Geodynamics & Tectonophysics (E-Journal) / Геодинамика и тектонофизика
Not a member yet
725 research outputs found
Sort by
СРАВНЕНИЕ МОДЕЛИ КОСОГО РИФТИНГА И ДЕФОРМАЦИЙ ТРАНСФЕРНОЙ ЗОНЫ, РАСПОЛОЖЕННОЙ В СЕВЕРНОМ СЕГМЕНТЕ РИФТА ФЕН-ВЕЙ: ПОСЛЕДСТВИЯ РОЯ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ 1989 ГОДА В РАЙОНЕ ДАТУН- ЯНГГАО (КИТАЙ)
Get PDFTectonophysical experiments show that the evolution of the Fen-Wei Rift is controlled by oblique rifting. A key characteristic of the model in our study is that the western and eastern borders of the transfer zone between the adjacent NEE-striking extensional basins tend to form right-lateral strike-slip faults with slight normal slip as a result of the interaction between the adjacent NEE-striking extensional basins under oblique rifting. The current deformation of the Fen-Wei Rift can be clarified by testing this predicted deformation characteristic. Our analysis of the relocation and focal mechanism solutions of the 1989 M 6.1 Datong-Yanggao earthquake swarm, which was the largest earthquake that occurred in the Fen-Wei Rift in the last 200 years, suggests that the transfer zone between the Yangyuan and Hunyuan basins is bounded by the NNE-striking right-lateral strike-slip faults with slight normal slip at its eastern and western edges. This consistency between the model and the current tectonic activity in the study area indicates that oblique rifting still plays an important role in the current deformation of the northern Fen-Wei Rift.Эволюция рифта Фен-Вей происходит под влиянием косого рифтинга, как показывают тектонофизические эксперименты. В данном исследовании основная особенность модели состоит в том, что западные и восточные границы трансферной зоны между соседними впадинами СВВ простирания, образовавшимися вследствие растяжения, имеют тенденцию к образованию правосторонних сдвигов с незначительной сбросовой компонентой как результат взаимодействия между указанными впадинами под влиянием косого рифтинга. Современная деформация рифта Фен-Вей может быть установлена путем проверки характеристики, предсказанной экспериментально. Нами были проанализированы решения по смещениям и механизмам очага землетрясения М=6.1 1989 года в районе Датун-Янггао – сильнейшего землетрясения в рифте Фен-Вей за последние 200 лет. Анализ показал, что трансферная зона между бассейнами Яньюань и Хуньюань ограничена сдвигами ССВ простирания с незначительной сбросовой компонентой на восточной и западной окраинах данной зоны. Установленное в нашем исследовании соответствие между изученной моделью и современной тектонической активностью в изучаемом районе подтверждает, что косой рифтинг по-прежнему играет важную роль в современных деформациях северной части рифта Фен-Вей.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ И ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ АЛМАЗОНОСНЫХ ПЛЮМОВ
Get PDFWe consider thermochemical mantle plumes with thermal power 1.6·1010 W<N<2.7·1010 W (relative thermal power 1.15<Ka<1.9) as plumes with an intermediate thermal power. Such plumes are formed at the core–mantle boundary beneath cratons in the absence of horizontal free‐convection mantle flows beneath them, or in the presence of weak horizontal mantle flows. A proposed scheme of convection flows in the conduit of a plume with an intermediate thermal power is based on laboratory and theoretical modeling data. A plume ascends (melts out) from the coremantle boundary to critical depth xкр from which magma erupts on the Earth’s surface. The magmatic melt erupts from the plume conduit onto the surface through the eruption conduit. The latter forms under the effect of superlithostatic pressure on the plume roof. While the thickness of the block above the plume roof decreases to a critical value xкр, the shear stress on its cylindrical surface reaches a critical value (strength limit) τкр.Rock fails in the vicinity of the cylindrical block and, as a consequence, the eruption conduit is formed. We estimate the height of the eruption conduit and the time for the plume to ascent to the critical depth xкр. The volume of erupted melt is estimated for kinematic viscosity of melt =0.5–2 м2/с. The depth Δx from which the melt is transported to the surface is determined. Using the eruption volume, we obtain a relationship between the depth Δx and the plume conduit diameter for the above‐mentioned kinematic viscosities. In the case that the depth Δx is larger than 150 km, the melt from the plume conduit can transport diamonds to the Earth’s surface. Thus, the plumes with an intermediate