gtcrustГеодинамика и тектонофизикаGeodynamics & Tectonophysics2078-502XInstitute of the Earth's crust of the Russian Academy of Sciences, Siberian Branch10.5800/GT-2020-11-1-0459gtcrust-981Research ArticleТЕКТОНОФИЗИКАTECTONOPHYSICSСОВРЕМЕННОЕ НАПРЯЖЕННОЕ СОСТОЯНИЕ КОРЫ КАВКАЗА ПО ДАННЫМ ОБЪЕДИНЕННОГО КАТАЛОГА МЕХАНИЗМОВ ОЧАГОВ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙTHE CURRENT STATE OF CRUSTAL STRESSES IN THE CAUCASUS ACCORDING TO THE UNIFIED CATALOGUE OF EARTHQUAKE FOCAL MECHANISMShttps://orcid.org/0000-0003-3492-2452РебецкийЮ. Л.RebetskyYu. L.

ЮРИЙ ЛЕОНИДОВИЧ РЕБЕЦКИЙ докт. физ.-мат. наук, зав. лабораторией

123995, ГСП-5, Москва Д-242, ул. Большая Грузинская, 10, Россия

YURI L. REBETSKY Doctor of Physics and Mathematics, Head of Laboratory

10 Bol’shaya Gruzinskaya St, Moscow D-242 123995, GSP-5, Russia

reb@ifz.ruИнститут физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАНРоссияO.Yu. Schmidt Institute of Physics of the Earth of RASRussian Federation2020190320201111729Copyright © Ребецкий Ю.Л., 20202020Ребецкий Ю.Л.Rebetsky Y.L.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/981

В работе представлены результаты реконструкции современного природного напряженного состояния коры Кавказа и сопредельных территорий. Инверсия напряжений выполнена методом катакластического анализа сейсмологических индикаторов деформаций, которыми являлись данные о механизмах очагов землетрясений. Основу этих данных составлял созданный в лаборатории тектонофизики ИФЗ РАН в начале 90-х гг. прошлого века объединенный каталог механизмов очагов Северной Евразии, который содержал в себе большое число источников сейсмологических данных от различных авторов, работавших не только в СССР, но и за рубежом. Пополнение объединенного каталога сейсмологическими данными за последние после развала СССР годы выполнено на основе каталога Global CMT. Полученные результаты реконструкции осей главных напряжений достаточно плотно по площади покрывают исследуемый регион. При этом удалось существенно уменьшить площадь усреднения напряжений за счет применения итерационного режима подбора окна усреднения напряжений, которое постепенно расширяется для зон пониженной плотности эпицентров землетрясений. Выявленные закономерности поля современных напряжений на основе собранного от разных авторов объединенного каталога механизмов очагов соответствуют также и результатам выполненной реконструкции по данным каталога Global CMT в тех зонах, где они имеются. Поскольку метод катакластического анализа разрывных смещений позволяет оценивать величины напряжений, в работе выполнено районирование коры исследуемого региона по интенсивности нормированных напряжений наименьшего и наибольшего напряжения горизонтального сжатия, а также по нормированной величине поддвиговых касательных напряжений, действующих на подошве коры. Во всех случаях нормировка осуществлялась на прочность сцепления пород. Параметры напряжений в работе представлены с использованием возможностей нового интернет-ресурса «Тектонические напряжения Евразии», который создан сотрудниками лаборатории тектонофизики на сайте ИФЗ РАН. Он позволяет в едином режиме визуализировать данные о напряжениях в разных масштабах и с разной детальностью.

