Strain and stress fields of the Ignalina NPP area from GPS data and thin-shell finite element modelling, NE Lithuania

Abstract

Horizontal movements of the Earth’s surface were measured in a GPS network in the Ignalina NPP area. The network consists of ten GPS sites established in 1998. It was designed according to the known tectonic framework. Two cycles were carried out in September 1998 and September 1999. The modelling of crustal deformations and stresses was performed using a thin-shell finite element modelling (FEM) technique (ANSYS). A significant tectonic strain was recognised in the Ignalina NPP area. The stress field shows variations in the network controlled by the large-scale Drūkšiai fault trending west–east. Three major blocks are defined in the area, showing differential movements as high as 10 mm/a. The defined tectonic stress level reasonably explains the earthquake activity in the Baltic region. The principal maximum stress in northeast Lithuania is suggested to be oriented NNE–SSW. The modelling results reasonably explain the earthquake activity potential of the Baltic area.

1998 m. buvo įsteigtas GPS tinklas aplink Ignalinos AE. Atlikti du matavimo ciklai parodė intensyvius horizontalius Žemės plutos blokų judesius. Išskirti trys blokai skirtingomis horizontalių judesių kryptimis ir greičiu. Šiaurinis ir pietinis blokai, atskirti platuminės Drūkšių lūžių zonos, juda ŠŠR ir ŠR kryptimi, tačiau skirtingu greičiu – atitinkamai 11–14 ir 2–3 mm/m. Vakarinis blokas, apribotas meridianinio lūžio, juda į pietryčius 6–8 mm/m greičiu. Tai rodo aukštas blokų diferencijuotų horizontalių judesių reikšmes, siekiančias apie 10 mm/m, ir tai dešimt kartų viršija vertikalius judesius. Plonos plokštės baigtinių elementų programa ANSYS atliktas modeliavimas atskleidė tektoninių įtampų ir horizontalių deformacijų pasiskirstymą Žemės plutoje, Ignalinos AE regione. Skaičiavimai rodo aiškią Drūkšių lūžio įtaką įtampų laukui, t. y. stebima tektoninių įtampų rotacija, būdinga stambioms lūžių zonoms. Nepaisant didelio įtampų lauko sukimo, galima prognozuoti ŠŠR–PPV krypties regioninį įtampų lauką (maksimalus spaudimas), ir tai atitinka Rytų Lietuvos duomenis. Įtampų kaita siekia 0,024–0,086 MPa per metus (pagrindinis spaudimas). Tai gerai paaiškina stebimą vidutinių Žemės drebėjimų pasikartojimą Baltijos regione, taip pat ir Kaliningrado Žemės drebėjimą.