СЕЙСМОТЕКТОНИЧЕСКИЕ ДЕФОРМАЦИИ ЛИТОСФЕРЫ ПАМИРА И ПРИЛЕГАЮЩИХ ТЕРРИТОРИЙ

В работе исследована область Памира и Тянь-Шаня, которая является зоной внутриконтинентальных столкновений и представляет большой интерес для изучения геодинамических процессов, протекающих в земной коре и литосфере. Указанная область исследована методом сейсмотектонических деформаций (СТД). Расчет СТД выполнен на основе подходов, предложенных в работах Ю.В. Ризниченко и С.Л. Юнга. Для оценки распределения сейсмичности по территории и глубине, а также расчета среднегодовой скорости СТД (интенсивность СТД, I_Ʃ ) использован каталог ISC (International Seismological Centre, London). Каталог включает в себя более 56000 землетрясений, произошедших на рассматриваемой территории за 1902–2018 гг. Для разных диапазонов глубин выделены области проявления интенсивных сейсмотектонических деформаций. Максимум интенсивности СТД I_Ʃ =1.76⋅10^–7 год^–1 приходится на юго-западную часть Памиро-Гиндукушской сейсмической зоны (глубина 100–300 км), соизмеримая интенсивность СТД I_Ʃ =1.25⋅10^–7 год^–1 определена для западной части зоны сочленения Тянь-Шаня и Памира (западная часть Алайского и Заалайского хребтов, глубина 0–50 км). Зоны сейсмической активности мигрируют в зависимости от рассматриваемой глубины. На глубине 0–50 км выделяются две области активной сейсмичности – восточная часть Заалайского хребта и центральная часть Памиро-Гиндукушской сейсмической зоны. Ниже 50 км активная сейсмичность смещается в южную часть Памиро-Гиндукушской сейсмической зоны, максимум землетрясений наблюдается на глубине 100–300 км. Исследования направленности СТД основаны на данных о фокальных механизмах очагов 3276 землетрясений, произошедших за 1949–2018 гг. Построены диаграммы распределения направлений главных осей напряжений. Для основной части событий ось сжатия меняет свое направление в секторе азимутов 300–360°. Для земной коры и верхней мантии рассчитаны и построены усредненные механизмы очагов и карты направленности СТД. По представительным выборкам усредненные механизмы построены для зоны сочленения Южного Тянь-Шаня с Северным Памиром и Таримом (0–50 км) и для юго-западной части Памиро-Гиндукушской сейсмической зоны (более 50 км). По картам СТД определены направления осей укорочения и удлинения и отмечено наличие различных деформационных обстановок на территории исследования. На основе тензоров СТД, полученных для глубин 0–50 км (земная кора), построены распределения коэффициента Лоде – Надаи μ_ε , угла вида плоской деформации ω (по С.Л. Юнга) и вертикальной компоненты. Основная часть исследуемой территории находится в условиях простого сжатия (0.6≤μ_ε ≤1), за исключением Центрального и Южного Памира, который находится в условиях растяжения со сдвигом (–0.6<μ_ε<–0.2) и чистого сдвига (–0.2≤μ_ε≤+0.2). Исследуемая территория, кроме Центрального и Южного Памира, испытывает воздымание. Проведено сравнение моделей деформации, полученных по методу СТД и GPS-данным. Отмечено полное соответствие.

землетрясение, фокальный механизм, тензор скорости сейсмотектонической деформации, оси главных напряжений, оси укорочения и удлинения, параметр Лоде – Надаи, угол вида плоской деформации, вертикальная компонента

1. Allmendinger R.W., Reilinger R., Loveless. J., 2007. Strain and Rotation Rate from GPS in Tibet, Anatolia, and the Altiplano. Tectonics 26 (3), TC3013. https://doi.org/10.1029/2006TC002030.

2. Billington S., Isacks B.L., Barazangi M., 1977. Spatial Distribution and Focal Mechanismus of Mantle Earthquakes in the Hindu Kush – Pamir Region: A Contorted Benioff Zone. Geology 5 (11), 699–704. https://doi.org/10.1130/0091-7613(1977)5%3C699:SDAFMO%3E2.0.CO;2.

3. Bulletin of the International Seismological Centre, 2019. Available from: http://www.isc.ac.uk (Last accessed August 21, 2019).

