gtcrustГеодинамика и тектонофизикаGeodynamics & Tectonophysics2078-502XInstitute of the Earth's crust of the Russian Academy of Sciences, Siberian Branch10.5800/GT-2019-10-1-0409gtcrust-775Research ArticleСОВРЕМЕННАЯ ГЕОДИНАМИКАRECENT GEODYNAMICSБЛОКОВОЕ СТРОЕНИЕ ЮЖНОЙ ЧАСТИ КУРАЙСКОЙ ВПАДИНЫ ГОРНОГО АЛТАЯ ПО ДАННЫМ ГЕОЭЛЕКТРИКИ В СОПОСТАВЛЕНИИ С РАСПРЕДЕЛЕНИЕМ ЭПИЦЕНТРОВ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙBLOCK STRUCTURE OF THE SOUTHERN KURAI BASIN OF GORNY ALTAI ACCORDING TO GEOELECTRIC DATA COMPARED TO THE DISTRIBUTION OF EARTHQUAKE EPICENTERShttps://orcid.org/0000-0002-4523-6661СанчааА. М.SanchaaA. M.

Айдиса Михайловна Санчаа - кандидат геолого-минералогических наук, ведущий научный сотрудник, заведующий лабораторией Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН

630090, Новосибирск, пр. Академика Коптюга, 3

Aydisa M. Sanchaa - Candidate of Geology and Mineralogy, Lead Researcher, Head of Laboratory

3 Academician Koptug ave., Novosibirsk 630090

SanchaaAM@ipgg.sbras.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3210-5248НеведроваН. Н.NevedrovaN. N.

Нина Николаевна Неведрова - доктоктор геолого-минералогических наук, главный научный сотрудник Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН

630090, Новосибирск, пр. Академика Коптюга, 3

3 Academician Koptug ave., Novosibirsk 630090

NevedrovaNN@ipgg.nsc.ruhttps://orcid.org/0000-0003-4715-2004ПономаревП. В.PonomarevP. V.

Петр Валерьевич Пономарев - инженер

630090, Новосибирск, пр. Академика Коптюга, 3

Petr V. Ponomarev - Engineer

3 Academician Koptug ave., Novosibirsk 630090

petruss@bk.ruИнститут нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАНРоссияA.A. Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics, Siberian Branch of RASRussian FederationСейсмологический филиал Федерального исследовательского центра «Единая геофизическая служба РАН»РоссияSeismological Branch of Federal Research Center ‘Geophysical Survey of RAS’Russian Federation201922032019101167180Copyright © Санчаа А.М., Неведрова Н.Н., Пономарев П.В., 20192019Санчаа А.М., Неведрова Н.Н., Пономарев П.В.Sanchaa A.M., Nevedrova N.N., Ponomarev P.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.gt-crust.ru/jour/article/view/775

Курайская впадина Горного Алтая расположена в районе с высокой сейсмической активностью. Очаговая зона Чуйского землетрясения 2003 г. с М=7.3 захватила и Курайскую впадину. Землетрясение сопровождается длительным еще не завершенным афтершоковым процессом с вероятностью крупных событий. Сейсмологические наблюдения последних 15 лет после разрушительного землетрясения свидетельствуют о напряженном состоянии впадины. В настоящее время накоплен значительный объем полевых данных, полученных комплексом электромагнитных методов постоянного и переменного тока (зондирование становлением электромагнитного поля, вертикальное электрическое зондирование, электротомография). Методика интерпретации, основанная на инверсии данных с использованием комплекса методов, позволяет выбрать оптимальные модели, повышает достоверность и информативность исследования. По сейсмологическим данным были выделены зоны концентрации сейсмических событий в Курайской впадине на границе южного горного обрамления. Целью работы является определение и уточнение геоэлектрического строения южных прогибов на границе с горным обрамлением с учетом сейсмологических данных. Впервые построен разрез Юго-Западного прогиба, подтверждены широтные разломные границы Ештыкельского грабена. Сопоставление электромагнитных и сейсмологических данных за 2015 г. показало, что эпицентры землетрясений приурочены в основном к разломным зонам субмеридионального простирания. Таким образом, в результате исследования установлено, что большая часть землетрясений сосредоточена в Юго-Западном прогибе в активных разломных структурах, разделяющих разноглубинные блоки, выделенные по данным геоэлектрики. Показано, что южные предгорные прогибы Курайской впадины пересекают многочисленные разрывные нарушения как широтного, так и субмеридионального простирания.

