Geodynamics & Tectonophysics (E-Journal) / Геодинамика и тектонофизика
Not a member yet
725 research outputs found
Sort by
MAIN STAGES OF CONTINENTAL CRUST FORMATION IN THE WESTERN ALDAN SHIELD: CONSTRAINTS FROM SM-ND ISOTOPE SYSTEMATICS OF CENOZOIC SANDS IN THE CHARA AND TOKKA BASINS
Get PDFPrevious geochronological and Sm-Nd isotopegeochemical studies have identified the main stages of the Precambrian continental crust formation in the central and eastern parts of the Aldan Shield [Kotov et al., 2006], while its western part (Chara-Olekma Geoblock) has not been adequately investigated yet in this respect.Previous geochronological and Sm-Nd isotopegeochemical studies have identified the main stages of the Precambrian continental crust formation in the central and eastern parts of the Aldan Shield [Kotov et al., 2006], while its western part (Chara-Olekma Geoblock) has not been adequately investigated yet in this respect
ГЕОЛОГИЯ И ГЕОХИМИЯ СИНПЛУТОНИЧЕСКИХ ДАЕК В ЧЕЛЯБИНСКОМ ГРАНИТОИДНОМ МАССИВЕ (ЮЖНЫЙ УРАЛ)
Get PDFWe present the results of geological, petro‐geochemical and mineralogical studies of synplutonic intrusive formations in the Chelyabinsk granitoid massif, South Urals. Numerous synplutonic intrusions in the study area are in early phases, composed of quartz diorites and granodiorites of the Late Devonian – Early Carboniferous. Such intru‐ sions are represented by a bimodal series of rocks from gabbro‐diorite to plagioleic granite. Both the mafic and salic members of the series form separate independent dykes and, jointly, compose the dyke bodies of complex structures. With respect to the relationships with host rocks, two types of the studied dykes are distinguished: (1) ‘classical’ synplutonic dykes with monolithic bodies that are split along strike by the enclosing granodiorite into separate frag‐ ments; and (2) ‘post‐granite’ dykes that clearly break through the host quartz diorites and granodiorites that are older that the dykes, but show similar isotope ages: the U‐Pb‐Shrimp ages of zircon in the samples taken from the dyke and the host quartz diorite are 362±4 и 358±5 Ma, respectively. The first group includes the dyke of melanocratic diorite, the second – granitoid dykes and dykes of gabbro‐diorites and diorites. The intrusion of acid rocks preceded the basites and was completed after their formation. As a result of the nearly simultaneous intrusion of both, the dykes of complex structures were formed. The material compositions of mafic rocks in these two groups are significantly dif‐ ferent. The ‘post‐granite’ dioritoids are moderately alkaline. Melanodiorite in the synplutonic dyke belongs to normal alkaline rocks. It has a very high content of MgO (12.5 mass %) and is sharply enriched with chromium (~700 ppm vs. 100–350 ppm in the ‘post‐granite’ dykes). It is thus closer to sanukitoids. The acid ‘post‐granite’ dykes vary in compo‐ sition from plagoleic granite and adamellite to tonalite. They are normal‐alkaline. Their chemical compositions often do not correspond to cotectic ones. The dioritoids have nearly zero values of ɛNd (from +1 to –2), and the values of (87Sr/86Sr)I vary from 0.70485 to 0.70571. The granitoids are typically characterized by negative values of ɛNd (from –2 to –5) and, generally, more radiogenic strontium ((87Sr/86Sr)i=0.70517–0.70567). The established isotopic com‐ positions of Nd and Sr in the synplutonic dykes of the Chelyabinsk Massif give evidence of different sources for the coexisting salic and mafic melts, but do not fit a model of simple mixing of the two components. Приводятся результаты геологического, петролого‐геохимического и минералогического изучения синплутонических интрузивных образований в Челябинском гранитоидном массиве на Южном Урале. Синплутонические интрузии в Челябинском массиве распространены в его ранних фазах, сложенных кварцевыми диоритами и гранодиоритами позднедевонско‐раннекаменноугольного возраста, и представлены бимодальной серией пород от габбро‐диорита до плагиолейкогранита. И мафические, и салические члены серии как слагают отдельные самостоятельные дайки, так и совместно образуют дайковые тела сложного строения. На основании взаимоотношений с вмещающими породами выделяется две группы даек: 1) «классическая» синплутоническая дайка, монолитное тело которой по простиранию разделяется на отдельные фрагменты вмещающим гранодиоритом; 2) «постгранитные» дайки, отчетливо прорывающие вмещающие кварцевые диориты и гранодиориты, более поздние по отношению к ним, но изотопно одновозрастные с ними: U‐Pb‐Shrimp возраст циркона из материала дайки и вмещающего кварцевого диорита составляет 362±4 и 358±5 млн лет соответственно. К первой группе относится дайка меланократового диорита, ко второй – гранитоидные дайки и дайки габбро‐диоритов и диоритов. Внедрение кислых пород предшествует базитам, а завершается после них, при близко‐одновременном внедрении тех и других образуются дайки сложного строения. Вещественный состав мафических пород выделенных групп существенно различен. «Постгранитные» диоритоиды относятся к умереннощелочным, а меланодиорит синплутонической дайки – к нормально‐щелочным породам. Для последнего характерны очень высокие содержания MgO (12.5 мас. %) и резкое