SPECIFIC VELOCITY STRUCTURE OF THE UPPER MANTLE IN THE TRANSBAIKALIA SEGMENT OF THE MONGOLIA-OKHOTSK OROGENIC BELT

The paper presents the results of deep seismic studies on Geophysical Reference Profile 1-SB (Sredneargunsk – Ust-Karenga – Taksimo – Vitim) in East Transbaikalia,Russia. The1200 kmlong profile crosses the major tectonic structures of the Central Asian fold belt: the Argun median massif, the Selenga-Stanovoy and Transbaikalia folded regions, and the Baikal rift zone. Its northwestern fragment extends into the Angara-Lena monocline of the Siberian platform. The southeastern (Transbaikalia) and northwestern (Baikal-Patom) fragments of the profile are based on the spot (differential) seismic sounding technique using explosions and 40-tonne vibrators. The south­eastern (Transbaikalia) fragment shows small crustal thickness values (~40 km), an almost horizontal position of the Moho, and high velocities of longitudinal waves (~8.4 km/sec) beneath the Moho. The analysis of parallelism graphs and the dynamic expression of the wave refracted from the Moho suggests a less than 5–10 km thick layer of high velocities and low gradients below Moho. The database on theterritoryofTransbaikaliaincludes ~200 wave arrival times from large earthquakes, which were refracted at the Moho at distances of ~200–1400 km. As part of the tomographic interpretation, using additional DSS data on the Moho, theterritoryofTransbaikaliahas been mapped to show the patterns of the threshold velocity values at the Moho. The seismic data was used to contour an area with high velocity values in the mantle in the central part of the Mongolia-Okhotsk orogenic belt and the neighboring fold structures of Transbaikalia. According to the analysis of the seismic and geologic data on the study area, the mantle layer with high velocity values in the Mongolian-Okhotsk orogenic belt may be represented by the eclogitic rock plates.

1. Bakhvalov N.S., 1988. Numerical Methods. Nauka, Moscow, 314 p. (in Russian) [Бахвалов Н.С. Численные методы. М.: Наука, 1988. 314 с.].

2. Didenko A.N., Efimov A.S., Nelyubov P.A., Sal’nikov A.S., Starosel’tsev V.S., Shevchenko B.F., Goroshko M.V., Gur’yanov V.A., Zamozhnyaya N.G., 2013. Structure and evolution of the Earth’s crust in the region of junction of the Central Asian fold belt and the Siberian platform: Skovorodino–Tommot profile. Russian Geology and Geophysics 54 (10), 1236–1249. https://doi.org/10.1016/j.rgg.2013.09.008.

3. Dobretsov N.L., Sobolev N.V., Shatsky V.S., Aschepkov I.V., Bakirov A.B., Gabov N.F., Gilbert A.E., Dobretsova L.V., Kozyreva N.V., Kolcheva K., Sklyarov E.V., 1989. Eclogites and Glaucophane Schists in Fold Areas. Siberian Branch, Nauka, Novosibirsk, 236 p. (in Russian) [Добрецов Н.Л., Соболев Н.В., Шацкий В.С., Ащепков И.В., Бакиров А.Б., Габов Н.Ф., Гильберт А.Э., Добрецова Л.В., Козырева Н.В., Колчева К., Скляров Е.В. Эклогиты и глаукофановые сланцы в складчатых областях. Новосибирск: Наука. Сибирское отделение, 1989. 236 с.].

4. Fedynsky V.V., Kosminskaya I.P. (Eds.), 1978. Technique and Equipment for Regional Seismic Studies in Remote Areas and Their Application in Siberia. Siberian Branch, Nauka, Novosibirsk, 206 p. (in Russian) [Методика и аппаратура для региональных сейсмических исследований в труднодоступной местности и их применение в Сибири / Ред. В.В. Федынский, И.П. Косминская. Новосибирск: Наука. Сибирское отделение, 1978. 206 с.].

5. International Seismological Centre, 2017. On-line Bulletin. Thatcham, United Kingdom. Available from: http://www.isc.ac.uk (last accessed December 6, 2017).