The Kurai Basin of Gorny Altai is located in the area of high seismic activity, which is involved in the focal zone of the 2003 M7.3 Chuya earthquake. Its aftershock process has not ceased yet, and shows the likelihood of major seismic events. The seismic monitoring records of the last 15 years after the devastating earthquake show the state of stress in the basin. A comprehensive field database has been consolidated from the studies of direct and alternating currents by electromagnetic methods, including transient electromagnetic sounding, vertical electrical sounding, and electric field tomography. Using a combination of the research techniques and the method of interpretation based on data inversion, it becomes possible to select optimal models, ensure higher reliability, and improve the contents of the study. The available seismological data are used to identify the zones of concentration of seismic events in the southern mountain frame of the Kurai Basin. Our study aims to determine and clarify the geoelectric structure of the southern troughs. The first section of the Southwestern trough is constructed, and the latitudinal fault boundaries of the Eshtykel graben are confirmed. A comparison of electromagnetic and seismic data for 2015 shows that the earthquake epicenters were mainly confined to the submeridional fault zones. In our study of the Southwestern trough, it is established that most of the earthquakes concentrated in active fault structures separating the blocks of varying depths, which are identified from the geoelectric data. The southern piedmont troughs of the Kurai Basin are cut by numerous faults of latitudinal and submeridional strikes.

 