обогащение хромом (~700 ppm против 100–350 ppm в постгранитных дайках), что сближает его с санукитоидами. Кислые постгранитные дайки по составу варьируются от плагиолейкогранита и адамеллита до тоналита и являются нормально‐щелочными. Валовый химический состав их часто не отвечает котектическому. Диоритоиды характеризуются близкими к «0» значениями ɛNd (от +1 до –2) и вариациями значений (87Sr/86Sr)i от 0.70485 до 0.70571. Для гранитоидов типичны отрицательные величины ɛNd (от –2 до –5) и, в целом, более радиогенный стронций ((87Sr/86Sr)i=0.70517–0.70567). Имеющиеся данные об изотопном составе Nd и Sr в синплутонических дайках Челябинского массива свидетельствуют о разных источниках сосуще‐ ствующих салических и мафических расплавов, но при этом не отвечают простой модели смешения двух компонентов
PETROGRAPHY AND MINERALOGY OF RETROGRADE METAPERIDOTITES FROM ALAG KHADNY ACCRETIONARY WEDGE (SW MONGOLIA): FLUID MODIFICATION IN SUPRASUBDUCTION ZONE
Get PDFThe Main Mongolian Lineament (MML) separates northern “Caledonian” tectonic province from southern “Hercynian” in SW part of Mongolia of the Central Asian Orogenic Belt (CAOB). The position of Eastern part of MML is widely discussed at recent time, since, this is an important for reconstruction of geodynamic evolution of this region. Some researchers suggest that ophiolite from the Erdene Uul and Maykhan Tsakhir Uul mountain ranges are Eastern part of an ophiolitic nappe system thrust northwards over the Dzabkhan-Baydrag continent, namely the Khantaishir and the Dariv ophiolites [Štípská et al., 2010; Buriánek et al., 2017]. Others have a different view, they suggest that investigated ophiolites refers to Gobi-Altai ophiolite system (523±5 – 518±6 Ma), which likely formed in front of the Gobi Altai microcontinent by initiation of a new southdipping subduction zone following arc–microcontinent collision in Northwest Mongolia [Jian et al., 2014]. However, ophiolites of this critical region of Mongolian the CAOB have not been investigated in detail.The Main Mongolian Lineament (MML) separates northern “Caledonian” tectonic province from southern “Hercynian” in SW part of Mongolia of the Central Asian Orogenic Belt (CAOB). The position of Eastern part of MML is widely discussed at recent time, since, this is an important for reconstruction of geodynamic evolution of this region. Some researchers suggest that ophiolite from the Erdene Uul and Maykhan Tsakhir Uul mountain ranges are Eastern part of an ophiolitic nappe system thrust northwards over the Dzabkhan-Baydrag continent, namely the Khantaishir and the Dariv ophiolites [Štípská et al., 2010; Buriánek et al., 2017]. Others have a different view, they suggest that investigated ophiolites refers to Gobi-Altai ophiolite system (523±5 – 518±6 Ma), which likely formed in front of the Gobi Altai microcontinent by initiation of a new southdipping subduction zone following arc–microcontinent collision in Northwest Mongolia [Jian et al., 2014]. However, ophiolites of this critical region of Mongolian the CAOB have not been investigated in detail
COMPARISON OF DEEP CRUSTAL COMPOSITIONS BETWEEN THE QINLING-DABIE OROGEN (CHINA) AND CENTRAL ASIAN OROGENIC BELT AND IMPLICATIONS FOR UNDERSTANDING ACCRETIONARY AND COLLISIONAL OROGENIC PROCESSES
Get PDFIt is generally considered that there are different continental compositions between a subductional– collisional and an accretionary orogen, however, what are the differences and how to identify them has not been well understood. This study attempts to discuss this problem by comparing Nd isotopic compositions of granitoids in the Qinling-Dabie orogen, a typical subductional-collisional orogen, with those in southwestern segment of the Central Asian Orogenic Belt (CAOB), the world's largest phanerozoic accretionary orogenic belt.It is generally considered that there are different continental compositions between a subductional– collisional and an accretionary orogen, however, what are the differences and how to identify them has not been well understood. This study attempts to discuss this problem by comparing Nd isotopic compositions of granitoids in the Qinling-Dabie orogen, a typical subductional-collisional orogen, with those in southwestern segment of the Central Asian Orogenic Belt (CAOB), the world's largest phanerozoic accretionary orogenic belt
ЦИФРОВАЯ КАРТА РАЗЛОМОВ ДЛЯ ПЛИОЦЕН‐ЧЕТВЕРТИЧНОГО ЭТАПА РАЗВИТИЯ ЗЕМНОЙ КОРЫ ЮГА ВОСТОЧНОЙ СИБИРИ И СОПРЕДЕЛЬНОЙ ТЕРРИТОРИИ СЕВЕРНОЙ МОНГОЛИИ