thermal power are diamondiferous. The melt flow structure at the plume conduit/eruption conduit interface is determined on the basis of the laboratory modeling data. The photographs of the simulated flow were obtained. The flow line velocities were measured in the main cylindrical conduit (plume conduit) and at the main conduit/eruption conduit interface. A stagnant area is detected in the 'conduit wall/plume roof’ interface zone. The melt flow in the eruption conduit was analyzed as a turbulent flow in the straight cylindrical conduit with diameter dк. According to the experimental modeling and theoretical data, the superlithostatic pressure in the plume conduit is the sum of the frictional pressure drop and the increasing dynamic pressure in the eruption conduit. A relationship between the melt flow velocity in the eruption conduit and superlithostatic pressure has been derived.Рассматриваются термохимические мантийные плюмы, имеющие тепловую мощность 1.6·1010 Вт<N<2.7·1010 Вт и относительную тепловую мощность 1.15<Ka<1.9. Такие плюмы мы называем плюмами промежуточной тепловой мощности. Они формируются на границе ядро – мантия под кратонами в отсутствие горизонтальных свободно‐конвективных течений в мантии под ними или при наличии слабых горизонтальных мантийных течений. На основе данных лабораторного и теоретического моделирования представлена схема конвективных течений в канале плюма промежуточной тепловой мощности. Плюм поднимается (выплавляется) от границы ядро – мантия до критического уровня xкр, с которого расплав из канала плюма по каналу излияния прорывается на поверхность. Канал излияния образуется под действием силы сверхлитостатического давления на кровлю поднимающегося плюма. При уменьшении высоты массива над кровлей плюма до критического значения xкр касательное напряжение на боковой поверхности массива достигает критической величины (предела прочности) τкр. Вследствие разрушения пород массива образуется канал излияния высотой xкр, по которому расплав из канала плюма прорывается на поверхность. Представлены оценки высоты канала излияния и времени подъема плюма до критического уровня xкр. Определен объем излившегося расплава для его кинематической вязкости =0.5–2.0 м2/с. С использованием объема излияния получена зависимость глубины x, с которой расплав выносится на поверхность, от диаметра канала плюма для указанных значений . В том случае, когда x больше 150 км, расплав из канала плюма может транспортировать алмазы на поверхность. Таким образом, плюмы промежуточной тепловой мощности являются алмазоносными. На основе лабораторного моделирования определена структура течения в области сопряжения канала плюма и канала излияния для алмазоносных плюмов. Сделаны фотографии картин течения и измерены профили скорости вдоль линий тока в основном цилиндрическом канале (канале плюма) и в области сопряжения основного канала с каналом истечения. Обнаружена застойная зона, находящаяся в области сопряжения стенки канала плюма и торца, моделирующего кровлю плюма. Течение расплава в канале прорыва проанализировано как турбулентное течение в прямом цилиндрическом канале диаметром dк. Результаты экспериментального моделирования и теоретического анализа показывают, что сверхлитостатическое давление в канале плюма равно сумме напора, расходуемого на преодоление трения расплава о стенки канала излияния, и напора, расходуемого на увеличение динамического давления в нем. Получено соотношение, связывающее скорость течения расплава в канале излияния и сверхлитостатическое давление у кровли плюма
Динамика геомагнитных пульсаций, продольных токов и свечения ночной атмосферы на средних широтах во время суббуревых активизаций в ходе супербурь
Get PDFWithin substorm activations during two superstorms (2000 and 2003) from the observations at mid-latitude geomagnetic observatories, we study short-period irregular geomagnetic pulsations and airglow in the 557.7 nm and 630.0 nm atomic oxygen emission lines, and in the 391.4 nm ionized nitrogen molecular band. Through the genuine magnetogram inversion technique, from the 1-minute data of the ground-based magnetometer global network, we investigate the distribution dynamics for field-aligned currents (FACs) in the ionosphere. The relation is shown between pulsation bursts and airglow disturbances in the post-midnight sector to precipitations of energetic electrons (~keV) and increase in the R2 upward FACs.Во время суббуревых активизаций в ходе двух супербурь 2000 и 2003 гг. по данным наблюдений среднеширотных геомагнитных обсерваторий ИСЗФ СО РАН (Монды, Узур) и обсерватории Борок ИФЗ РАН исследуются короткопериодные иррегулярные геомагнитные пульсации, а также свечение ночной атмосферы в эмиссионных линиях кислорода 557.7, 630.0 нм и молекулярной полосе ионизованного азота 391.4 нм (по оптическим данным геофизической обсерватории ИСЗФ СО РАН Торы). С помощью оригинальной техники инверсии магнитограмм ИСЗФ по одноминутным данным мировой сети наземных магнитометров исследуется динамика распределения плотности продольных токов в ионосфере. Показана связь всплесков пульсаций и возмущений в свечении атмосферы в послеполуночном секторе с высыпанием энергичных электронов (~кэВ) и усилением вытекающих продольных токов зоны R2