The current state of crustal stresses in the Caucasus and adjacent territories has been reconstructed. Stress inversion was performed by the cataclastic analysis of earthquake focal mechanisms considered as seismological strain indicators. The data were taken from the unified catalogue of focal mechanisms of the Northern Eurasia, which was consolidated by the Laboratory of Tectonophysics of IPE RAS in the early 1990s. It contains the information from many seismological data sources of various authors who worked both in the USSR and abroad. Seismological data for the last years after the collapse of the USSR were taken from Global CMT catalogue. The study area has been quite densely covered by reconstructions of the principal stress axes. At the same time, the area of stress averaging has been considerably reduced by the iterative use of a window for stress averaging, which was gradually expanded for zones with reduced densities of earthquake epicenters. The revealed regularities of the current stress field based on the unified catalogue of focal mechanisms collected by different authors correlate with the reconstructions performed according to the Global CMT catalogue. The cataclastic analysis of displacements along fractures allowed estimating the stress magnitudes, and the crust of the study area was zoned with respect to the intensity of normalized values of the lowest and highest stresses of horizontal compression, as well as to the normalized values of shear stresses acting on the crustal basement. In all cases, the values were normalized to the rock strength. The stress parameters are presented in “Tectonic Stresses of Eurasia”. This new Internet resource created by the Laboratory of Tectonophysics on the IPE RAS website shows the stress data in different scales and levels of details.