Get PDFIntroduction. Studying and mapping of faults in the Earth’s crust is one of the priority objectives in struc‐ tural geology and tectonophysics. Generally, faults are associated with mineral deposits, thermal springs and earth‐ quakes, and fault zones are areas of the most dangerous geological processes and various geophysical anomalies. In this regard, digital maps and databases on faults and fault zones are highly demanded both for science and practical applications. This paper presents a new digital map of the southern East Siberia and the adjacent Northern Mongolia, which shows faults in the crust which were active in the Pliocene‐Quaternary. The map covers the territory between 96–124°E to 49–58°N. An annex to this paper contains files with geospatial data on the mapped faults.The input data, and their synthesis. We consolidated the database on faults active in the Pliocene‐Quaternary stage of the crust development and mapped the faults on the basis of digital elevation models SRTM 90 m [Consortium for Spatial Information, 2004], space images from Landsat series satellites (Google Earth), electronic bathymetry data on Lake Baikal [Sherstyankin et al., 2006], topographic maps (1:200000 scale), regional and global earthquake cata‐ logs, as well as the publications and maps based on the earlier studies of active tectonics and earthquake traces with the use of the ActiveTectonics Information System developed by the research team lead by the author of this paper [Lunina et al., 2014b]. For the major part of the southern East Siberia, we collected and processed our field observa‐ tion data on faults and related deformation features (Fig. 1). The geographic locations of the faults were mapped with the use of MapInfo GIS. The precise detection of tectonic faults, topographically represented by river lineaments and benching, was ensured by the synthesis of cartographic, literature and field materials. A significant number of the detected lineaments, that were not confirmed by any data due to the poor knowledge of some regions in the southern East Siberia and the adjacent territories, are included in the database with a special mark and shown on the map as inferred faults.Results and discussion. The digital map (Fig. 2) shows 1678 faults composed of 2315 segments, including 1097 true, and 1218 inferred ones, identified by the fault strike changes or fragmentation. Using the consolidated fault da‐ tabase, we constructed maps showing fault segments differing in the degree of activity (Fig. 3), displacement types (Fig. 4 and 7), and ages of the last activations (Fig. 8). Besides, we constructed a map of seismically active faults that can generate M≥5.5 earthquakes. The analysis of the thematic maps of faults gives grounds to conclusions that have been either partly supported or controversial, yet now are based on the factual justification of the faults in the Ac‐ tiveTectonics Information System database. It is shown that the Baikal rift zone is bordered in the southwest by the Busiyngol basin and the West Belino‐Busiyngol fault, and in the northeast by the Olyokma and Nyukzha faults located in the basins of the same‐name rivers. In the areas located westward and eastward of these boundaries, the rift re‐ gime (crustal stretching, extension with strike‐slip faulting, and shearing) is abruptly changed to transpression. In general, similar activation features are typical of the southern East Siberia in the Holocene and the present time. Such features include seismogenic activation episodes when mainly the faults of the NE–SW and sublatitudinal strike are renovated – normal faults, left‐lateral normal faults with a strike‐slip component, left‐lateral strike‐slip faults, left‐ lateral strike‐slip faults with a normal component, and left‐lateral strike‐slip faults with a reverse component. The NE‐ striking faults are insignificant to the west of 98° meridian.Conclusion. The digital fault map (Fig. 2) and the thematic maps (Fig. 3, 4, 7, 8 and 9) can be used as a tectonic ba‐ sis for the synthesis of geological, geophysical, hydrogeological and geodetic data in studies aimed at forecasting of hazardous endogenic and exogenic geological processes. The undoubted advantage of this digital fault map over other regional fault maps is its integrated mapping framework that consolidates a large amount of data (collected mostly by the Siberian scientists) in the uniform information space. Newly gathered data can be input in the map’s database that is available for off‐line viewing on html‐pages.Введение. Изучение и картирование разломов земной коры – одна из приоритетных задач структурной геологии и тектонофизики. С разломами связаны месторождения полезных ископаемых, термальные источники и землетрясения. В их зонах наиболее проявлены опасные геологические процессы и различные геофизические аномалии. В связи с этим существует огромная потребность в картах и базах данных разломов, выполненных в цифровом виде и удобных для применения в различных областях. В статье представлены новая карта и база данных разломов для плиоцен‐четвертичного этапа активизации земной коры юга Восточной Сибири и сопредельной территории Северной Монголии в рамках координат 96–124° в.д. и 49–58° с.ш. с возможностью использования геопространственных данных о разломах, прилагаемых к статье в виде дополнительных файлов.