточными выводами. В конце раздела приводятся выводы.
    Кроме того пояснительная записка должна содержать введение, в котором раскрывается актуальность темы курсовой работы, и заключение, в котором кратко характеризуются возможности, достоинства и недостатки геодезического метода при изучении движений и деформаций земной коры.
    
Содержание
    
    Введение
    1 Общая характеристика геодинамики Армении 
    1.1 Географическое положение Армении.....................................................3
    1.2 Принадлежность территории к литосферным плитам...........................7
    1.3 Деформации земной коры и крупные сейсмические события ...........11
    1.4 Вулканизм................................................................................................18
    Выводы...........................................................................................................22
    2 Расчет деформационных характеристик земной коры по результатам 
    геодезических измерений
    Заключение
    Список использованной литературы

    1. Общая характеристика геодинамики Армении 
    Армения — не имеющая выхода к морю государство в Закавказье (Южный Кавказ). Размещена на северо-востоке Армянского нагорья, еще называемого исторической Арменией, меж Каспийским и Черными морями, с севера и востока окружена хребтами Малого Кавказа. Граничит с Турцией, Грузией, Азербайджаном, Ираном, и с землями, рассматриваемыми с 1993 года Советом защищенности ООН как захваченные армянскими силами земли Азербайджана и включёнными непризнанной Нагорно-Карабахской республикой в личный состав.
    Армения размещена в Закавказье к югу от Российской Федераций, занимает большую доля междуречья Куры и Аракса. Большую протяжённость с северо-запада на юго-восток составляет — 360 км, а с запада на восток — 200 км. Расстояние по прямой от Каспийского моря составляет 200 км, от Чёрного моря — всего 160 км, от Персидского залива — 960 км.
    

    Рисунок 1. Географическое положение Армении
    На севере Армения граничит с Грузией, на востоке с Азербайджаном и Нагорно-Карабахской Республикой, на юге с Ираном, на юго-западе с Нахичеванской Автономной Республикой (в составе Азербайджана), на западе — с Турцией. Общая протяжённость границ - 1254 км.
    28 мая 1918 года была возглашена автономная 1-ая Республика Армении. 29 ноября 1920 года в Армении была установлена советская власть и образована Армянская ССР, которая до 1936 года входила в СССР в составе ЗСФСР, а с 5 декабря 1936 года — как союзная республика. 23 августа 1990 года Верховный Совет Армянской ССР принял декларацию о независимости Армении. Было объявлено, что на землях Армении действуют лишь только Конституция и законы Республики Армения. 23 сентября 1991 года по итогам проведённого референдума Верховный Совет республики подтвердил независимость Армении. 22 марта 1992 года Республика Армения была принята в Организация объединенных нации (ООН), а 25 января 2001 года в Совет Европы.
    Армения считается самой высокогорной страной Закавказья. Более 90 % ее территории (около 29 800 км?) располагается на возвышенности свыше 1000 м, в пределах пятидесяти процентов — на возвышенности свыше 2000 метров, и только лишь только 3 % земель лежат ниже отметки 650 м. Невысокие точки рельефа присутствуют в равнинах речек Аракс и Дебед. Высота этих речек над уровнем моря равна 380 и 430 м. Наивысшая точка, гора Арагац, возвышается на 4095 м над уровнем моря.
    Армения располагается на северо-востоке Армянского нагорья. Обрамляющие страну горные цепи Мелкого Кавказа обхватывают северную часть Армении, тянутся на юго-восток, меж озера Севан и границей с Азербайджаном, вслед за тем — на юг, ориентировочно по армяно-азербайджанской границе, вплоть до Ирана. Рельеф составляют средневысотные горные хребты, разделённые основательными долинами, почти все из коих считаются глубокими ущельями. Этим самым, горы сильно затрудняют связь меж севером и югом Армении. К юго-западу от горных цепей Кавказа начинается Восточно-Армянское вулканическое нагорье, занимающее около тридцати процентов земель Армении. Оно расстилается от Джавахетского нагорья на северо-западе до Карабахского нагорья на юго-востоке. Тут расчленённость и уклоны рельефа относительно малы, ведущими формами рельефа считаются лавовые плоскогорья, эрозионные равнины, вулканические хребты и массивы. Главный из последних — Арагац, считается высокой точкой Армении.
    Армения делится на 11 областей.
    Области состоят из городских и сельских общин. Губернаторы назначаются и освобождаются от должности правительством. В общинах осуществляется местное самоуправление. Органы местного самоуправления — совет старейшин общины и руководитель общины — избираются на трёхлетний срок. Мэра Еревана по представлению Премьер-министра назначает и освобождает от должности Президент Республики.
    В республике 953 села, 48 городов, 932 общины, из которых 871 сельская и 61 городская.
             