4. Буртман В.С. Тянь-Шань и Высокая Азия: Геодинамика в кайнозое. М.: ГЕОС, 2012. 186 с.

5. Burtman V.S., 2013. The Geodynamics of the Pamir-Punjab Syntaxis. Geotectonics 47 (1), 31–51. https://doi.org/10.1134/S0016852113010020.

6. Филин А.П. Прикладная механика твердого деформируемого тела. М.: Наука, 1975. Т. 1. 832 с.

7. GEM Strain Rate Model, 2020. Available from: https://gsrm2.unavco.org/model/model.html. (Last accessed June 05, 2020).

8. Global CMT Catalog, 2019. Available from: https://www.globalcmt.org/CMTsearch.html. (Last accessed August 21, 2019).

9. Гущенко О.И. Кинематический принцип реконструкции направлений главных напряжений (по геологическим и сейсмологическим данным) // Доклады АН СССР. 1975. Т. 225. № 3. С. 557–560.

10. Ischuk A., Bendick R., Rybin A., Molnar P., Khan S.F., Kuzikov S., Mohadjer S., Saydullaev U., Ilyasova Zh., Schelochkov G., Zubovich A.V., 2013. Kinematics of the Pamir and Hindu Kush Regions from GPS geodesy. Journal of Geophysical Research: Solid Earth 118 (5), 2408–2416. https://doi.org/10.1002/jgrb.50185.

11. Jay C.N., Flesch L.M., Bendick R.O., 2017. Kinematics and Dynamics of the Pamir, Central Asia: Quantifying Surface Deformation and Force Balance in an Intracontinental Subduction Zone. Journal of Geophysical Research: Solid Earth 122 (6), 4741–4762. https://doi.org/10.1002/2017JB014177.

12. Кальметьева З.А., Костюк А.Д., Сычева Н.А. О взаимосвязи оползней и землетрясений // Известия НАН КР. 2010. № 4. С. 22–29.

13. Koulakov I.Y., 2011. High-Frequency P and S Velocity Anomalies in the Upper Mantle beneath Asia from Inversion of Worldwide Travel Time Data. Journal of Geophysical Research: Solid Earth 116 (B4), 1–22. https://doi.org/10.1029/2010JB007938.

14. Краснопевцева Г.В., Шевченко В.И. Новые данные о структуре земной коры и верхней мантии по профилю ГСЗ Зоркуль – Узген на Памире – Тянь-Шане // Физика Земли. 1998. № 9. С. 70–82.

15. Kreemer C., Blewitt G., Klein E., 2014. A Geodetic Plate Motion and Global Strain Rate Model. Geochemistry, Geophysics, Geosystems 15 (10), 3849–3889. https://doi.org/10.1002/2014GC005407.

16. Кучай О.А., Бушенкова Н.А. Механизмы очагов землетрясений Центральной Aзии // Физическая мезомеханика. 2009. Т. 12. № 1. С. 17–24.

17. Kumar P., Yuan X., Kind R., Kozarev G., 2005. The Lithosphere-Asthenosphere Boundary in the Tien Shan-Karakoram Region from S Receiver Functions: Evidence for Continental Subduction. Geophysical Research Letters 32 (7), 1–4. https://doi.org/10.1029/2004GL022291.

18. Кунин Н.Я. Строение литосферы Евразии. М.: Изд-во МТК, 1992. 266 с.

19. Кузиков С.И. Современные движения земной коры на различных пространственно-временных уровнях Центральной Азии // Проблемы геодинамики и геоэкологии внутриконтинентальных орогенов: Материалы докладов VI Международного симпозиума (23–29 июня 2014 г.). Бишкек: НС РАН, 2015. С. 72–78.

20. Lukk A.A., Shevchenko V.I., 2019. Seismicity, Tectonics, and GPS Geodynamics of the Caucasus. Izvestiya. Physics of the Solid Earth 55, 626–648. https://doi.org/10.1134/S1069351319040062.

21. Lukk A.A., Shevchenko V.I., Leonova V.G., 2015. Autonomous Geodynamics of the Pamir–Tien Shan Junction Zone from Seismology Data. Izvestiya, Physics of the Solid Earth 51, 859–877. https://doi.org/10.1134/S1069351315040060.