Исходные материалы и их синтез. Для составления карты и сопутствующей базы данных разломов, активных на плиоцен‐четвертичном этапе развития земной коры, использованы цифровые модели рельефа SRTM 90 м [Consortium for Spatial Information, 2004], космические снимки со спутников серии «Landsat» (Google Earth), электронная батиметрия оз. Байкал [Sherstyankin et al., 2006], топографические основы масштаба 1:200000, региональный и мировые каталоги землетрясений, а также литературный и картографический материал по предшествующему изучению активной тектоники и следов землетрясений, представленный в информационной системе «ActiveTectonics», разработанной под руководством автора статьи [Lunina et al., 2014b]. Для значительной территории юга Восточной Сибири собраны и обработаны полевые данные о разрывных нарушениях и сопутствующих деформациях (рис. 1). Составление карты на основе ГИС MapInfo обеспечило точную географическую привязку разломов, а синтез различных картографических, литературных и полевых материалов – достоверность выделенных тектонических нарушений, проявляющихся на топоосновах речными линеаментами и уступами. Значительное число выделенных линеаментов, не подтвержденных какими‐либо данными вследствие слабой изученности некоторых участков юга Восточной Сибири и сопредельных территорий, нашли свое отражение на карте в качестве предполагаемых разломов с особой отметкой в базе данных.Результаты и их обсуждение. Цифровая карта на описываемую территорию включает 1678 разломов, состоящих из 2315 сегментов (рис. 2), которые выделяются на основании изменения простирания разлома или его разделения на отдельные фрагменты. Среди разломных сегментов 1097 являются достоверными, 1218 – предполагаемыми. На основе сопутствующей базы данных были построены карты, на которых разломные сегменты разделены по степени активности (рис. 3), типу смещений (рис. 4 и 7) и возрасту последней активизации (рис. 8). Кроме того, составлена карта сейсмоактивных разломов, способных генерировать землетрясения с M≥5.5. Анализ тематических карт разломов позволил сделать ряд заключений, которые отчасти были известны или спорны, но сейчас имеют под собой фактологическую основу в виде обоснования характеристик разломов в базе данных информационной системы «ActiveTectonics». Показано, что юго‐западная граница Байкальской рифтовой зоны проходит вдоль Бусийнгольской впадины и Западного Белино‐Бусийнгольского разлома, северо‐восточная – вдоль Олёкминского и Нюкжинского разломов, расположенных в бассейнах одноименных рек. Западнее и восточнее указанных тектонических границ происходит резкая смена рифтового режима развития, который может характеризоваться растяжением, растяжением со сдвигом и сдвигом (при условии их закономерного соседства в пространстве), на транспрессионный. Для голоцена и настоящего времени для юга Восточной Сибири в целом характерны единые особенности активизации, в том числе и сейсмогенной, когда обновляются преимущественно разломы СВ–ЮЗ и субширотного простирания, к которым относятся сбросы, левые сдвиго‐сбросы, левые сдвиги, левые сбросо‐сдвиги, левые взбросо‐сдвиги. Западнее меридиана 98° северо‐восточные разломы перестают быть значимыми.Заключение. Представленные базовая (рис. 2) и тематические карты (рис. 3, 4, 7–9) разломов в цифровом виде могут быть использованы как тектонические основы для обобщения геологических, геофизических, гидрогеологических и геодезических данных в целях прогнозирования опасных эндогенных и экзогенных геологических процессов. Безусловным преимуществом базовой карты перед другими региональными картами разломов является ее комплексная основа, объединяющая большое количество данных, собранных в основном сибирскими учеными и объединенных в едином информационном пространстве. Карта сопровождается базой данных, которая может пополняться при получении новой информации и просматриваться на html‐страницах в режиме off‐line
ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОРОДООБРАЗУЮЩИХ ОКСИДОВ α-Al2O3, Cr2O3, α-Fe2O3 И Fe3O4 ПРИ УСЛОВИЯХ ВЫСОКИХ ТЕМПЕРАТУР И ДАВЛЕНИЙ
Get PDFEquations of state of corundum (α-Al2O3), eskolaite (Cr2O3), hematite (α-Fe2O3), and magnetite (Fe3O4) are constructed based on the Helmholtz free energy by simultaneous optimization of ultrasonic, X-ray diffraction, dilatometric, and thermochemical measurements. The magnetic contribution to Cr2O3, α-Fe2O3, and Fe3O4 Helmholtz free energy was determined via the A.T. Dinsdale model [Dinsdale, 1991]. The calculated thermodynamic properties of rock-forming oxides of aluminum, chromium, and iron are in good agreement with the reference data and experimental measurements at room pressure, as well as with P-V-T measurements at high temperatures and pressures. Thermodynamic functions (x, α, S, CP, CV, KT, KS, γth, G) of corundum, eskolaite, hematite, and magnetite are calculated at different pressures (up to 80, 70, 50 and 20 GPa, respectively) and temperatures (up to 2000 K), and the results are tabulated. The calculated Gibbs energy of rock-forming oxides can be used to construct the phase diagrams of mineral systems, which include the oxides under the conditions of the Earth’s mantle.