       Рисунок 2. Административно-территориальное деление Армении
       
    1.2 Принадлежность территории к литосферным плитам.
        Территория Армении принадлежит зоне молодой альпийской складчатости, следствием чего считаются продолжающиеся горообразовательные процессы — первопричина разрушительных землетрясений. Сообразно изучениям Армянской Ассоциации Сейсмологии и Физики Земли, 94 % всех катастроф на земли Армении были связаны с сильными землетрясениями. В частности, исторические главного города Армении были разрушены землетрясениями. По историческим сведениям, обхватывающим этап практически 2000 лет, предельная мощь землетрясения на земли Армении составила 10 баллов по 12-бальной шкале.
    

Рисунок 3. Альпийская складчатость
    
    Землетрясения связаны с проходящими на земли Армении разломами. Более крепкие землетрясения вероятны на пересечениях разломов. Наикрупнейшими интенсивными разломами считаются:
    Гарнийский разлом.
    Памбак-Севанский разлом.
    Ахурянский разлом.
    Желтореченск-Саригамишский разлом.
    Очаги землетрясений присутствуют на небольших глубинах, в земной коре, очаги напряженных землетрясений появляются на глубинах 10-15 км Форшоковая и афтершоковая энергичность землетрясений сравнительно небольшая. Восьмибалльная сейсмическая зона подключает 70 % земли государства, семибалльная — 30 %.
    С точки зрения геологической структуры, Армения составляет часть большущего сводчатого сгиба Закавказья и Среднеараксийской межгорной низменности. Эти 2 геологические структурные единицы входят в состав Кавказ-Анатоль-Иранского сегмента Средиземноморского складчатого пояса. Исходя из времени основания геологических структурных единиц и возраста завершения складкообразования, на земли Армении выделяют: Сомхето-Капанский комплекс, Базум-Зангезурский и Приараксийский пояса.
    Сомхето-Капанский комплекс, являющийся геосинклиналью, сформирован в альпийскую эру. В структуре сего комплекса участвуют вулканические, вулкано-осадочные и материковые карбонатные породы.
    
              
 Рисунок 4. Дилижан – расположен в месте распространения Лорийского подпояса Сомхето-Капанского комплекса
    В послойном разрезе Базум-Зангезурского активно складчатого пояса принимают участие материковые, вулкано-осадочные и карбонатные породы мелового периода. 
    Приараксийский слабоскладчатый пояс распределяется 2 подпояса: Ереван-Ордубадский и орогенных впадин.
    Ереван-Ордубадский подпояс находится южнее Базум-Зангезурского пояса; характеризуется меогеосинклинальным типом становления. В структуре сего подпояса принимают участие породы материкового, карбонатного офиолитного и вулкано-осадочного строения, еще вулканородные и земельные образования четвертичного периода. 
    Подпояс орогенных впадин произведено из ряда оврагообразных впадинных складок (Нахичевана, Арташата, Севан-Еревана, Ахуряна и др.), разделённых поднятыми сводчатыми складками (Паракар-Енгиджайский, Араратский, Армавирский и т.д.). Весомую роль в тектонической структуре республики играют разрывные нарушения, в частности, глубинные разломы, которые держат под контролем грани поясов, осадочные формации и толщины, магнетизм и внутриводную минерализацию.











    1.3 Деформации земной коры и крупные сейсмические события
    Армения считается характерной областью становления верхнемиоценовых морских, плиоценовых и четвертичных континентальных осадочных, вулканогенно-осадочных и вулканических пород, усиленного проявления новых тектонических перемещений, вулканизма и горного обледенения. Тут наглядно выслеживаются обстоятельства залегания данных образований по отдельным стратиграфическим срезам, их контакты с подстилающими породами, послойные разрезы практически всех срезов. Исследование данных вопросов имеет весомое значение для решения проблем новой геологии, геотектонического становления, вулканизма, осадконакопления, зарождения и становления прогрессивной фауны, флоры и всей биосферы, возникновения и становления человека и его вещественной культуры, а еще прогнозирования их становления в будущем. 
    Обнаружены главные этапы формирования передового рельефа Армении, поставлены эрозионно-седиментационные циклы его становления, подтверждена связь с неотектоническими движениями и климатическими колебаниями ареала, а еще с трансгрессиями и регрессиями Каспийского моря.
    