Курайская впадинаГорный Алтайудельное электрическое сопротивлениегеоэлектрическое строениезондирование становлением электромагнитного полявертикальное электрическое зондированиеэлектротомографияэпицентр землетрясенияKurai BasinGorny Altaielectrical resistivitygeoelectric structuretransient electromagnetic sounding (TEM)vertical electrical sounding (VES)electric field tomography (ERT)earthquake epicenterРФФИ (проекты № 17-05-00654 и 18-05-00389) и проекта ФНИ № 0331-2019-0015 «Реалистичные теоретические модели и программно-методическое обеспечение геоэлектрики гетерогенных геологических сред»ReferencesБаталева Е.А., Баталев В.Ю. Проявление разломных структур в электромагнитных параметрах (для территории Центрального ТяньШаня) // Вестник Кыргызско-Российского славянского университета. 2015. Т. 15. № 9. C. 160–164.Bataleva E.A., Batalev V.Y., 2015. Reflection of fault structures in electromagnetic parameters (for the Central Tien Shan). Bulletin of the Kyrgyz-Russian Slavic University 15 (9), 160–164 (in Russian)De Grave J., Buslov M.M., Van den haute P., Dehandschutter B., Delvaux D., 2007. Meso-Cenozoic evolution of mountain range – intramontane basin systems in the Southern Siberian Altai mountains by apatite fission-track thermochronology. In: O. Lacombe, J. Lavé, F. Roure, J. Vergés (Eds.), Thrust belts and foreland basins. Berlin, Heidelberg, Springer, p. 457–470. https://doi.org/10.1007/978-3-540-69426-7_24.De Grave J., Buslov M.M., Van den haute P., Dehandschutter B., Delvaux D., 2007. Meso-Cenozoic evolution of mountain range – intramontane basin systems in the Southern Siberian Altai mountains by apatite fission-track thermochronology. In: O. Lacombe, J. Lavé, F. Roure, J. Vergés (Eds.), Thrust belts and foreland basins. Berlin, Heidelberg, Springer, p. 457–470. https://doi.org/10.1007/978-3-540-69426-7_24.Deev E.V., Turova I.V., Borodovskiy A.P., Zolnikov I.D., Oleszczak L., 2017. Unknown large ancient earthquakes along the Kurai fault zone (Gorny Altai): new results of palaeoseismological and archaeoseismological studies. International Geology Review 59 (3), 293–310. https://doi.org/10.1080/00206814.2016.1258675.Deev E.V., Turova I.V., Borodovskiy A.P., Zolnikov I.D., Oleszczak L., 2017. Unknown large ancient earthquakes along the Kurai fault zone (Gorny Altai): new results of palaeoseismological and archaeoseismological studies. International Geology Review 59 (3), 293–310. https://doi.org/10.1080/00206814.2016.1258675.Deev E.V., Zolnikov I.D., Goltsova S.V., Rusanov G.G., Emanov A.A., 2013. Traces of paleoearthquakes in the Quaternary deposits of intermontane basins in central Gorny Altai. Russian Geology and Geophysics 54 (3), 312–323. https://doi.org/10.1016/j.rgg.2013.02.006.Deev E.V., Zolnikov I.D., Goltsova S.V., Rusanov G.G., Emanov A.A., 2013. Traces of paleoearthquakes in the Quaternary deposits of intermontane basins in central Gorny Altai. Russian Geology and Geophysics 54 (3), 312–323. https://doi.org/10.1016/j.rgg.2013.02.006.Delvaux D., Cloetingh S., Beekman F., Sokoutis D., Burov E., Buslov M.M., Abdrakhmatov K.E., 2013. Basin evolution in a folding lithosphere: Altai–Sayan and Tien Shan belts in Central Asia. Tectonophysics 602, 194–222. https://doi.org/10.1016/j.tecto.2013.01.010.Delvaux D., Cloetingh S., Beekman F., Sokoutis D., Burov E., Buslov M.M., Abdrakhmatov K.E., 2013. Basin evolution in a folding lithosphere: Altai–Sayan and Tien Shan belts in Central Asia. Tectonophysics 602, 194–222. https://doi.org/10.1016/j.tecto.2013.01.010.Dobretsov N.L., Buslov M.M., Vasilevsky A.N., Vetrov E.V., Nevedrova N.N., 2016. Cenozoic history of topography in southeastern Gorny Altai: thermochronology and resistivity and gravity records. Russian Geology and Geophysics 57 (11), 1525–1534. https://doi.org/10.1016/j.rgg.2016.10.001.Dobretsov N.L., Buslov M.M., Vasilevsky A.N., Vetrov E.V., Nevedrova N.N., 2016. Cenozoic history of topography in southeastern Gorny Altai: thermochronology and resistivity and gravity records. Russian Geology and Geophysics 57 (11), 1525–1534. https://doi.org/10.1016/j.rgg.2016.10.001.Еманов А.Ф., Еманов А.А., Лескова Е.В., Фатеев А.В. Об изменении сейсмического режима в Чуйско-Курайской зоне Горного Алтая в 1963–2016 гг. // ГЕО-Сибирь-2017: XIII Международный научный конгресс. Новосибирск: Сибирский государственный университет геосистем и технологий, Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука, 2017. Т. 3. С. 41–45.Emanov A.F., Emanov A.A., Leskova E.V., Fateev A.V., 2017. On the change of seismic regime in the Chuya-Kuray zone of the Gorny Altai in 1963–2016. In: GEO-Siberia-2017: The XIII International Scientific Congress. Vol. 3. Siberian State University of Geosystem and Technologies, Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics, Novosibirsk, p. 41–45 (in Russian)Эпов М.