На основе свободной энергии Гельмгольца построены уравнения состояния корунда (α-Al2O3), эсколаита (Cr2O3), гематита (α-Fe2O3) и магнетита (Fe3O4) путем одновременной оптимизации ультразвуковых, рентгеновских, дилатометрических данных и термохимических измерений теплоемкости при атмосферном давлении и при повышенных температурах и давлениях. Магнитный вклад в свободную энергию Гельмгольца для Cr2O3, α-Fe2O3 и Fe3O4 определен с помощью модели A.T. Динсдала [Dinsdale, 1991]. Предложенный подход к построению уравнений состояния хорошо описывает λ-видную аномалию в теплоемкостях эсколаита, гематита и магнетита, которая связана с изменением магнитных свойств. Полная термодинамическая модель уравнений состояния α-Al2O3, Cr2O3, α-Fe2O3 и Fe3O4 содержит группу из семи фиксированных параметров и группу из девяти подгоночных параметров, значения которых определяются методом наименьших квадратов. Рассчитанные термодинамические функции породообразующих оксидов алюминия, хрома и железа хорошо согласуются со справочными данными и экспериментальными измерениями при атмосферном давлении, а также с современными P-V-T измерениями в алмазных наковальнях и многопуансонных аппаратах высокого давления. Приведена табуляция термодинамических функций (объем, коэффициент термического расширения, изобарная и изохорная теплоемкость, энтропия, адиабатический и изотермиче- ский модули сжатия, термодинамический параметр Грюнейзена и энергия Гиббса) корунда, эсколаита, гематита и магнетита до температуры 2000 K при разных давлениях (до 80, 70, 50 и 20 ГПа, соответственно). Таким образом, полученные уравнения состояния уточняют термодинамику оксидных фаз от стандартных условий до температур и давлений, соответствующих условиям мантии Земли. Рассчитанная энергия Гиббса породообразующих оксидов алюминия, хрома и железа может быть использована для построения фазовых диаграмм минеральных систем с их участием, имеющих принципиальное значение для интерпретации глобальных и промежуточных границ в земной мантии
МЕХАНИЗМЫ ОЧАГОВ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ И ПОЛЕ НАПРЯЖЕНИЙ МОНГОЛИИ И ПРИЛЕГАЮЩИХ ТЕРРИТОРИЙ
Get PDFWe have compiled and analyzed earthquake focal solutions for the territory of Mongolia and its surroundings in order to reveal a spatial variability of stress orientation and stress regimes of the crust. According to the stress inversion results, the SHmax is turning from W-E in the eastern Mongolia to SW-NE in the Gobi Altay and the central Mongolia, and then to S-N in the western part of the region. Comparison with data derived from GPS measurements shows that directions of the strain axes revealed by the geodetic and seismological observations are generally consistent. A contradiction is found for the Bolnai zone where results of GPS estimation indicate the predominance of extension (in the SE-NW direction), whereas earthquake data for the longer period of seismic observations reveal compression. Compression in this zone is mainly due to the Tsetserleg-Bolnai earthquakes contribution; however, a part of the recent data on focal mechanisms fits an extensional stress field with the NNW orientated extension axis. These data are in accordance with some published works which suggest a transtensive field from some structural geology studies in the eastern part of the Bolnai zone.The paper is supplemented with a list of M≥4.5 earthquake fault plane solutions and unpublished focal mechanisms for some M≤4.5 earthquakes of the northern Mongolia and the southern Baikal region.Введение. Механизмы очагов землетрясений наряду с геодезическими и другими данными служат источником информации о напряженно-деформированном состоянии земной коры. Задачи оценки тектонического режима и скорости деформирования особенно актуальны для внутриплитных областей, характеризующихся высоким уровнем сейсмичности. Одной из таких областей является Монголия, на территории которой известны землетрясения с М=8.0 (рис. 1). В представляемой работе собраны и проанализированы механизмы очагов землетрясений с M≥4.5 с целью проследить пространственную изменчивость поля напряжений земной коры. Данные. Опубликованные данные о фокальных решениях можно разделить на две группы в зависимости от применяемых для их определения методов. К первой группе относятся механизмы, полученные моделированием волновых форм на удаленных и региональных станциях. Вторая группа решений получена при использовании метода полярности первых вступлений волн. Данный метод широко применялся для умеренной силы землетрясений северной части Монголии и Южной Сибири, что обусловлено более плотным покрытием этого региона сейсмостанциями. Используемые для анализа в данной работе решения представлены в таблице (в разделе «Дополнительные материалы») и на карте (рис. 2). Методы. Для инверсии поля напряжений использовались два подхода. Для землетрясений основных сейсмических зон (Болнай, Гобийский Алтай, Могод и т.д.) применялась программа Win-Tensor [Delvaux, Sperner, 2003], в которой реализован метод right dihedra [Angelier, 1984]. Для получения более сглаженной по всей территории картины ориентации осей напряжений использовалась программа SATSI [Hardebeck, Michael, 2006], минимизирующая разницу между соседними «индивидуальными» стресс-тензорами для сейсмоактивных областей. Для более корректного сравнения сейсмологических данных с результатами GPS-измерений и визуализации сейсмотектонических деформаций представлены стереограммы средних фокальных механизмов [Nikitin, Yunga, 1977; Yunga, 1990]. Результаты. Полученные результаты показывают, что фокальные решения землетрясений южной, западной и восточной части Монголии однородны и представлены главным образом сдвиговыми и взбросовыми подвижками в очагах. Большим разнообразием кинематических типов разрывов характеризуется территория к северу от Болнайского разлома. Для непосредственно Болнайской зоны не удалось получить единого стресс-тензора. Выборка