механизм очагов землетрясенийтектоническое напряжениеоси главных напряженийвеличина напряженийearthquake focal mechanismtectonic stressprincipal stress axesstress valueРабота выполнена в рамках Госзадания ИФЗ РАН.This study was carried out as part of the State Assignment for the Institute of Physics of the Earth of RAS.ReferencesАхмедов М.Б., Шлюнкин А.В., Лукьянов И.В., Ребецкий Ю.Л. Поле современных напряжений земной коры на сайте ИФЗ РАН «Global Stress Map» // Современная тектонофизика. Методы и результаты: Материалы четвертой молодежной тектонофизической школы-семинара (5–9 октября 2015 г.). М.: ИФЗ РАН, 2015. Т. 1. C. 16–21.Akhmedov M.B., Shlyunkin A.V., Luk’yanov I.V., Rebetsky Yu.L., 2015. The field of modern crustal stresses on the IPE RAS site “Global Stress Map”. In: Modern tectonophysics. Methods and results. Materials of the Fourth Youth Tectonophysical Workshop (October 5–9, 2015). Vol. 1. IPE RAS, Moscow, p. 16–21 (in Russian).Bird P., 1998. Testing hypotheses on plate driving mechanisms with global lithosphere models including topography, thermal structure, and faults. Journal of Geophysical Research: Solid Earth 103 (B5), 10115–10129. https://doi.org/10.1029/98jb00198.Bird P., 1998. Testing hypotheses on plate driving mechanisms with global lithosphere models including topography, thermal structure, and faults. Journal of Geophysical Research: Solid Earth 103 (B5), 10115–10129. https://doi.org/10.1029/98jb00198.Гущенко О.И. Кинематический метод определения параметров напряжений и характеристика их связей с тектоническими движениями и по разрывам разных структурных уровней: Автореф. дис. … канд. геол.-мин. наук. М., 1981. 21 с..Gushchenko O.I., 1981. Kinematic Method for Determining Stress Parameters and Characteristics of Their Relationships with Tectonic Movements along Discontinuities of Different Structural Levels. Brief PhD Thesis (Candidate of Geology and Mineralogy). Moscow, 21 p. (in Russian).Gushchenko O.I., Mikhailova A.V., Nikitina E.S., Rebetskiy Yu.L., Lomakin A.A., Arefieva T.P., 1994a. The modern mechanism of crustal deformation in the Caucasus-Iranian seismically active region according to regional stress monitoring and Гущенко О.И., Михайлова А.В., Никитина Е.С., Ребецкий Ю.Л., Ломакин А.А., Арефьева Т.П. Современный механизм деформирования земной коры Кавказо-Иранской сейсмоактивной области по данным регионального стресс-мониторинга и тектонофизического моделирования // Напряжения в литосфере (глобальные, региональные, локальные): Тезисы докладов первого международного семинара. М., 1994а. C. 49–50.Gushchenko O.I., Mikhailova A.V., Nikitina E.S., Rebetskiy Yu.L., Lomakin A.A., Arefieva T.P., 1994a. The modern mechanism of crustal deformation in the Caucasus-Iranian seismically active region according to regional stress monitoring and tectonophysical modeling. In: Stresses in the lithosphere (global, regional, and local stresses). Abstracts of the First International Seminar. Moscow, p. 49–50 (in Russian).Гущенко О.И., Мострюков А.О., Петров В.А. Структура поля современных региональных напряжений сейсмоактивных областей земной коры восточной части средиземноморского подвижного пояса // Доклады АН СССР. 1990. Т. 312. № 4. С. 830–835.Gushchenko O.I., Mostryukov A.O., Petrov V.A., 1990. Structure of the modern regional stress field of seismically active regions of the crust in the eastern Mediterranean mobile belt. Doklady AN SSSR 312 (4), 830–835 (in Russian).Гущенко О.И., Ребецкий Ю.Л., Михайлова А.В., Россанова Г.В., Ле Минь Куок, Фурсова Е.В. Современное региональное поле напряжений Евразии (по сейсмологическим данным о механизмах очагов коровых землетрясений) // Тезисы докладов первого международного семинара: Напряжения в литосфере (глобальные, региональные, локальные). М.: Изд-во ИГиРГИ, 1994б. C. 50–51.Gushchenko O.I., Rebetsky Yu.L. , Mikhailova A.V., Rossanova G.V., Le Min Quoc, Fursova E.V., 1994b. The modern regionalstress field of Eurasia (from seismological data on crustal earthquake focal mechanisms). In: Stresses in the lithosphere (global, regional, and local stresses). Abstracts of the First International Seminar. Moscow, p. 50–51 (in Russian).Гущенко О.И., Ребецкий Ю.Л., Михайлова А.В., Россанова Г.В., Ломакин А.А., Арефьева Т.П. Региональный стресс-мониторинг и механизм деформирования земной коры Кавказо-Иранской сейсмоактивной области // Механика структурообразования в литосфере и сейсмичность. М.: ИФЗ РАН, 1991. С. 165–166.Gushchenko О.Н., Rebetsky Yu.L., Mikhailova А.