Ранние оптические наблюдения семи гамма-всплесков в сравнении с их гамма-рентгеновскими характеристиками на глобальной сети телескопов-роботов МГУ МАСТЕР
Get PDFSeven gamma-ray bursts – GRB 130907A, GRB 140311B, GRB 140129B, GRB 160227A, GRB 120404A, GRB 110801A, and GRB 120811C were observed by the MSU MASTER (Mobile Astronomical System of TElescope Robots) Global Network. Full automation of the observations provided for obtaining unique data on the properties of early optical radiation accompanying gamma-ray bursts. The data are compared in the optical (MASTER), X-ray (SWIFT X-ray Telescope, XRT) and gamma (SWIFT Burst Alert Telescope, BAT) ranges. Based on the data obtained, two groups are identified, and their radiation mechanisms are revealed. The effect of gamma-ray bursts on the biosphere of the Earth is determined, and the estimates and the scale of such an effect are considered.В статье представлены результаты наблюдений семи гамма-всплесков – GRB 130907A, GRB 140311B, GRB 140129B, GRB 160227A, GRB 120404A, GRB 110801A, GRB 120811C, полученные на телескопах-роботах глобальной сети МГУ «МАСТЕР». Полная автоматизация наблюдений позволила получить уникальные данные о свойствах раннего оптического излучения, сопровождавшего гамма-всплески. Выполнено сравнение данных в оптическом (МАСТЕР), рентгеновском (SWIFTX-rayTelescope (XRT)) и гамма (SWIFTBurstAlertTelescope (BAT)) диапазонах. На основании полученных данных выделены две группы, для которых определен механизм излучения. Также определено воздействие гамма-всплесков на биосферу Земли и рассмотрены оценки и масштаб такого влияния
ПРОИСХОЖДЕНИЕ И СТРОЕНИЕ НИЖНЕЙ КОРЫ ОКЕАНОВ И ЗАДУГОВЫХ МОРЕЙ: СВИДЕТЕЛЬСТВА ПО ВПАДИНЕ МАРКОВА (СРЕДИННО-АТЛАНТИЧЕСКИЙ ХРЕБЕТ) И ВОЙКАРСКОЙ ОФИОЛИТОВОЙ АССОЦИАЦИИ (ПОЛЯРНЫЙ УРАЛ)
Get PDFThe Markov Deep (the axial part of the slow-spreading Mid-Atlantic Ridge, 6°N, Sierra Leone oceanic core complex) and the Paleozoic Voikar ophiolite association (Polar Urals) formed in the back-arc sea conditions. In both cases, the lower crust of a close structure was formed on the basements composed ofdepleted peridotites of the ancient lithospheric mantle. The available data show that the composition of the lower crust of the oceans and back-arc seas is dominated by layeredmafic-ultramafic intrusions originating from the MORB melts, and suggest a similar asthenospheric source of magmas. Sills and dykes formed from other magma sources represent the second structural element of the lower oceanic crust: in case of the ocean, mainly ferrogabbroids originating from specific melts with the OIB involvement, and, in case of the back-sea sea, gabbro-norites of the supra-subduction calc-alkaline series. In both cases, the upper crust originates frombasaltic flows that occurred later and are associated with new episodes in the tectonic development. According to [Sharkov, 2012], the development of slow-spreading ridges takes place in discrete impulses and non-simultaneously along their entire length. Furthermore, oceanic core complexes (OCC) in their axial parts are the ridge segments, where spreading is resumed. At the OCC stage, newly formed basalt melts move upwards from the magma generation zone into fractures (dykes) through the lithospheric mantle, and the thickness of the lower crust is built up by sills. As spreading develops in this area, the crust becomes thicker from below due to underplating in form of large layered intrusions. The newly formed restites, in their turn, cause an increase in the lithospheric mantle thickness from below. Apparently, the lower crust formed in the back-arc seas according to a similar scenario, although complicated by the processes taking place in the subduction zone.На примере впадины Маркова (осевая часть медленно-спредингового Срединно-Атлантического хребта, 6° с.