6. Masalsky O.K., Chechelnitsky V.V., Gileva N.A., 2007. The state-of-the-art of seismic observations in Pribaikalie. In: Modern methods of seismological data processing and interpreting. Proceedings of the Second International Seismological School. GS RAS, Obninsk, p. 140–144 (in Russian) [Масальский О.К., Чечельницкий В.В., Гилева Н.А. Современное состояние сейсмических наблюдений в Прибайкалье // Современные методы обработки и интерпретации сейсмологических данных: Материалы Второй международной сейсмологической школы. Обнинск: ГС РАН, 2007. С. 140–144].

7. Milanovsky E.E., 1996. Geology of Russia and the Neighboring Countries (Northern Eurasia). Moscow State University, Moscow, 448 p. (in Russian) [Милановский Е.Е. Геология России и ближнего зарубежья (Северной Евразии). М.: МГУ, 1996. 448 с.].

8. Mishen'kin B.P., Mishen'kina Z.R., Petrik G.V., Shelud'ko I.F., Mandel'baum M.M., Seleznev V.S., Solov'ev V.M., 1999. Deep seismic sounding of the Earth's crust and upper mantle in the Baikal rift zone. Izvestiya, Physics of the Solid Earth 35 (7–8), 594–611.

9. Nolet G. (Ed.), 1987. Seismic Tomography with Applications in Global Seismology and Exploration Geophysics. Kluwer, Dordrecht, 386 p. [Русский перевод: Сейсмическая томография. С приложениями в глобальной сейсмологии и разведочной геофизике / Ред. Г. Нолет. М.: Мир, 1990. 416 с.].

10. Parfenov L.M., Berzin N.A., Khanchuk A.I., Badarch G., Belichenko V.G., Bulgatov A.N., Dril S.I., Kirillova G.L., Kuzmin M.I., Nokleberg W.J., Prokopyev A.V., Timofeev V.F., Tomurtogoo O., Yang H., 2003. A model for the formation of orogenic belts in Central and Northeast Asia. Tikhookeanskaya Geologiya (Russian Journal of Pacific Geology) 22 (6), 7–41 (in Russian) [Парфенов Л.М., Берзин Н.А., Ханчук А.И., Бадарч Г., Беличенко В.Г., Булгатов А.Н., Дриль С.И., Кириллова Г.Л., Кузьмин М.И., Ноклеберг У., Прокопьев А.В., Тимофеев В.Ф., Томуртогоо О., Янь Х. Модель формирования орогенных поясов Центральной и Северо-Восточной Азии // Тихоокеанская геология. 2003. Т. 22. № 6. С. 7–41].

11. Petrov O.V. (Ed.), 2012. Geological Map of Russia and Adjoining Water Areas. Cartographic Factory of VSEGEI, Saint Pe¬tersburg (in Russian) [Геологическая карта России и прилегающих акваторий. 1:2500000 / Ред. О.В. Петров. СПб.: Картографическая фабрика ВСЕГЕИ, 2012].

12. Puzyrev N.N. (Ed.), 1981. Interior of Baikal from Seismic Data. Nauka, Novosibirsk, 173 p. (in Russian) [Недра Байкала (по сейсмическим данным) / Ред. Н.Н. Пузырев. Новосибирск: Наука, 1981. 105 с.].

13. Puzyrev N.N. (Ed.), 1993. Detailed Seismic Studies of the Lithosphere Using P and S waves. Nauka, Novosibirsk, 199 p. (in Russian) [Детальные сейсмические исследования литосферы на P и S-волнах / Ред. Н.Н. Пузырев. Новосибирск: Наука, 1993. 199 с.].

14. Seleznev V.S., Soloviev V.M., Suvorov V.D., Kreinin A.B., Uarov V.F., 1987. Using the transverse waves in deep seismic sounding in West Yakutia. Geologiya i Geofizika (Russian Geology and Geophysics) (1), 109–117 (in Russian) [Селезнев В.С., Соловьев В.М., Суворов В.Д., Крейнин А.Б., Уаров В.Ф. Использование поперечных волн при глубинном сейсмическом зондировании в Западной Якутии // Геология и геофизика. 1987. № 1. С. 109–117].