А., Rossanova G.V., Lomakin А.А., Arefieva T.P., 1991. Regional stress monitoring and the crustal deformation mechanism in the Caucasus-Iran seismically active region. In: The mechanics of structure formation in the lithosphere and seismicity. IPE RAS, Moscow, p. 165-166 (in Russian).Gushtchenko O.I., Rebetsky Y.L., Mikhailova A.V., Gushtchenko N.Y., Kuok L.M., Rassanova G.V., 1993. The recent regional field of stresses and the mechanism of the lithosphere deformation of seismoactive East-Asia region. Terra Nova 5 (1), 259.Gushtchenko O.I., Rebetsky Y.L., Mikhailova A.V., Gushtchenko N.Y., Kuok L.M., Rassanova G.V., 1993. The recent regional field of stresses and the mechanism of the lithosphere deformation of seismoactive East-Asia region. Terra Nova 5 (1), 259.Heidbach O., Rajabi M., Reiter K., Ziegler M., WSM Team, 2016. World Stress Map Database Release 2016. GFZ Data Services. https://doi.org/10.5880/WSM.2016.001.Heidbach O., Rajabi M., Reiter K., Ziegler M., WSM Team, 2016. World Stress Map Database Release 2016. GFZ Data Services. https://doi.org/10.5880/WSM.2016.001.Heidbach O., Tingay M., Barth A., Reinecker J., Kurfe D., Müller B., 2010. Global crustal stress pattern based on the World Stress Map database release 2008. Tectonophysics 482 (1–4), 3–15. https://doi.org/10.1016/j.tecto.2009.07.023.Heidbach O., Tingay M., Barth A., Reinecker J., Kurfe D., Müller B., 2010. Global crustal stress pattern based on the World Stress Map database release 2008. Tectonophysics 482 (1–4), 3–15. https://doi.org/10.1016/j.tecto.2009.07.023.López A., 2012. Andersonian and Coulomb stresses in Central Costa Rica and its fault slip tendency potential: new insights into their associated seismic hazard. Geological Society, London, Special Publications 367, 19–38. https://doi.org/10.1144/SP367.3.López A., 2012. Andersonian and Coulomb stresses in Central Costa Rica and its fault slip tendency potential: new insights into their associated seismic hazard. Geological Society, London, Special Publications 367, 19–38. https://doi.org/10.1144/SP367.3.Lund B., Townend J., 2007. Calculating horizontal stress orientations with full or partial knowledge of the tectonic stress tensor. Geophysical Journal International 170 (3), 1328– 1335. https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.2007.03468.x.Lund B., Townend J., 2007. Calculating horizontal stress orientations with full or partial knowledge of the tectonic stress tensor. Geophysical Journal International 170 (3), 1328– 1335. https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.2007.03468.x.McKenzie D.P., 1969. The relation between fault plane solutions for earthquakes and the directions of the principal stresses. Bulletin of the Seismological Society of America 59 (2), 591–601.McKenzie D.P., 1969. The relation between fault plane solutions for earthquakes and the directions of the principal stresses. Bulletin of the Seismological Society of America 59 (2), 591–601.Moeck I., Schandelmeier H., Holl H.-G., 2008. The stress regime in a Rotliegend reservoir of the Northeast German Basin. International Journal of Earth Sciences 98 (7), 1643– 1654. https://doi.org/10.1007/s00531-008-0316-1.Moeck I., Schandelmeier H., Holl H.-G., 2008. The stress regime in a Rotliegend reservoir of the Northeast German Basin. International Journal of Earth Sciences 98 (7), 1643– 1654. https://doi.org/10.1007/s00531-008-0316-1.Morris A.P., Ferrill D.A., Henderson D.B., 1996. Slip tendency analysis and fault reactivation. Geology 24 (3), 275–278. https://doi.org/10.1130/0091-7613(1996)024<0275:STAAFR>2.3.CO;2.Morris A.P., Ferrill D.A., Henderson D.B., 1996. Slip tendency analysis and fault reactivation. Geology 24 (3), 275–278. https://doi.org/10.1130/0091-7613(1996)024<0275:STAAFR>2.3.CO;2.Rebetskii Yu.L., 1997. Reconstruction of tectonic stresses and seismotectonic strain: Methodical fundamentals, current stress field of Southeastern Asia and Oceania. Translation (Doklady) of the Russian Academy of Science. Earth Science Sections 354 (4), 560–563.Rebetskii Yu.L., 1997. Reconstruction of tectonic stresses and seismotectonic strain: Methodical fundamentals, current stress field of Southeastern Asia and Oceania. Translation (Doklady) of the Russian Academy of Science. Earth Science Sections 354 (4), 560–563.Rebetsky Yu.L., 1996. I. Stress-monitoring: Issues of reconstruction methods of tectonic stresses and seismotectonic deformations. Journal of Earthquake Prediction Research 5 (4), 557–573.Rebetsky Yu.L., 1996. I. Stress-monitoring: Issues of reconstruction methods of tectonic stresses and seismotectonic deformations. Journal of Earthquake Prediction Research 5 (4), 557–573.