Preview

Геодинамика и тектонофизика

Расширенный поиск

Субмеридиональная пограничная зона в Азии: сейсмичность, структура литосферы и распределение конвективных потоков в верхней мантии

https://doi.org/10.5800/GT-2018-9-3-0381

Полный текст:

Аннотация

Исследование посвящено субмеридиональной трансрегиональной границе, которая широкой полосой простирается вдоль 105° в.д. в Центральной Азии и может быть прослежена в современных сейсмических моделях вплоть до глубины ~600 км. К западу от нее отмечается повышенная континентальная сейсмическая активность. Изучение природы трансрегиональной пограничной зоны позволит оценить ее вклад в текущие геодинамические процессы в Азии. В работе проведен комплексный анализ на основе сопоставления доступных данных с результатами, полученными в ходе исследования с помощью независимых методов. Проанализировано распределение землетрясений по глубине. Прослежена корреляция между характером сейсмотектонических деформаций (СТД) по данным механизмов очагов землетрясений, структурой аномалий Р-скорости и распределением конвективных потоков в верхней мантии. Структура распределения аномалий сейсмических скоростей в верхней мантии основана на данных каталога ISC за период 1964–2011 гг. Моделирование выполнено по двум региональным томографическим схемам (на первых вступлениях [Koulakov et al., 2002 и с использованием PP-фаз [Bushenkova et al., 2002) с последующим суммированием с весовыми коэффициентами, зависящими от распределения исходных данных для каждой схемы. Аналогичный подход применен в работе [Koulakov, Bushenkova, 2010 для территории Сибири, в которой модель была построена на меньшем количестве данных каталога ISC (до 2001 г.) и захватывала лишь часть исследуемой в настоящей работе субмеридиональной пограничной зоны. Характеристики полученной суммарной модели использованы для оценки вариаций мощности литосферы, которые, как показали результаты предыдущих исследований [Chervov et al., 2014; Bushenkova et al., 2014, 2016, могут значительно влиять на структуру конвективных течений в верхней мантии. Полученные вариации мощности учтены при задании граничных условий в задаче численного моделирования тепловой конвекции, выполненного в соответствии с алгоритмом [Chervov, Chernykh, 2014. Реконструкция поля СТД проводилась по данным механизмов очагов землетрясений (M≥4.6), которые произошли в Центральной Азии в 1976–2017 гг. Результаты показали, что зона изменения сейсмического режима и полоса разворота главных осей СТД коррелируют с субмеридионально вытянутой границей повышенных/пониженных скоростей в сейсмотомографической модели и с субмеридионально протяженным нисходящим потоком в верхней мантии. Западная часть территории характеризуется субмеридиональным укорочением главных осей деформации, а восточная – субширотным укорочением. Поворот направлений основных осей СТД происходит в зоне 93–105° в.д. Таким образом, субмеридионально протяженный нисходящий поток в конвективной структуре верхней мантии региона, возникший в результате суперпозиции неоднородностей мощности литосферы, вероятно, и представляет собой преграду на пути распространения проявляющихся в сейсмическом режиме активных геодинамических процессов, вызванных коллизией.

Об авторах

Н. А. Бушенкова
Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН
Россия

Наталья Анатольевна Бушенкова, канд. геол.-мин. наук, с.н.с.

630090, Новосибирск, пр. Академика Коптюга, 3; 630090, Новосибирск, ул. Пирогова, 2,



О. А. Кучай
Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН; Новосибирский национальный исследовательский государственный университет
Россия

Ольга Анатольевна Кучай, канд. физ.-мат. наук, с.н.с. 

630090, Новосибирск, пр. Академика Коптюга, 3



В. В. Червов
Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука СО РАН
Россия

Виктор Васильевич Червов, канд. физ.-мат. наук, с.н.с.

630090, Новосибирск, пр. Академика Коптюга, 3



Список литературы

1. Андерсон Д., Таннехилл Дж., Плетчер Р. Вычислительная гидромеханика и теплообмен. М.: Мир, 1990. 384 с.

2. Земная кора и верхняя мантия Тянь-Шаня в связи с геодинамикой и сейсмичностью / Ред. А.Б. Бакиров. Бишкек: Илим, 2006. 116 с.