15. Seleznev V.S., Tibo G., Perchuk E., Emanov A.F., Suvorov V.D., Soloviov V.M., Tat’kov G.I., Liseikin A.V., Annenkov V.V., Mishen’kina Z.R., 2003. Using the new deep seismic technology to study the deep structure of the southwestern flank of the Baikal rift zone. In: Problems of seismology in the third millennium. Proceedings of the International Geophysical Conference (15–19 September 2003, Novosibirsk). Publishing House of SB RAS, Novosibirsk, p. 324–329 (in Russian) [Селезнев В.С., Тибо Г., Перчук Э., Еманов А.Ф., Суворов В.Д., Соловьев В.М., Татьков Г.И., Лисейкин А.В., Анненков В.В., Мишенькина З.Р. Использование новой технологии глубинных сейсмических исследований при изучении глубинного строения юго-западного фланга Байкальской рифтовой зоны // Проблемы сейсмологии III тысячелетия: Материалы международной геофизической конференции (15–19 сентября 2003 г., г. Новосибирск). Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2003. С. 324–329].

16. Shevchenko B.F., Goroshko M.V., Didenko A.N., Gur'yanov V.A., Starosel'tsev V.S., Sal'nikov A.S., 2011. The junction of the eastern Central Asian fold belt and the Siberian platform: deep structure and Mesozoic tectonics and geodynamics. Russian Geology and Geophysics 52 (12), 1672–1679. https://doi.org/10.1016/j.rgg.2011.11.008.

17. Solov’ev V.M., Seleznev V.S., Sal’nikov A.S., Shibaev S.V., Timofeev V.Y., Liseikin A.V., Shenmaier A.E., 2016. Deep seismic structure of the boundary zone between the Eurasian and Okhotsk plates in Eastern Russia (along the 3DV deep seismic sounding profile). Russian Geology and Geophysics 57 (11), 1613–1625. https://doi.org/10.1016/j.rgg.2016.10.007.

18. Soloviev V.M., Salnikov A.S., Seleznev V.S., Elagin S.A., Romanenko I.E., Galyova N.A., 2017. Deep seismic studies of the Baikal-Patom fragment of the Eastern section of Reference Profile 1-SB. Interexpo Geo-Siberia 2 (4), 106–112 (in Russian) [Соловьев В.М., Сальников А.С., Селезнев В.С., Елагин С.А., Романенко И.Е., Галёва Н.А. Глубинные сейсмические исследования на Байкало-Патомском фрагменте восточного участка опорного профиля 1-СБ // Интерэкспо Гео-Сибирь. 2017. Т. 2. № 4. С. 106–112].

19. Soloviev V.M., Seleznev V.S., Salnikov A.S., Kashubina T.V., Shenmaier A.E., 2014. Effective seismic models of media used in DSS operations on base lines in Eastern Russia. Geology and Mineral Resources of Siberia (4), 74–86 (in Russian) [Соловьев В.М., Селезнев В.С., Сальников А.С., Кашубина Т.В., Шенмайер А.Е. Использование эффективных сейсмических моделей сред при работах ГСЗ на опорных профилях в восточной части России // Геология и минерально-сырьевые ресурсы Сибири. 2014. № 4. С. 74–86].

20. Soloviev V.M., Seleznev V.S., Salnikov A.S., Liseikin A.V., Romanenko I.E., Elagin S.A., Shenmaier A.E., 2016. Features of seismic structures in the Transbaikalia segment of the Central Asian fold belt in Geophysical Reference Profile 1-SB. Interexpo Geo-Siberia 2 (2), 234–238 (in Russian) [Соловьев В.М., Селезнев В.С., Сальников А.С., Лисейкин А.В., Романенко И.Е., Елагин С.А., Шенмайер А.Е. Особенности сейсмического строения структур забайкальской части Центрально-Азиатского складчатого пояса в створе опорного геофизического профиля 1-СБ // Интерэкспо Гео-Сибирь. 2016. Т. 2. № 2. С. 234–238].

21. Suvorov V.D., Mishenkina Z.M., Petrick G.V., Sheludko I.F., Seleznev V.S., Solovyov V.M., 2002. Structure of the crust in the Baikal rift zone and adjacent areas from deep seismic sounding data. Tectonophysics 351 (1–2), 61–74. https://doi.org/10.1016/S0040-1951(02)00125-7.