Ребецкий Ю.Л. Напряженно-деформированное состояние и механические свойства природных массивов по данным о механизмах очагов землетрясений и структурно-кинематическим характеристикам трещин: Дис. ... докт. физ.-мат. наук. М.: ОИФЗ РАН, 2003. 455 с.Rebetsky Yu.L., 2003. Stress-strain State and Mechanical Properties of Natural Massifs According to the Data on the Earthquake Focal Mechanisms and Structural-Kinematic Characteristics of Fractures. PhD Thesis (Doctor of Physics and Mathematics). UIPE RAS, Moscow, 455 p. (in Russian).Rebetsky Yu.L., Kuzikov S.I., 2016. Active faults of the northern Tien Shan: tectonophysical zoning of seismic risk. Russian Geology and Geophysics 57 (6), 967–983. https://doi.org/10.1016/j.rgg.2016.05.004.Rebetsky Yu.L., Kuzikov S.I., 2016. Active faults of the northern Tien Shan: tectonophysical zoning of seismic risk. Russian Geology and Geophysics 57 (6), 967–983. https://doi.org/10.1016/j.rgg.2016.05.004.Rebetsky Yu.L., Mikhailova A.V, Rosanova G.V, Fursova E.V., 1997. II. Stress-monitoring: The modern field of regional stresses in South-East Asia and Oceania. Principles of quasiplastic deforming of fractured media. Journal of Earthquake Prediction Research 6 (1), 11–36.Rebetsky Yu.L., Mikhailova A.V, Rosanova G.V, Fursova E.V., 1997. II. Stress-monitoring: The modern field of regional stresses in South-East Asia and Oceania. Principles of quasiplastic deforming of fractured media. Journal of Earthquake Prediction Research 6 (1), 11–36.Ребецкий Ю.Л., Сим Л.А., Маринин А.В. От зеркал скольжения к тектоническим напряжениям. Методики и алгоритмы. М.: ГЕОС, 2017. 234 с.Rebetskiy Yu.L., Sim L.A., Marinin A.V., 2017. From slickensides to tectonic stresses. Methods and algorithms. GEOS, Moscow, 234 c. (in Russian).Steinberger B., Schmeling H., Marquart G., 2001. Large-scale lithospheric stress field and topography induced by global mantle circulation. Earth and Planetary Science Letters 186 (1), 75–91. https://doi.org/10.1016/S0012-821X(01)00229-1.Steinberger B., Schmeling H., Marquart G., 2001. Large-scale lithospheric stress field and topography induced by global mantle circulation. Earth and Planetary Science Letters 186 (1), 75–91. https://doi.org/10.1016/S0012-821X(01)00229-1.Tutu A.O., Steinberger B., Sobolev S.V., Rogozhina I., Popov A.A., 2018. Effects of upper mantle heterogeneities on lithospheric stress field and dynamic topography. Solid Earth 9 (3), 649–668. https://doi.org/10.5194/se-9-649-2018.Tutu A.O., Steinberger B., Sobolev S.V., Rogozhina I., Popov A.A., 2018. Effects of upper mantle heterogeneities on lithospheric stress field and dynamic topography. Solid Earth 9 (3), 649–668. https://doi.org/10.5194/se-9-649-2018.Yetirmishli G.J., Kazimova S.E., 2017. Types of tectonic movements of the seismogenic areas of Azerbaijan based on the earthquake focal zones. Geological-geophysical studies of the deep structure of the Caucasus. In: Geology and Geophysics of Caucasus. Vladikavkaz, p. 20–25.Yetirmishli G.J., Kazimova S.E., 2017. Types of tectonic movements of the seismogenic areas of Azerbaijan based on the earthquake focal zones. Geological-geophysical studies of the deep structure of the Caucasus. In: Geology and Geophysics of Caucasus. Vladikavkaz, p. 20–25.Yetirmishli G.J., Kazimova S.E., 2018. Focal mechanisms of earthquakes and stress field of the earth crust in Azerbaijan. In: D’Amico S. (Ed.), Moment tensor solutions: a useful tool for seismotectonics. Springer, Cham, p. 481–495. https://doi.org/10.1007/978-3-319-77359-9_21.Yetirmishli G.J., Kazimova S.E., 2018. Focal mechanisms of earthquakes and stress field of the earth crust in Azerbaijan. In: D’Amico S. (Ed.), Moment tensor solutions: a useful tool for seismotectonics. Springer, Cham, p. 481–495. https://doi.org/10.1007/978-3-319-77359-9_21.Zoback M.L., 1992. First‐and second‐order patterns of stress in the lithosphere: The World Stress Map Project. Journal of Geophysical Research: Solid Earth 97 (B8), 11, 703–11728. https://doi.org/10.1029/92JB00132.Zoback M.L., 1992. First‐and second‐order patterns of stress in the lithosphere: The World Stress Map Project. Journal of Geophysical Research: Solid Earth 97 (B8), 11, 703–11728. https://doi.org/10.1029/92JB00132.

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