разделилась на главные толчки (Болнайское и Цэцэрлэгское землетрясения 1905 г.), состоящие из субисточников, и события, зарегистрированные в период инструментальных наблюдений. Последние показывают наличие в выборке решений, удовлетворяющих режиму растяжения. В целом, наблюдается изменение ориентации оси SHmax от направления Ю-С в западной части Монголии до ЮЗ-СВ в Гобийском Алтае и в центральной части страны и до широтного направления в Восточной Монголии. Обсуждение результатов. Очевидно, что основные характеристики поля напряжений на представленной территории уже выявлены и описаны в предшествующих работах [Zhalkovskii et al., 1995; Petit et al., 1996; Delvaux et al., 1998; Melnikova et al., 2004; Melnikova, Radziminovich, 2005; San’kov et al., 2005; Gol’din, Kuchai, 2007; Radziminovich et al., 2007; Parfeevets, San’kov, 2010; San’kov et al., 2011; Parfeevets, San’kov, 2012; Rebetsky et al., 2013; Tataurova et al., 2014; Kuchai, Kozina, 2015; Karagianni et al., 2015; и др.]. Все увеличивающийся объем новых данных, с одной стороны, подтверждает сделанные ранее выводы, а с другой – позволяет выявить некоторые детали. Результаты, полученные по сейсмологическим данным, согласуются с данными, полученными в ходе геолого-структурных работ [Parfeevets, Sankov, 2012] и GPS-измерений [Calais et al., 2003; Loukhnev et al., 2010]. Выделяется Болнайская зона, которая по геодезическим расчетам характеризуется деформацией удлинения земной коры или растяжением. Выше отмечалось, что часть фокальных механизмов соответствует такому полю напряжений. Более того, замеры трещиноватости также приводят авторов [Parfeevets, Sankov, 2012] к выводу о режиме транстенсии в восточной части Болнайской зоны, связанном, вероятно, с дивергенцией Евразийской и Амурской плит [Petit, Fournier, 2005]. Характер изменений сейсмотектонических деформаций в этом районе позволил авторам работы [Kuchai, Kozina, 2015] выделить, хоть и в широких пределах, границу Амурской плиты. По данным о землетрясениях с M≥7.0 была рассчитана скорость деформации по формуле Кострова (табл. 2). Для временного интервала в 100 лет она составила 1.12×1020 N m yr–1, что является высоким значением для внутриконтинентальных областей по сравнению с модельными значениями [Holt et al., 1995, 2000]. Очевидно, это связано с сильнейшими землетрясениями региона, произошедшими на протяжении небольшого интервала времени. Заключение. Карта фокальных механизмов и результаты инверсии поля тектонических напряжений могут быть полезны при сейсмотектоническом и геодинамическом анализе Центральной Азии. В разделе «Дополнительные материалы» приведена компиляционная таблица механизмов очагов землетрясений с M≥4.5 и ранее неопубликованные механизмы очагов землетрясений Северной Монголии и Южного Прибайкалья с M≤4.5
НЕОТЕКТОНИКА ОХОТСКОГО МОРЯ
Get PDFThe analysis of the neotectonic structure of the region is usually accompanied by the compilation of neotec‐ tonic maps and schemes. Models of the summit surface serve as the initial material for compiling different‐scale neo‐ tectonic maps and schemes [Ufimtsev, 1984].The summit surface is one of the main properties of the Earth's recent topography (including the land surface and sea bottom) and represents an ideal surface connecting the maximal heights of the present‐day relief of different geo‐ morphologic levels. The universal development of the summit surface allows in to be used for revealing and studying the neotectonic structural elements both on land and seas.When compiling the structural – neotectonic map of the Sea of Okhotsk (Fig. 2), we accepted the polygenetic poly‐ chronous “summit” surface of the sea bottom shown by the isobaths relative to the present‐day sea level as the prima‐ ry (“structural”) one. The map is largely based on data from the bathymetric maps and represents, in fast, a static model of neotectonics. The structural‐neotectonic map served as a basis for compiling the scheme of the principal neotectonic structural elements of the studied region (Fig. 3).For clarifying the formation history of the neotectonic structural elements, we compared their present‐day spatial position relative paleogeographical schemes of the lithophysical complexes (LC), which are united into four regional seismostratigraphic complexes (RSSC) corresponding to the following time intervals: RSSC I to K2–P1‐2; RSSC II to P3–N11; RSSC III to N11‐2; RSSC IV to N13–N2 [Sergeyev, 2006], besides showed general characteristic of the paleo‐ geographical settings that controlled the accumulation of different lithophysical complexes (Fig. 4).Модели вершинной поверхности являются одним из основных исходных материалов для построения неотектонических карт и схем различных масштабов [Ufimtsev, 1984]. При построении структурно‐неотектонической карты Охотского моря (рис. 1, 2) в качестве исходной («структурной») поверхности принята полигенетическая, полихронная «вершинная» поверхность морского дна, отраженная на карте в виде изолиний глубин относительно современного уровня моря. Карта составлена преимущественно по батиметрическим данным и в основе своей представляет статическую модель неотектоники. На основании структурно‐неотектонической карты составлена схема основных неотектонических структурных элементов (рис. 3).С целью реконструкции эволюции неотектонических структурных элементов проведено сопоставление их современного пространственного положения относительно палеогеографических схем литофизических комплексов (ЛК), объединенных в четыре региональных сейсмостратиграфических комплекса (РССК), соответствующих следующим временным интервалам: РССК I (K2–P1‐2), РССК II (P3–N11), РССК III (N11‐2) и РССК IV (N13–N2) [Sergeyev, 2006], при этом показано, при каких палеогеографических условиях происходило осадконакопление различных литофизических комплексов (рис. 4)