3. Bayasgalan A., Jackson J., McKenzie D., 2005. Lithosphere rheology and active tectonics in Mongolia: relations between earthquake source parameters, gravity and GPS measurements. Geophysical Journal International 163 (3), 1151–1179. https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.2005.02764.x.

4. Bushenkova N.A., Deev E.V., Dyagilev G.S., Gibsher A.A., 2008. The upper mantle structure and Cenozoic volcanism of Central Mongolia. Doklady Earth Sciences 418 (1), 128–131. https://doi.org/10.1134/S1028334X08010285.

5. Bushenkova N., Kuchay O., Chervov V., 2014. Comparison of seismotomographic and thermogravitational models with distribution of the seismotectonic deformation orientations for southern Siberia area. Geophysical Research Abstracts 16, EGU2014-3452. Available from: http://meetingorganizer.copernicus.org/EGU2014/EGU2014-3452.pdf.

6. Bushenkova N., Kuchay O., Chervov V., Koulakov I., 2016. Comparison of seismotomographic and thermogravitational models with distribution of the seismotectonic deformation orientations for Kamchatka region. Geophysical Research Abstracts 18, EGU2016-14860. Available from: http://meetingorganizer.copernicus.org/EGU2016/EGU2016-14860.pdf.

7. Bushenkova N., Tychkov S.I., Koulakov I., 2002. Tomography on PP-P waves and its application for investigation of the upper mantle in central Siberia. Tectonophysics 358 (1–4), 57–76. https://doi.org/10.1016/S0040-1951(02)00417-1.

8. Bushenkova N.A., Tychkov S.A., Kulakov I.Yu., 2003. Upper mantle structure beneath Central Siberia and neighboring regions, from PP-P tomography. Geologiya i Geofizika (Russian Geology and Geophysics) 44 (5), 453–468.

9. Червов В.В. Численное моделирование трехмерных задач конвекции в мантии Земли с применением завихренности и векторного потенциала // Вычислительные технологии. 2002. Т. 7. № 1. С. 114–125.

10. Червов В.В. Численное моделирование трехмерных задач конвекции в мантии Земли с применением последовательности сеток // Вычислительные технологии. 2002. Т. 7. № 3. С. 85–92.

11. Chervov V.V., Chernykh G.G., 2014. Numerical modeling of three-dimensional convection in the upper mantle of the Earth beneath Eurasia lithosphere. Journal of Engineering Thermophysics 23 (2), 105–111. https://doi.org/10.1134/S1810232814020039.

12. Червов В.В., Черных Г.Г., Бушенкова Н.А., Кулаков И.Ю. Численное моделирование трехмерной конвекции в верхней мантии Земли под литосферой Евразии // Вычислительные технологии. 2014. Т. 19. № 5. С. 101–114.

13. Deng Q., Zhang P., Ran Y., Yang X., Min W., Chu Q., 2003. Basic characteristics of active tectonics of China. Science in China Series D: Earth Sciences 46 (4), 356–372. https://doi.org/10.1360/03yd9032.

14. Gatinsky Yu.G., Prokhorova T.V., 2014. Superficial and deep structure of Central Asia as example of continental lithosphere heterogeneity. Universal Journal of Geoscience 2 (2), 43–52. https://doi.org/10.13189/ujg.2014.020202.

15. Гатинский Ю.Г., Рундквист Д.В., Владова Г.Л., Прохорова Т.В. Блоковая структура и геодинамика континентальной литосферы на границах плит // Вестник КРАУНЦ. Серия Науки о Земле. 2008. № 1. С. 32–47.

16. Гатинский Ю.Г., Владова Г.Л., Прохорова Т.В., Рундквист Д.В. Геодинамика Центральной Азии и прогноз катастрофических землетрясений // Пространство и время. 2011. № 3. C. 124–134.

17. Gileva N.A., Mel'nikova V.I., Radziminovich N.A., Déverchère J., 2000. Location of earthquakes and average parameters of the crust in some areas of the Baikal region. Geologiya i Geofizika (Russian Geology and Geophysics) 41 (5), 629–636.