         
    Рисунок 5. Движение литосферных плит
    Армения находится в зоне коллизии двух крупных литосферных плит – Аравийской на юге и Евразиатской на севере. Вторая считается неподвижной. 
    Очаги землетрясений Армянского нагорья имеют маленькие (не превосходящие 30-35 км) глубины, то есть очаги землетрясений находятся в земной коре, из-за этого землетрясения именуются корочными. Очаги сравнительно интенсивных землетрясений находятся на глубинах до 10-15 км. Иногда сильному колебанию предшествуют слабые. 
    Землетрясения в Армении не редкость, в нынешнее время. Часто бывают землетрясения средних баллов (28 февраля 2017 г., сила подземного толчка 5 баллов).
    Спитакское землетрясение, еще знакомое как Ленинаканское землетрясение — ужасающее землетрясение, сравнимое мощностью взрывов 10 атомных бомб, сброшенных на Хиросиму и Нагасаки, магнитудой 6,8-7,2, произошедшее 7 декабря 1988 года в 10 часов 41 минут по столичному времени (11:41 по районному времени) на северо-западе Армянской ССР. Массивные подземные толчки за полминуты снесли практически всю северную часть республики, обхватив территорию с жителями в пределах 1 млн человек. В эпицентре землетрясения — Спитаке — интенсивность толчков достигала 9-10 баллов (по 12-балльной шкале MSK-64). Подземные толчки чувствовались в Ереване и Тбилиси. Волна, вызванная землетрясением, прошла по планете 2 раза и была зарегистрирована научными лабораториями в Европе, Азии, Америке и Австралии.
    

    Рисунок 6. После землетрясения
    
    Землетрясение вывело из строя приблизительно 40% промышленного потенциала Армянской ССР. В результате землетрясения был разрушен город Спитак и 58 сёл; отчасти разрушены города Ленинакан (ныне Гюмри), Степанаван, Кировакан (ныне Ванадзор) и больше 300 населённых пунктов.
    В результате землетрясения погибло по наименьшей мере 25 тыс. человек (по иным сведениям до 150 тысяч), 19 тыс. стали инвалидами, 514 тыс. человек остались без крова. В общем, землетрясение обхватило в приблизительно 40% территории Армении. По причине риска трагедии была остановлена Армянская АЭС.
    Генеральный секретарь ЦК КПСС М. С. Горбачёв, находившийся в тот момент с визитом в США, запросил гуманитарную поддержка и прервал свой визит, отправившись в разрушенные районы Армении. В восстановлении разрушенных районов приняли не маловажное участие все республики СССР. 111 стран, охватывая Израиль, Бельгию, Англию, Италию, Ливан, Норвегию, Францию, ФРГ и Швейцарию, оказали СССР поддержку, предоставив спасательное оснащение, специалистов, продукты и лекарства. Была еще оказана поддержка в восстановительных работах. В республику прибыл министр здравоохранения СССР Евгений Чазов. Оказание помощи общественности осложнялось тем, что в потерпевших городах оказались разрушены мед учреждения. Например, в Спитаке раненных свозили на городской стадион «Базум», где и оказывали мед помощь.
     
 Таблица1.
Список землетрясении, произошедших в Армении
Дата
Название
Место, страна
Магнитуда
Интенсивность
Жертвы
1268 г.
Килийкиское землетрясение
Кирикийское армянское царство
7,0
VIII
Свыше 60 000 тыс. чел.
1679 г.
Гарнийское землетрясение
Гарни, Ереван, Канакер (Персия)
7,0
VIII
Свыше 7 600 тыс. чел.
1926 г.
Ленинакарское землетрясение
Ленинакан (СССР)
Нет данных
Нет данных
300 чел.
1931 г.
Зангезурское землетрясение
Зангезур (СССР)
6,4
VIII-IX
Нет данных
1937 г.
Ереванское землетрясение
Ереван (СССР)
4,8
VII
Нет данных
1968 г.
Зангезурское землетрясение
Зангезур (СССР)
4,7
VII- VIII
3 чел.
1988 г.
Спитакское землетрясение
Спитак, Ленинакан и др. (СССР)
6,8
VIII
Свыше 25 000 тыс. чел.










    1.4 Вулканизм
    Вся земля Армении сформирована в эпоху нового вулканизма. Все горные верхушки Армении в реальности считаются потухшими вулканами, впрочем, только 550 горных вершин имеют обычные для вулканов купола, 127 из коих размещено только на территории Гегамского нагорья.
    Арага?ц — отделенный горный массив на западе Армении, четвёртый по возвышенности в Армянском нагорье и самый возвышенный в совремнной Армении. Высота горы составляет 4090 метров (4095 по сведениям Смитсоновского института). Протяжение горного массива с востока на запад до 40 км, с севера на юг — до 35 км. Скаты понизу покрыты лесом, повыше — лугами. 