ВЕРОЯТНОСТЬ СИЛЬНЫХ (М≥7.5) ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ В ЗОНАХ РАЗЛОМОВ ЦЕНТРАЛЬНОЙ АЗИИ (ТЕКТОНОФИЗИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ)
Get PDFBased on the data on seismically active faults of Central Asia, the authors apply the Gutenberg‐Richter law to study regularities of seismicity in large seismically active fault zones. Cumulative recurrence plots are constructed for earthquakes recorded only in the areas of active dynamic influence of the specified faults. Special attention is paid to changes in slope angles of the recurrence plots at the transition to the area of strong magnitudes. It is noted that the right‐side end of the plot (i.e. distribution tail) becomes steeper or less steep relative to the main distribution for small magnitudes. The degree of non‐linearity and the forms of the recurrence plot tail are used to rank the faults of Central Asia by potential relative seismic hazard. It is shown that the highest seismic hazard is associated with the faults that control earthquakes with magnitudes M≥7.5, which recurrence plots show a trend to decrease the slope angle of the regression line in the area of strong magnitudes. It is highly probable that such earthquakes may reoccur in the fault zones in the next 50–100 years.На примере сейсмоактивных разломов Центральной Азии сделана попытка исследования закономерностей развития сейсмического процесса в зонах крупных сейсмоактивных разломов с применением общепринятого закона Гутенберга‐Рихтера. При этом для построения кумулятивных графиков повторяемости используются землетрясения, зафиксированные только в областях активного динамического влияния конкретных разрывных структур. Особое внимание уделяется изменению угла наклона графика повторяемости при переходе в область сильных магнитуд. Отмечено, что правое окончание графика (иначе хвост распределения) становится круче или положе относительно основного распределения по малым магнитудам. Степень нелинейности и форма поведения хвоста графика повторяемости используются для ранжирования разломов Центральной Азии по степени вероятной относительной сейсмической опасности. Показано, что наиболее высокой сейсмической опасностью обладают разломы, контролирующие землетрясения с магнитудами М≥7.5 и имеющие графики повторяемости с тенденцией к уменьшению угла наклона линии регрессии в области сильных магнитуд. Вероятность повторения землетрясений такой силы в зонах этих разломов в ближайшие 50–100 лет высока
ТЕКТОНОФИЗИЧЕСКИЕ ПРИЗНАКИ ФОРМИРОВАНИЯ ОЧАГОВ СИЛЬНЫХ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ В СЕЙСМИЧЕСКИХ ЗОНАХ ЦЕНТРАЛЬНОЙ АЗИИ
Get PDFVibrations of the Earth crust and variations in the physical fields of the Earth atmosphere and ionosphere are continuously monitored by a variety of techniques and specialized facilities across the world. Nevertheless, most catastrophic earthquakes even in this century have occurred in “incidental” or “unexpected” places in “unpredicted” time. Earthquake predictions have errors as the current knowledge of focal mechanisms of strong (M≥8) earthquakes is still insufficient. It is believed today that the most common source of earthquakes is movement of rock blocks along a fault/megafracture. Such movements take place in a stepwise pattern with high or reduced friction, depending on the presence of fluids, hitches on the fault planes and other factors. Modern seismic forecasting is based on the concept of precursors.The author considers geological and geophysical settings in areas of dynamic influence of faults, wherein 8>М>7.5 earthquakes took place. Based on earthquake recurrence curves constructed for such areas, four tectonic criteria for formation of strong earthquake sources are identified: structural (large seismically active faults), kinematic (large amplitudes of the fault wing’s displacements), rheological (physical properties of the fault infill material, such as low viscosity of the intra-fault medium) and dynamic (high rates of the fault wing’s displacements) criteria. These criteria should be in the focus of quantitative studies in order to provide a solid scientific basis for long-term forecasting of strong earthquakes. Curves constructed for the criteria can show changes in the physics of earthquake foci in case of strong seismic events.With account of the tectonophysical features of faults associated with strong seismic events, the following conclusions are drawn. (1) In the continental lithosphere, catastrophic earthquakes (M≥8) occur in areas of dynamic influence of the major faults in the lithosphere in case of relatively high amplitudes of displacements