22. Лукк А.А., Винник Л.П. Тектоническая интерпретация глубинной структуры Памира // Геотектоника. 1975. № 5. С. 73–80.

23. Лукк А.А., Юнга С.Л. Сейсмотектоническая деформация Гармского района // Известия АН СССР. Физика Земли. 1979. № 10. С. 24–43.

24. Лукк А.А., Юнга С.Л. Напряженно-деформированное состояние земной коры Гармского района // Известия АН СССР. Физика Земли. 1988. № 6. С. 14–26.

25. Лукк А.А., Юнга С.Л., Шкляр Г.П., Леонова В.Г., Филина Т.А., Абдукадыров А.А., Беленович Т.Я., Власова А.А., Лопатина Т.А., Матасова Л.М., Нурхалиева А.Д., Садыкова А.Б., Туйчиев Х.А. Сейсмотектоническая деформация и напряженное состояние земной коры Средней Азии и Казахстана // Землетрясения Средней Азии и Казахстана. 1981. Душанбе: Дониш, 1983. С. 118–135.

26. Современная геодинамика областей внутриконтинентального коллизионного горообразования (Центральная Азия) / Ред. В.И. Макаров. М.: Научный мир, 2005. 400 с..

27. Mansurov A.N., 2017. A Continuum Model of Present-Day Crustal Deformation in the Pamir-Tien Shan Region Constrained by GPS Data. Russian Geology and Geophysics 58 (7), 787–802. https://doi.org/10.1016/j.rgg.2017.06.002.

28. Мансуров А.Н. Сопоставление скорости деформации земной коры в зоне сопряжения Памира и Тянь-Шаня с геологическими структурами региона // Проблемы геодинамики и геоэкологии внутриконтинентальных орогенов: Материалы докладов VII Международного симпозиума (19–24 июня 2017 г.). Бишкек: НС РАН, 2018. С. 98–104.

29. Mohadjer S., Bendick R., Ischuk A., Kuzikov S., Kostuk A., Saydullaev U., Lodi S., Kakar D.M., Wasy A., Khan M.A., Molnar P., Bilham R., Zubovich A.V., 2010. Partitioning of India-Eurasia Convergence in the Pamir-Hindu Kush from GPS Measurements. Geophysical Research Letters 37 (4). https://doi.org/10.1029/2009GL041737.

30. Molnar P., Tapponnier P., 1975. Cenozoic Tectonics of Asia: Effects of a Continental Collision: Features of Recent Continental Tectonics in Asia Can Be Interpreted as Results of the India-Eurasia Collision. Science 189 (4201), 419–426. https://doi.org/10.1126/science.189.4201.419.

31. Ребецкий Ю.Л. Тектонические напряжения и прочность природных горных массивов. М.: Академкнига, 2007. 406 с.

32. Ребецкий Ю.Л., Алексеев Р.С. Поле современных тектонических напряжений Средней и Юго-Восточной Азии // Геодинамика и тектонофизика. 2014. Т. 5. № 1. С. 257–290. https://doi.org/10.5800/GT-2014-5-1-0127.

33. Reigber C., Michel G.W., Galas R., Angermann D., Klotz J., Chen J.Y., Papschev A., Arslanov R., Tzurkov V.E., Ishanov M.C., 2001. New Space Geodetic Constraints on the Distribution of Deformation in Central Asia. Earth and Planetary Science Letters 191 (1–2), 157–165. https://doi.org/10.1016/S0012-821X(01)00414-9.

34. Ризниченко Ю.В. Проблемы сейсмологии. М.: Наука, 1985. 408 с.

35. Ризниченко Ю.В., Соболева О.В., Кучай О.А., Михайлова Р.С., Васильева О.Н. Сейсмотектоническая деформация земной коры юга Средней Азии // Известия АН СССР. Физика Земли. 1982. № 10. С. 90–104.

36. Shen Z.-K., Jackson D.D., Ge B.X., 1996. Crustal Deformation across and beyond the Los Angeles Basin from Geodetic Measurements. Journal of Geophysical Research: Solid Earth 101 (B12), 27957–27980. https://doi.org/10.1029/96JB02544.

