The dispersion of horizontal tectonic stresses in the earth's crust in the Baltic region

Abstract

GPS measurements recorded within the period from 1992 to 2003 were employed to investigate horizontal tectonic stresses in the Earth's crust in the Baltic region. To avoid the impact of discrepancies in the systems of coordinates upon the parameters of deformations, the method of tensor analysis was applied thus estimating parameters employing the method of finite elements. Computations were performed using the created algorithms and applying ANSYS code. The values of tectonic stresses in the Earth's crust in the territory of the Baltic Sea region were calculated considering changes in maximum and minimum principal stresses. The value of change in maximum principal stress in the territory of the Baltic Sea region varies between –0.0013 MPa and +0.0032 MPa; the value of change in minimum principal stress varies between –0.0084 MPa and +0.0009 MPa. Positive values are dominating in directions of changes in maximum principal stresses (extension), whereas negative values – in directions of changes in minimum principal stresses (compression).

Žemės plutos horizontaliųjų tektoninių įtempių Pabaltijo teritorijoje sklaida

Santrauka. Žemės plutos horizontaliesiems tektoniniams įtempiams tirti naudoti 1992–2003 m. GPS matavimų duomenys. Siekiant išvengti koordinačių sistemų nesutapimo įtakos deformacijų parametrams, taikyta tenzorinės analizės metodika, parametrus įvertinant baigtinių elementų metodu. Skaičiavimai atlikti Ansysprograma. Apskaičiuoti Žemės plutos horizontalieji tektoniniai įtempiai Pabaltijo teritorijoje – svarbiausių maksimaliųjų ir minimaliųjų įtempių pokyčiai. Maksimaliųjų svarbiausių įtempių pokyčiai Pabaltijo teritorijoje svyruoja nuo –0,0013 MPa iki +0,0032 MPa; minimaliųjų – nuo –0,0084 MPa iki +0,0009 MPa.

Reikšminiai žodžiai: baigtinių elementų metodas, horizontalieji įtempiai, tenzoriaus analizė, GPS, tektoniniai įtempiai.

Распределение тектонических горизонтальных напряжений земной коры в Прибалтике

Резюме. Для исследования горизонтальных тектонических напряжений земной коры были использованы результаты измерений ГПС, выполненных в 1992 и 2003 гг. Для того, чтобы исключить влияние несовпадения систем координат на полученные результаты параметров деформаций, была применена инвариантная системам координат методика тензорного анализа. Параметры деформаций вычислялись с использованием метода конечных элементов. Для моделирования использована программа Ansys. Определены тектонические горизонтальные напряжения земной коры в Прибалтике: главные напряжения. Максимальные напряжения находятся в пределах от –0,0013 МПа до+0,0032 МПа. Минимальные напряжения меняются от –0,0084 МПа до +0,0009 МПа.

Ключевые слова: метод конечных элементов, горизонтальные напряжения, тензорный анализ, ГПС, тектонические напряжения.

First published online: 07 Jul 2011

Keyword : finite element modelling, horizontal strains, tensor analysis, GPS, tectonic stresses