ш., внутренний океанический комплекс Сьерра-Леоне) и палеозойской Войкарской офиолитовой ассоциации (Полярный Урал), формировавшейся в условиях задугового моря, показано, что в обоих случаях нижняя кора имеет сходное строение и формировалась на фундаменте, сложенном деплетированными перидотитами древней литосферной мантии. Согласно имеющимся данным, ведущую роль в составе нижней коры океанов и задуговых морей играют расслоенные мафит-ультрамафитовые интрузивы, произошедшие из расплавов типа MORB, что предполагает сходный астеносферный источник магм. Вторым элементом строения нижней океанической коры являются силлы и дайки, образовавшиеся за счет других источников магм. В случае океана они сложены преимущественно феррогабброидами, произошедшими за счет специфических расплавов с участием OIB, а в задуговом море – габбро-норитами надсубдукционной известково-щелочной серии. Верхняя кора в обоих случаях образована более поздними излияниями базальтов, связанными с новыми эпизодами развития этих тектонических структур. Как было показано ранее [Sharkov, 2012], развитие медленно-спрединговых хребтов происходит дискретными пульсами и не одновременно по всей их длине. При этом внутренние океанические комплексы (ВОК) в их осевых частях как раз и представляют cобой сегменты хребта, где происходит возобновление спрединга. На стадии формирования ВОК новообразованный базальтовый расплав поднимается из зоны генерации магм по трещинам (дайкам) сквозь литосферную мантию и наращивает существующую нижнюю кору в форме силлов, а по мере развития на данном участке зоны спрединга - снизу, путем андерплейтинга в форме крупных расслоенных интрузивов; новообразованные реститы, в свою очередь, наращивают снизу литосферную мантию. Образование нижней коры в задуговых морях, по-видимому, происходило по сходному сценарию, но осложнялось процессами в зоне субдукции.
Глубинное геодинамическое состояние и его сопоставление с поверхностными геолого‐геофизическими параметрами вдоль субширотного разреза Евразии
Get PDFA cross‐sections of longitudinal (P) and transverse (S) wave anomalies (attribute δ(VP/VS)) is constructed along the sublatitudinal profile from the Atlantic Ocean to the Pacific Ocean across the regions of the latest Eurasian volcanism. It is correlated with surface geophysical parameters interpretable in terms of geodynamics: heat flow, seismicity and integrated conductivity of the lithosphere. All the volcanic groups are related to the negative anomalies of S‐ and P‐wave velocity variations at depths, which are observed in the eastern part of the profile from Central Asia to the Pacific Ocean to depths of 1000 km. Such anomalies correlate with the heat flow anomalies and are thus indica‐ tive of a deep source. The absence of deep roots in the western part of the profile from the Caspian to the Western Mediterranean suggests lateral extension of the anomalously ‘hot’ mantle from the Afar branch of the African super‐ plume. The groups of volcanic formations in the Baikal region and the Far East are spatially associated with heat flow anomalies that are three times higher than the background values. A correlation between intraplate volcanism and the lithosphere conductivity suggests the presence of positive anomalies in all volcanic clusters, despite the fact that their background values are considerably different. In the continental part, velocity anomalies are typical of all volcanic groups with positive conductivity anomalies. It is evidenced by seismic tomography that all the volcanic groups (ex‐ cept the Alpine‐Caucasian) have ‘hot’ roots in the upper mantle to depths of 1200 km. The highest maximum conduc‐ tivity values are typical of the zones wherein high intraplate seismicity is absent. Along the profile, there are several zones of high intraplate seismicity, which are separated by aseismic zones or plate boundaries. This suggest the influ‐ ence of the heated state of the mantle and the occurrence of zones of increased conductivity in the lithosphere.