И., Неведрова Н.Н., Антонов Е.Ю. Способ учета характерных искажений полевых кривых становлением электромагнитного поля, полученных в сейсмоактивных районах // Геофизический вестник. 2006. № 6. С. 8–14.Epov V.I., Nevedrova N.N., Antonov E.Yu., 2006. A method of typical distortions of field curves account by the formation of the electromagnetic field obtained in seismically active areas. Geofizicheskii Vestnik (6), 8–14 (in Russian)Gélis C., Noble M., Cabrera J., Penz S., Chauris H., Cushing E.M., 2016. Ability of high-resolution resistivity tomography to detect fault and fracture zones: application to the Tournemire experimental platform, France. Pure and Applied Geophysics 173 (2), 573–589. https://doi.org/10.1007/s00024-015-1110-1.Gélis C., Noble M., Cabrera J., Penz S., Chauris H., Cushing E.M., 2016. Ability of high-resolution resistivity tomography to detect fault and fracture zones: application to the Tournemire experimental platform, France. Pure and Applied Geophysics 173 (2), 573–589. https://doi.org/10.1007/s00024-015-1110-1.Glorie S., De Grave J., Buslov M.M., Zhimulev F.I., Elburg M.A., Van den haute P., 2012. Structural control on MesoCenozoic tectonic reactivation and denudation in the Siberian Altai: Insights from multi-method thermochronometry. Tectonophysics 544–545, 75–92. https://doi.org/10.1016/j.tecto.2012.03.035.Glorie S., De Grave J., Buslov M.M., Zhimulev F.I., Elburg M.A., Van den haute P., 2012. Structural control on MesoCenozoic tectonic reactivation and denudation in the Siberian Altai: Insights from multi-method thermochronometry. Tectonophysics 544–545, 75–92. https://doi.org/10.1016/j.tecto.2012.03.035.Hennig T., Weller A., Moller M., 2008. Object orientated focussing of geoelectrical multielectrode measurements. Journal of Applied Geophysics 65 (2), 57–64. https://doi.org/10.1016/j.jappgeo.2008.04.007.Hennig T., Weller A., Moller M., 2008. Object orientated focussing of geoelectrical multielectrode measurements. Journal of Applied Geophysics 65 (2), 57–64. https://doi.org/10.1016/j.jappgeo.2008.04.007.Kaminsky A.E., 2001. Zond Software. Available from: http://www.zond-geo.com.Kaminsky A.E., 2001. Zond Software. Available from: http://www.zond-geo.com.Хабинов О.Г., Чалов И.А., Власов А.А., Антонов Е.Ю. Система интерпретации данных зондирований методом переходных процессов EMS // ГЕО-Сибирь – 2009: V Международный научный конгресс. Новосибирск: Сибирский государственный университет геосистем и технологий, 2009. С. 108–113.Khabinov O.G., Chalov I.A., Vlasov A.A., Antonov E.Yu., 2009. The system for interpretation of EMS transient electromagnetic sounding data. In: GEO-Siberia – 2009. The V International Scientific Congress. Siberian State University of Geosystems and Technologies, Novosibirsk, p. 108–113 (in Russian)Loke M.H., 2015. Geotomo Software Pty Ltd. Available from: http://www.geotomosoft.com.Loke M.H., 2015. Geotomo Software Pty Ltd. Available from: http://www.geotomosoft.com.Lunina O.V., Gladkov A.S., Novikov I.S., Agatova A.R., Vysotskii E.M., Emanov A.A., 2008. Geometry of the fault zone of the 2003 Ms=7.5 Chuya earthquake and associated stress fields, Gorny Altai. Tectonophysics 453 (1–4), 276–294. https://doi.org/10.1016/j.tecto.2007.10.010.Lunina O.V., Gladkov A.S., Novikov I.S., Agatova A.R., Vysotskii E.M., Emanov A.A., 2008. Geometry of the fault zone of the 2003 Ms=7.5 Chuya earthquake and associated stress fields, Gorny Altai. Tectonophysics 453 (1–4), 276–294. https://doi.org/10.1016/j.tecto.2007.10.010.Землетрясения России в 2015 г. / Ред. А.А. Маловичко. Обнинск: ФИЦ ЕГС РАН, 2017. 212 c.Malovichko A.A. (Ed.), 2017. Earthquakes of Russia in 2015. FRC GS RAS, Obninsk, 212 p (in Russian) [Землетрясения России в 2015 г. / Ред. А.А. Маловичко. Обнинск: ФИЦ ЕГС РАН, 2017. 