Ученые впервые получили 3D-карту деформации земной поверхности Алматы, сообщает портал Качественный Казахстан.
Новое исследование впервые дает трехмерную картину деформации земной поверхности Алматы и прилегающих территорий. Она основана на семилетних спутниковых наблюдениях, проверенных независимыми наземными измерениями. Полученные данные могут использоваться для мониторинга инфраструктуры, оценки геологических, геотехнических и сейсмических рисков и городского планирования.
Исследование, опубликованное в журнале Advances in Space Research, провели ученые Nazarbayev University под руководством доктора Эмиля Байрамова, ассоциированного профессора кафедры горного дела и наук о Земле Школы инженерии NU, совместно с Институтом ионосферы.
Результаты показывают, что земная поверхность в разных частях региона одновременно поднимается, оседает и смещается по горизонтали. Полученные данные позволяют изучать пространственную связь этих процессов с картированными разломами и оценивать возможное влияние человеческой деятельности.
Район исследования, картированные разломы и региональная тектоническая обстановка представлены на рисунке 1.
«На этот регион оказывают влияние сложные процессы, связанные с продолжающимся столкновением тектонических плит. Мы наблюдаем как вертикальные, так и горизонтальные сдвиги земли: одни районы поднимаются или опускаются, а другие смещаются на запад или на восток», — сказал д-р Байрамов.
Рисунок 2. Упрощённая схематическая иллюстрация региональных сил, воздействующих на Алматы.
Годовая скорость вертикальной деформации составляет от −95 мм (понижение) до +52 мм (повышение). Горизонтальное смещение в направлении запад–восток — от 156 мм на запад до 211 мм на восток, а в направлении север–юг — от 20 мм на юг до 19 мм на север.
Рисунок 3. Годовая деформация грунта на территории Алматы в трех направлениях. (а) Вертикальная деформация показывает зоны оседания и подъёма. (б) Деформация в восточно-западном направлении показывает горизонтальные смещения. (в) Деформация по оси север-юг показывает третье направление горизонтального смещения.
Одним из ключевых результатов стало выявление выраженной переходной зоны в центральной части Алматы (черная пунктирная линия на Рисунке 3). Здесь поднятие земной поверхности в южной части сменяется оседанием в северном направлении, а противоположные горизонтальные смещения сходятся.
«Эта зона находится в непосредственной близости от Центрально-алматинского разлома, который представляет собой наиболее чётко выраженную зону деформации, связанную с разломом, выявленную в пределах исследуемой территории, и демонстрирует отчётливую и пространственно однородную картину поверхностной деформации», — отметил ученый.
Другие картированные разломы не показывают столь же выраженной картины . Это может означать, что современная деформация в этих районах ограничена, происходит на большей глубине или имеет слишком небольшую величину, чтобы ее можно было надежно выявить с помощью имеющихся данных.
Рисунок 3 Деформация земной поверхности на территории Алматы, представленная вместе с нанесенной на карту сетью разломов и основной границей деформации, выделенной чёрной пунктирной линией. Черная пунктирная линия выделяет основную зону перехода в центральной части Алматы, где сходятся различные модели деформации и которая точно соответствует центральному разлому Алматы.
Мониторинг деформации земной поверхности в Алматы затрудняется сложным рельефом и климатическими условиями. Снег, ледники, крутые склоны и сезонные изменения могут влиять на спутниковые измерения и затруднять выявление долгосрочных изменений.
Исследователи учли эти факторы при обработке данных и проверили результаты с помощью независимых GPS-измерений и информации о реальных случаях деформации в Алматы. В анализ вошли участки оползней, деформации зданий, в том числе случаи наклона и появления трещин, и мостов. Сопоставление показало наиболее четкое соответствие для вертикальных и западно-восточных перемещений. Более небольшие изменения в направлении север–юг интерпретировались с большей осторожностью.
Выявленная картина, вероятно, отражает сочетание природных геологических процессов и человеческой деятельности. Поднятие земной поверхности в южной горной части региона соответствует продолжающимся тектоническим процессам. Локальное оседание в городской и низменной частях может быть связано в том числе с использованием подземных вод, строительством и другими видами хозяйственной деятельности.
Полученные данные могут использоваться для более детального мониторинга городской инфраструктуры, оценке сейсмических, геологических и геотехнических рисков, а также планированию городского развития в будущем. В частности, участки с наиболее выраженными различиями в характере деформации, включая район Центрально-алматинского разлома, могут стать приоритетными для дальнейшего наблюдения и обследования.
Спутниковые данные также позволяют точнее определять территории, где необходимы дополнительные исследования с использованием дронов и наземных обследований. Такой подход помогает сосредоточить ресурсы на участках, требующих более детального изучения, и сделать мониторинг более эффективным.
«Аналогичные исследования сейчас проводятся также для Астаны и городов Прикаспийского региона — для мониторинга деформации земной поверхности и оценки связанных с ней геологических, геотехнических и инфраструктурных рисков», — добавил доктор Байрамов.
Важно отметить, что исследование в Алматы не утверждает, что все выявленные движения земной поверхности напрямую связаны с активными разломами, и не предназначено для прогнозирования землетрясений. Его задача — определить, где, в каком направлении и с какой скоростью происходит деформация поверхности, а также как меняется инфраструктура, и создать основу для дальнейшего изучения природных и антропогенных факторов, которые могут на нее влиять. К таким факторам относятся использование и откачка подземных вод, интенсивное строительство и земляные работы, нагрузка от зданий и городской инфраструктуры, подземные инженерные работы и изменения землепользования.