of boundary blocks (i.e. fault wings). (2) In the relatively stable stress field, high amplitude displacements take place in case of reduced viscosity/quasi-viscosity of the medium comprising the internal structure of faults. (3) Reduced viscosity of the intra-fault medium is related to the physical conditions of transition of rocks in fault zones (mainly along the fault planes) in the state of quasi-plastic or plastic flow (unilateral pressure in excess of hydrostatic pressure, and relatively decreasing strength properties of the intra-fault medium with increasing length of the fault wings). (4) Reduced viscosity of the fault zone leads to an increase in the displacement rate of the fault wings in the constant stress field. The latter factor is the main one, transforming seismically active faults with M≤7.5 seismic events into faults of similar characteristics, but with earthquakes of higher energy, M≥8. Focal mechanisms of such earthquakes are associated with conditions for a potential increase of the displacement amplitude regardless of the presence of fluids, hitches on the fault planes and other poorly predictable factors. In-depth studies of the internal structure of faults with M≥8 earthquakes, their foci, conditions of the temporal regime of the seismic process before and after strong seismic events can discover a key to understanding the origin of earthquake sources, the criteria of energy release, and the occurrence of earthquakes with maximum energy. Further steps to develop the geological and geophysical (including tectonic) criteria for prediction of strong earthquakes should be focused on more detailed research of seismic zones wherein strong earthquakes were recorded. Сейсмические службы всего мира доступными сегодня методами и приборами круглосуточно следят за колебаниями земной коры и вариациями физических полей Земли, атмосферы и ионосферы. Тем не менее большинство катастрофических землетрясений даже в текущее столетие происходит в «неожиданных» местах и во «внезапное» время. Ошибки прогноза возникают из-за недостаточно полных современных представлений о механизмах очагов сильных (М≥8) землетрясений. В настоящее время очаг сильного землетрясения осмысливается как результат смещения контактирующих блоков вдоль разрыва (мегатрещины). Смещение происходит скачкообразно, сопровождаясь высокими или пониженными значениями силы трения в зависимости от наличия флюидов, зацепов на плоскостях разрывов или других причин. Сейсмические события прогнозируются по предвестниковым признакам.Рассматриваются геолого-геофизические ситуации в границах областей динамического влияния разломов с землетрясениями 8>М>7.5. По графикам повторяемости, построенным для областей динамического влияния разломов, выделено четыре тектонофизических критерия формирования очагов сильных землетрясений: структурный (крупные сейсмоактивные разломы), кинематический (большие амплитуды смещения крыльев), реологический (физические свойства среды внутреннего наполнения разломов – пониженная вязкость внутриразломной среды) и динамический (повышенная скорость смещений). Они образуют ядро основных вопросов, изучение которых на количественной основе заложит научную базу долгосрочного прогноза сильных землетрясений. Графики обусловливают изменения физики очага при реализации сильных событий.Установлены тектонофизические признаки разломов с локализацией сильных событий, позволяющие сделать следующие выводы. 1. Сильные катастрофические землетрясения с М≥8 в континентальной литосфере происходят в областях динамического влияния крупных разломов литосферы при относительно высоких амплитудах смещения пограничных блоков (крыльев разломов). 2. Смещения с высокими амплитудами при относительно стабильном поле напряжений происходят благодаря снижению вязкости (квазивязкости) среды, формирующей внутреннюю структуру разломов. 3. Снижение вязкости среды во внутренней структуре разломов связано с физическими условиями перехода горных пород в зонах разломов, преимущественно по плоскостям смещений, в состояние квазипластического или пластического течения (превышение одностороннего давления над всесторонним, относительное снижение прочностных свойств внутриразломной среды при увеличении их длины). 4. Снижение вязкости разломной зоны ведет к увеличению скорости смещений крыльев разломов при постоянном поле напряжений. Последний фактор – принципиально основной, трансформирующий сейсмоактивные разломы с М≤7.5 в аналогичные по характеристике, но энергетически более сильные с землетрясениями М≥8. В механизмах их очагов существуют условия весьма вероятной повышенной амплитуды смещения вне зависимости от наличия флюидов, зацепов на плоскостях мегатрещин или других малопредсказуемых факторов. Углубленное изучение внутренней структуры разломов с землетрясениями М≥8, их очагов, условий временнóго режима сейсмического процесса до сильных событий и после даст ключ к пониманию условий зарождения, критериев разрядки и возникновения землетрясений с максимальной энергией. Дальнейшие шаги в разработке геолого-геофизических, в том числе тектонофизических, критериев прогноза сильных землетрясений должны быть направлены на более детальное изучение сейсмических зон с зафиксированными сильными землетрясениями