Проведено сопоставление разреза аномалий продольных (Р) и поперечных (S) волн, атрибута δ(VP/VS) вдоль субширотного профиля от Атлантического океана до Тихого по районам новейшего вулканизма Евразии с поверхностными геофизическими параметрами, имеющими геодинамическую интерпретацию: тепловым потоком, сейсмичностью и интегральной проводимостью литосферы. Все вулканические группы связаны с глубинными отрицательными аномалиями вариаций скоростей S‐волн или Р‐волн, которые в восточной части профиля от Средней Азии до Тихого океана отмечаются до глубин 1000 км и коррелируют с аномалиями теплового потока, указывая на глубинный тип источника. Отсутствие глубинных корней в западной части профиля от Каспия до Западного Средиземноморья свидетельствует о боковом продолжении аномальной «горячей» мантии от Афарской ветви Африканского суперплюма. Группы вулканических образований Байкальского региона и Дальнего Востока ассоциированы в пространстве с аномалиями теплового потока в три раза выше фоновых значений. Сопоставление внутриплитного вулканизма с проводимостью литосферы дает основание предполагать наличие положительных аномалий во всех вулканических кластерах, несмотря на сильно отличающиеся по уровню фоновые значения. В континентальной части разреза все вулканические группы с положительными аномалиями проводимости сопровождаются аномалиями скоростей. Все они, кроме Альпийско‐Кавказской, имеют в сейсмотомографическом отображении «горячие» корни в верхней мантии до глубин 1200 км. Наибольшие максимумы проводимости наблюдаются в зонах отсутствия сильной внутриплитной сейсмичности, которая вдоль профиля группируется в несколько зон, разделенных асейсмичными интервалами или границами плит. Это говорит о влиянии прогретого состояния мантии с формированием зон повышенной проводимости в литосфере.
ПРОГНОЗ ОБЛАСТЕЙ СЖАТИЯ И РАСТЯЖЕНИЯ В ГЕОЛОГИЧЕСКИХ СТРУКТУРАХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДАННЫХ ТОЛЬКО О СКОРОСТЯХ ПРОДОЛЬНЫХ ВОЛН В ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ СРЕДЕ
Get PDFThe article presents accurate solutions for the problem for two elastic half‐spaces with an arbitrary curvilinear interface. Our study shows that dilatation solutions (Poisson integrals) are dependent on neither an overall compression modulus nor the Poisson ratio, and depend only on the velocity of longitudinal waves. These specific solutions can be supplemented by general solutions for an incompressible elastic medium, and the boundary conditions of the rigid contact for the sum of the solutions can thus be satisfied. Relatively simple calculations make it possible to determine the divergence of the displacement field and reduce the entire problem solving process to a study of Poisson equations with a known divergence. Furthermore, predictions of volumetric compression or extension are important for geological investigations, since the zones characterized by reduced pressure rates may act as fluid attractors.Приведены точные решения упругой задачи для двух полупространств, разделенных произвольной криволинейной поверхностью. Показано, что частные решения для дилатации (интегралы Пуассона) не зависят ни от модуля всестороннего сжатия, ни от коэффициента Пуассона, а зависят только от скорости продольных волн. Эти частные решения могут быть дополнены общими решениями для несжимаемой упругой среды, и тем самым будут выполнены граничные условия жесткого контакта для суммы означенных решений. Возникает возможность сравнительно простыми вычислениями определить дивергенцию поля перемещений и свести всю задачу к исследованию уравнений типа Пуассона при известной дивергенции. Кроме того, сам прогноз объемного сжатия или растяжения имеет важное геологическое значение, так как зоны пониженного давления могут быть аттракторами флюидов
ГЛОБАЛЬНАЯ ЭНДОДРЕНАЖНАЯ СИСТЕМА: НЕКОТОРЫЕ ФЛЮИДОФИЗИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ ГЕОДИНАМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
Get PDFThe article presents the main results of more than forty-year studies of the hydrogeodeformation field. We have establish some new properties of lithospheric massifs, which are clearly detectable during the periods of fast geodynamic activation (FGeDA). These processes are contrastingly manifested within the planetary megastructure – the Global Endodrainage System (GEDS) of the Earth. The article discusses ideas about the conditions of formation, the specific features of functioning and the role of the asthenosphere as an essential element of the GEDS. It shows the dominant role of fluid processes that take place in the GEDS and provide the conditions for the ‘maturation’ of geodynamic catastrophes. The features of the formation of deformation disturbances and the dominant directions of the planetary migration of deformation impulses from the places of future catastrophic seismic events along the GEDS are considered. The regional hydrogeodeformation monitoring (HDGM) results give evidence of a close relationship between the lithospheric massifs in distant regions of the Earth: replica signals along the GDES length repeat an initial impulse originating from the area of a future seismic event. Attention is given to trigger effects that cause a seismic energy discharge at a large distance and, in some cases, can cause a cascade of earthquakes. It is proposed to create a HDGM system for monitoring of large seismic regions of the Earth.