212 c.].Morelli G., LaBrecque D.J., 1996. Advances in ERT inverse modeling. European Journal of Environmental and Engineering Geophysics 1 (2), 171–186.Morelli G., LaBrecque D.J., 1996. Advances in ERT inverse modeling. European Journal of Environmental and Engineering Geophysics 1 (2), 171–186.Nevedrova N.N., Deev E.V., Ponomarev P.V., 2017. Fault structures and their geoelectric parameters in the epicentral zone of the 27 September 2003 Chuya earthquake (Gorny Altai) from resistivity data. Russian Geology and Geophysics 58 (1), 123–132. https://doi.org/10.1016/j.rgg.2016.01.021.Nevedrova N.N., Deev E.V., Ponomarev P.V., 2017. Fault structures and their geoelectric parameters in the epicentral zone of the 27 September 2003 Chuya earthquake (Gorny Altai) from resistivity data. Russian Geology and Geophysics 58 (1), 123–132. https://doi.org/10.1016/j.rgg.2016.01.021.Nevedrova N.N., Deev E.V., Sanchaa A.M., 2014. Deep composition and characteristics of the marginal structures of the Kurai basin (Gorny Altai), from data of geoelectric studies with a controlled source. Russian Geology and Geophysics 55 (1), 98–107. https://doi.org/10.1016/j.rgg.2013.12.008.Nevedrova N.N., Deev E.V., Sanchaa A.M., 2014. Deep composition and characteristics of the marginal structures of the Kurai basin (Gorny Altai), from data of geoelectric studies with a controlled source. Russian Geology and Geophysics 55 (1), 98–107. https://doi.org/10.1016/j.rgg.2013.12.008.Nevedrova N.N., Epov M.I., Antonov E.Yu., Dashevskiy Yu.A., Duchkov A.D., 2001. Deep structure of the Chuya basin (Gorniy Altai), as imaged by TEM soundings. Geologiya i Geofizika (Russian Geology and Geophysics) 42 (9), 1399–1416.Nevedrova N.N., Epov M.I., Antonov E.Yu., Dashevskiy Yu.A., Duchkov A.D., 2001. Deep structure of the Chuya basin (Gorniy Altai), as imaged by TEM soundings. Geologiya i Geofizika (Russian Geology and Geophysics) 42 (9), 1399–1416.Неведрова Н.Н., Санчаа А.М., Суродина И.В. Характеристики разломных структур по данным электрических зондирований. Моделирование разломов // Геофизические исследования. 2014. Т. 15. № 3. C. 83–94.Nevedrova N.N., Sanchaa A.M., Surodina I.V., 2014. Characteristics of fault structures according to electrical sounding data. Fault modeling. Geofizicheskie Issledovaniya 15 (3), 83–94 (in Russian)Novikov I.S., Emanov A.A., Leskova E.V., Batalev V.Yu., Rybin A.K., Bataleva E.A., 2008. The system of neotectonic faults in southeastern Altai: orientations and geometry of motion. Russian Geology and Geophysics 49 (11), 859–867. https://doi.org/10.1016/j.rgg.2008.04.005.Novikov I.S., Emanov A.A., Leskova E.V., Batalev V.Yu., Rybin A.K., Bataleva E.A., 2008. The system of neotectonic faults in southeastern Altai: orientations and geometry of motion. Russian Geology and Geophysics 49 (11), 859–867. https://doi.org/10.1016/j.rgg.2008.04.005.Novikov I.S., Mamedov G.M., Cherkas O.V., Dyad'kov P.G., Kozlova M.P., Mikheeva A.V., 2014. Recent tectonics and seismicity of the western Altai-Sayan mountainous region, Junggar basin, and Chinese Tien Shan. Russian Geology and Geophysics 55 (12), 1441–1451. https://doi.org/10.1016/j.rgg.2014.11.008.Novikov I.S., Mamedov G.M., Cherkas O.V., Dyad'kov P.G., Kozlova M.P., Mikheeva A.V., 2014. Recent tectonics and seismicity of the western Altai-Sayan mountainous region, Junggar basin, and Chinese Tien Shan. Russian Geology and Geophysics 55 (12), 1441–1451. https://doi.org/10.1016/j.rgg.2014.11.008.Novikov I.S., Pospeeva E.V., 2017. Neotectonics of eastern Gorny Altai: Evidence from magnetotelluric data. Russian Geology and Geophysics 58 (7), 769–777. https://doi.org/10.1016/j.rgg.2017.06.001.Novikov I.S., Pospeeva E.V., 2017. Neotectonics of eastern Gorny Altai: Evidence from magnetotelluric data. Russian Geology and Geophysics 58 (7), 769–777. https://doi.org/10.1016/j.rgg.2017.06.001.Perrone A., Lapenna V., Piscitelli S., 2014. Electrical resistivity tomography technique for landslide investigation: a review. Earth-Science Reviews 135, 65–82. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2014.04.002.Perrone A., Lapenna V., Piscitelli S., 2014. Electrical resistivity tomography technique for landslide investigation: a review. Earth-Science Reviews 135, 65–82. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2014.04.002.Русанов Г.Г., Важов С.В. Опорные разрезы четвертичных отложений Горного Алтая (Беле, Кубадру, Чаган). Бийск: Алтайская государственная академия образования, 2014. 163 с.Rusanov G.G., Vazhov S.V., 2014. Reference Cross-Sections of the Quaternary Deposits of Gorny Altai (Bele, Kubadru, and Chagan). Altai State Academy of Education, Biysk, 163 p. (in Russian)Vetrov E.V., Buslov M.M., De Grave J., 2016. Evolution of tectonic events and topography in southeastern Gorny Altai in the Late Mesozoic-Cenozoic (data from apatite fission track thermochronology). Russian Geology and Geophysics 57 (1), 95–110. https://doi.org/10.1016/j.rgg.2016.01.007.Vetrov E.V., Buslov M.M., De Grave J., 2016. Evolution of tectonic events and topography in southeastern Gorny Altai in the Late Mesozoic-Cenozoic (data from apatite fission track thermochronology). Russian Geology and Geophysics 57 (1), 95–110. https://doi.org/10.1016/j.rgg.2016.01.007.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.