Рисунок 7. Гора Арагац
    Арагац считается стратовулканом. Формироваться начал в эру плиоцена и плейстоцена. Раньше считалось, что вулканическая активность происходила вплоть до передового периода, но недавнишняя аргоновая датировка исследованного морфологического материала показал, что в последний раз вулкан извергался в этап среднего и позднего плейстоцена. По словам армянского вулканолога Караханяна молодые конусы вулкана, которые присутствуют в нижней его части, образовались 3 тыс. лет назад. Сложен большей частью андезитами и дацитами. Застывшие струи лавы направлены на запад и юго-запад на расстояние 13 км.
Таблица 2
Наиболее известные вулканы Армении
Вулкан
Высота вершина над уровнем моря
Арагац
4095
Аждаак
3597
Спитакасар
3560
Дар-Алагес
3329
Цхук
3000
Порак
2800
Ара-лер
2577
Артени
2047
Гутанасар
2299











	


Выводы

    Исходя из вышеизложенного можно сделать вывод о том, что геодинамическая ситуация в данном регионе очень напряжена, поскольку на территории Армении по сей день продолжаются горообразовательные процессы.
    Сейсмические события на этой территории не редкость, часто бывают землетрясения средних баллов. 
    Все горные верхушки Армении в реальности считаются потухшими вулканами. Но не исключено что они могут проснутся в любое время.

















     2 Расчет деформационных характеристик земной коры по результатам 
    геодезических измерений
    1. В программном комплексе Elcut создаем геометрическую модель
объекта.
    1. Создание геометрической модели:
    Файл?Создать?Геометрическую модель
    Для описания геометрии модели были созданы вершины и ребра,
ограничивающие подобласти с различными физическими свойствами. Также
выполнено построение сетки конечных элементов внутри полигона.
    
 
Рисунок 8. Геометрическая 2D модель

    2. Задаем свойства элементам модели и создаем файл для расчета упругих напряжений и деформаций.
    Создание файла с физическими свойствами:
    Файл – Создать – Свойства – Упругие деформации
    Соответствие между геометрическими элементами модели и приписанными им свойствами материалов, граничными условиями и источниками поля устанавливается с помощью меток. Создаем метки для блока и для вершин полигона.
    
    
    Рисунок 9. Созданные метки
    
    Метка блока обладает свойствами, приведенными на рисунке 10.
    
    
    Рисунок 10. Окно «Свойство метки блока»
    
    Аналогично создаем метки для всех вершин, в появившемся окне ставим
галочки для Х,У и вводим данные о смещениях пунктов из варианта (при этом смещения по Х и У меняем местами. 
    Присвоение созданных меток соответствующим вершинам и блоку:
    Выделить объект?Свойства?Присвоить метку в соответствующем поле диалога. 
    
    
    Рисунок 11. Присвоение меток
    
    Создание задачи:
    Файл – Создать – Задача ELCUT. В списке представленных задач выбираем упругие деформации, задаем путь к файлу геометрической модели и к файлу свойств.
    
    Рисунок 12. Окно «Создание задачи»
    
    3. С помощью метода конечных элементов определяем деформационные
характеристики земной коры, строим поля распределения компонент деформации.
    После создания всех файлов и заполнения всех полей зайдем в меню решения задачи:
    Задача?решить задачу?результаты решения задачи. И выведем результат на экран. В окне «Свойства картины поля» выбираем нужный нам результат. Для более подробного решения задачи. Рассмотрим каждую характеристику отдельно.
    
    Рисунок 13. Окно «Свойства картины поля»
    Измененная форма тела:

Рисунок 14. Измененная форма тела
    Вектора смещений:
    
    Рисунок 14. Вектора смещений
    
    Тензовы деформации:

    Рисунок 15. Тензоры деформации
    Карта деформаций по X:
 
    Рисунок 16. Карта деформаций по XX
    Карта деформаций по Y:

    Рисунок 17. Карта деформаций по YY
    Карта сдвиговой деформации (по XY):

    Рисунок 18. Карта деформаций по XY

    
    





























Список использованной литературы

1. Геология, стратиграфия и палеогеография верхнего миоцена, плиоцена и четвертичного периода Армении
Диссертации о Земле http://earthpapers.net/geologiya-stratigrafiya-i-paleogeografiya-verhnego-miotsena-pliotsena-i-chetvertichnogo-perioda-armenii#ixzz4dSrSQWLZ 
http://earthpapers.net/geologiya-stratigrafiya-i-paleogeografiya-verhnego-miotsena-pliotsena-i-chetvertichnogo-perioda-armenii

2. https://ru.wikipedia.org/wiki/Вулканы_Армении 
3. https://ru.wikipedia.org/wiki/Спитакское_землетрясение 
4. https://ru.wikipedia.org/wiki/Армения 

.......................