В статье рассматриваются основные результаты более чем сорокалетних исследований гидрогеодеформационного поля, которые позволили установить некоторые новые свойства литосферных толщ, особенно четко проявленные в периоды скоротечной геодинамической активизации. Эти процессы контрастно прослеживаются в пределах планетарной мегаструктуры – глобальной эндодренажной системы (ГЭДС) Земли. Предлагаются к обсуждению представления об условиях формирования, специфических особенностях функционирования и роли астеносферы как важнейшего элемента ГЭДС.Показана доминантная роль флюидных процессов, которые в пределах ГЭДС обеспечивают условия «созревания» геодинамических катастроф. Рассматриваются особенности формирования деформационных возмущений и господствующие направления планетарной миграции деформационных импульсов от мест будущей сейсмической катастрофы вдоль ГЭДС. Излагаются результаты регионального гидрогеодеформационного (ГГД) мониторинга, свидетельствующие о тесной связи литосферных массивов в удаленных друг от друга регионах Земли: сигналы-реплики вдоль протяженности ГЭДС повторяют первоначальный импульс, зародившийся в регионе будущего сейсмического события. Рассматриваются триггерные эффекты, вызывающие срыв сейсмической энергии на большом удалении и в некоторых случаях способные вызвать каскад землетрясений. Предлагается создание системы ГГД-мониторинга крупных сейсмоопасных регионов Земли
О генезисе Бачатского землетрясения 2013 года
Get PDFThe ML 6.1earthquake that occurred on June 18, 2013 in Kuzbass is the strongest seismic event related to mining operations in this region. Opinions about its genesis differ. On the one hand, its hypocenter and most aftershocks occurred directly underneath the Bachat open-pit mine, which suggests that this seismic event was due to anthropogenic impacts. On the other hand, the earthquake focus was located at a depth of several kilometers, which, according to some authors, argues against the anthropogenic factor– the technogenic change in the parameters of the stress field was insignificant againstthe lithostatic pressure and, especially, the rock strength (e.g. [Lovchikov, 2016]).Our study aims to discover and assess an impact ofthe mining operations in the near-surface areas of the crust, investigate whether the Bachat earthquake was caused by the mining operations, and clarify which processes in particularwere the most probable triggers of dynamic movement in the Bachat earthquake source. The probable geometrical parameters of the fault plane were estimated from the structural and tectonic conditions of the study area and the published locations of the aftershocks [Emanov et al., 2017]. It is established that seimic events of magnitudes similar to that of the Bachat earthquake cannot be caused by the overall anthropogenic load on the area, and it is unlikely that such a strong earthquake may occur due to the direct effects of seismic vibrations resulting from mass explosions during the mining operations. Our analytical models and numerical simulations, as well as the analysis of seismological observation data show that the most probable factor that initiated dynamic movements in the earthquake source wasthe extraction of the huge rock volume and its transportation from theBachat open-pit mine. It should be noted that the size of the zone, wherein the geomechanical initiation criteria are met, is considerably larger than the critical size of a nucleation zone for a M 6 earthquake. However, open-pit mining operations can hardly affect the localization of strong earthquakesources. Mining operations can only trigger a seismic event that has been already prepared by the natural evolution of the crust.Землетрясение с магнитудой ML=6.1, произошедшее в Кузбассе 18.06.2013 г., – самое крупное сейсмическое событие, связанное с горными работами. Мнения о его генезисе расходятся. С одной стороны, расположение гипоцентра и большинства афтершоков непосредственно под карьером наводит на мысль о техногенной природе события. С другой стороны, очаг располагался на глубине нескольких километров, что, по мнению ряда авторов, свидетельствует против этого предположения из-за незначительной величины техногенного изменения параметров поля напряжений по сравнению с литостатическим давлением и, тем более, с прочностью породы [Lovchikov, 2016; и др.] В настоящей работе предпринята попытка разобраться, в какой мере горные