37. Sippl C., Schurr B., Yuan X., Mechie J., Schneider F.M., Gadoev M., Orunbaev S., Oimahmadov I., Haberland C., Abdybachaev U., Minaev V., Negmatullaev S., Radjabov N., 2013. Geometry of the Pamir-Hindu Kush Intermediate-Depth Earthquake Zone from Local Seismic Data. Journal of Geophysical Research: Solid Earth 118 (4), 1438–1457. https://doi.org/10.1002/jgrb.50128.

38. Соболева О.В., Бибарсова Д.Г., Вахидова З.Н. Расчет параметров сейсмотектонической деформации. М.: ИФЗ РАН, 1981. 25 с.

39. Соколовский В.В. Теория пластичности. М.: Высшая школа, 1969. 608 с.

40. Sycheva N.A., Bogomolov L.M., Yunga S.L., Makarov V.I., 2008. Seismotectonic Deformations and Recent Tectonics of the Tien Shan. Izvestiya. Physics of the Solid Earth 44, 351–363. https://doi.org/10.1134/S1069351308050017.

41. Сычева Н.А., Мансуров А.Н. Сравнение оценок деформаций земной коры Бишкекского геодинамического полигона на основе сейсмологических и GPS-данных // Геодинамика и тектонофизика. 2017. Т. 8. № 4. С. 809–825. https://doi.org/10.5800/GT-2017-8-4-0318.

42. Трифонов В.Г., Соболева О.В., Трифонов Р.В., Востриков Г.А. Современная геодинамика Альпийско-Гималайского коллизионного пояса. М.: ГЕОС, 2002. 224 с.

43. Vinnik L.P., Reigber C., Aleshin I.M., Kosarev G.L., Kaban M.K., Oreshin S.I., Roecker S.W., 2004. Receiver Function Tomography of the Central Tien Shan. Earth Planet Scientific Letters 225 (1–2), 131–146. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2004.05.039.

44. Юнга С.Л. О механизме деформирования сейсмоактивного объема земной коры // Известия АН СССР. Физика Земли. 1979. № 10. С. 14–23.

45. Юнга С.Л. Методы и результаты изучения сейсмотектонических деформаций. М.: Наука, 1990. 191 с.

46. Юнга С.Л. О классификации тензоров сейсмических моментов на основе их изометрического отображения на сферу // Доклады РАН. 1997. Т. 352. № 2. С. 253–255.

47. Юнга С.Л. Сравнительный анализ сейсмотектонических деформаций в областях активных геодинамических режимов. Геофизика на рубеже веков. М.: ИФЗ РАН. 1999. С. 253–264.

48. Юнга С.Л. Изучение движений поверхности и деформаций земной коры на территории Центрального Тянь-Шаня, Казахской платформы и Алтая; создание программ обработки сейсмологических данных, проведение обработки: Отчет о научно-исследовательской работе. Обнинск, 2002. 41 с.

49. Zheng G., Wang H., Wright T.J., Lou Y., Zhang R., Zhang W., Shi Ch., Huang J., Wei N., 2017. Crustal Deformation in the India-Eurasia Collision Zone from 25 Years of GPS Measurements. Journal of Geophysical Research: Solid Earth 122 (11), 9290–9312. https://doi.org/10.1002/2017JB014465.

50. Зубович А.В., Мухамедиев Ш.А. Метод наложенных триангуляций для вычисления градиента скорости горизонтальных движений: приложение к центрально-азиатской GPS-сети // Геодинамика и тектонофизика. 2010. Т. 1. № 2. С. 169–185. https://doi.org/10.5800/GT-2010-1-2-0013.

51. Zubovich A.V., Schӧe T., Metzger S., Mosienko O., Mukhamediev Sh., Sharshebaev A., Zech C., 2016. Tectonic Interaction between the Pamir and Tien Shan Observed by GPS. Tectonics 35 (2), 283–292. https://doi.org/10.1002/2015TC004055.

52. Zubovich A.V., Wang X., Scherba Y.G., Schelochkov G.G., Reilinger R., Reigber C., Mosienko O.I., Molnar P., Michajljow W., Makarov V.I., Li J., Kuzikov S.I., Herring T.A., Hamburger M.W., Hager B.H., Dang Y., Bragin V.D., Beisenbaev R.T., 2010. GPS Velocity Field for the Tien Shan and Surrounding Regions. Tectonics 29 (6). https://doi.org/10.1029/2010TC002772.