работы в приповерхностных областях коры способны стать причиной крупного землетрясения и какие именно процессы могут оказаться наиболее вероятным триггером динамической подвижки в очаге Бачатского землетрясения. Вероятные геометрические параметры плоскости разрыва получены в ходе анализа структурно-тектонической обстановки региона и опубликованных сведений о местоположении афтершоков [Emanovetal., 2017]. Показано, что инициирование событий такого размера общим уровнем антропогенной нагрузки на регион или непосредственным воздействием сейсмических колебаний от массовых взрывов маловероятно. В результате использования аналитического и численного моделирования, а также анализа данных сейсмологических наблюдений удалось продемонстрировать, что наиболее вероятным фактором инициирования динамической подвижки в очаге является извлечение и перемещение горной породы из карьера такого масштаба, как Бачатский. Следует отметить, что размер зоны, в которой выполняются геомеханические критерии инициирования, существенно больше критического размера зоны нуклеации для землетрясений с магнитудой M~6. При этом открытые горные работы едва ли влияют на локализацию очагов крупных землетрясений: они способны только приблизить момент события, уже подготовленного естественной эволюцией коры.
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ФОРМИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ЭПИПЛАТФОРМЕННЫХ ОРОГЕНОВ
Get PDFThe sources of the natural stress-strain state (SSS) of epiplatform orogens are investigated by tectonophysical methods based on seismological data. According to the available data, the horizontal axes of the main deviatoric extension are dominant in depressions, while in the ridges of the orogens, the axes of the main deviatorial compression are dominant.Our comparative analysis is focused on SSS of the orogenic crust. It is generally accepted that the sources of such SSS are geodynamic processes, including the pressure on the Eurasian Plate from the Indian Plate, and the small-scale thermogravitational asthenospheric convection. In the mathematical (analytical) simulation technique used in our study, the main criterion for the correctness of models in terms of tectonophysics is the correspondence between the orientation pattern of the principal stress tensor axes in the crust model to the natural data. According to Model I, the lithospheric SSS under lateral compression is less consistent with the sought-for SSS. Model II also gives the results that do not fully correspond to the stress data from tectonophysical reconstructions. However, additional analysis suggests that asthenospheric convection is a more promising (from the point of view of tectonophysics) geodynamic process for explaining epiplatform orogenesis. In our opinion, more complex and probably non-analytical mathematical models should consider this source of loading of the lithosphere as one of the most significant factors in the formation of the orogenic crust SSS in Central Asia.Рассматривается вопрос об источниках формирования природного напряженно-деформированного состояния (НДС) эпиплатформенных орогенов, исследуемого тектонофизическими методами на основе сейсмологических данных. Такого рода данные свидетельствуют о преобладании горизонтальной ориентации осей главного девиаторного растяжения во впадинах и осей главного девиаторного сжатия в хребтах орогенов. Проводится сравнительный анализ НДС коры орогена, источником которого выступают «общепринятые» геодинамические процессы: давление на Евразийскую плиту со стороны Индийской и действие мелкомасштабной термогравитационной астеносферной конвекции. Исследование проводилось методом математического (аналитического) моделирования, основным критерием тектонофизической корректности модели считалось соответствие распределения ориентаций главных осей тензора напряжений в коровой части моделей природным данным. Моделирование показало, что НДС литосферы, формирующееся в обстановке латерального сжатия, менее соответствует искомому. Вторая модель также показала результаты, не вполне соответствующие данным тектонофизической реконструкции напряжений. Однако дополнительный анализ позволил установить, что астеносферная конвекция является более перспективным, с точки зрения тектонофизики, геодинамическим процессом для объяснения эпиплатформенного орогенеза. Мы считаем, что в рамках более сложных и, вероятно, неаналитических математических моделей этот источник нагружения литосферы должен рассматриваться как один из наиболее существенных факторов формирования НДС коры орогенов Центральной Азии