18. Gol’din S.V., Kuchai O.A., 2007. Seismic strain in the Altai-Sayan active seismic area and elements of collisional geodynamics. Russian Geology and Geophysics 48 (7), 536–557. https://doi.org/10.1016/j.rgg.2007.06.005.

19. Голенецкий С.И. Анализ эпицентрального поля. Сейсмическая активность. Глубины очагов землетрясений Прибайкалья // Сейсмическое районирование Восточной Сибири и его геолого-геофизические основы / Ред. В.П. Солоненко. Новосибирск: Наука, 1977. С. 163–184.

20. Голенецкий С.И. Проблема изучения сейсмичности Байкальского рифта // Геодинамика внутриконтинентальных горных областей / Ред. Н.А. Логачев. Новосибирск: Наука, 1990. С. 228–235.

21. Горбунова Е.А., Шерман С.И. Вероятность сильных (М≥7.5) землетрясений в зонах разломов Центральной Азии (тектонофизический анализ) // Геодинамика и тектонофизика. 2016. Т. 7. № 2. С. 303–314. https://doi.org/10.5800/GT-2016-7-2-0208.

22. Грачев А.Ф., Калашникова И.В., Магницкий В.А. Современная и новейшая геодинамика и сейсмичность Китая // Физика Земли. 1993. № 10. С. 3–13.

23. Гущенко О.И., Степанов В.В., Сим Л.А. Направление действия современных мегарегиональных тектонических напряжений сейсмоактивных областей юга Евразии // Доклады АН СССР. 1977. Т. 234. № 3. С. 556–559.

24. Hatzfeld D., Molnar P., 2010. Comparisons of the kinematics and deep structures of the Zagros and Himalaya and of the Iranian and Tibetan plateaus and geodynamic implications. Reviews of Geophysics 48 (2), RG2005. https://doi.org/10.1029/2009RG000304.

25. Kennett B.L.N., Engdahl E.R., Buland R., 1995. Constraints on seismic velocities in the Earth from travel times. Geophysical Journal International 122 (1), 108–124. https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.1995.tb03540.x.

26. Костров Б.В. Механика тектонического землетрясения. М.: Наука, 1975. 174 с.

27. Koulakov I., 2011. High‐frequency P and S velocity anomalies in the upper mantle beneath Asia from inversion of worldwide traveltime data. Journal of Geophysical Research: Solid Earth 116 (B4), B04301. https://doi.org/10.1029/2010JB007938.

28. Koulakov I., Bushenkova N., 2010. Upper mantle structure beneath the Siberian craton and surrounding areas based on regional tomographic inversion of P and PP travel times. Tectonophysics 486 (1–4), 81–100. https://doi.org/10.1016/j.tecto.2010.02.011.

29. Koulakov I., Tychkov S., Bushenkova N., Vasilevskiy A., 2002. Structure and dynamics of the upper mantle beneath the Alpine-Himalayan orogenic belt from teleseismic tomography. Tectonophysics 358 (1–4), 77–96. https://doi.org/10.1016/S0040-1951(02)00417-1.

30. Kozhevnikov V.M., Seredkina A.I., Solovei O.A., 2014. 3D mantle structure of Central Asia from Rayleigh wave group velocity dispersion. Russian Geology and Geophysics 55 (10), 1239–1247, https://doi.org/10.1016/j.rgg.2014.09.010.

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

32. Kuchai O.A., Kozina M.E., 2015. Regional features of seismotectonic deformations in East Asia based on earthquake focal mechanisms and their use for geodynamic zoning. Russian Geology and Geophysics 56 (10), 1491–1499. https://doi.org/10.1016/j.rgg.2015.09.011.

33. Kulakov I.Yu., 2008. Upper mantle structure beneath southern Siberia and Mongolia, from regional seismic tomography. Russian Geology and Geophysics 49 (3), 187–196. https://doi.org/10.1016/j.rgg.2007.06.016.

34. Актуальные вопросы современной геодинамики Центральной Азии / Ред. К.Г. Леви, С.И. Шерман. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2005, 297 с.

35. Li S., Mooney W.D., Fan J., 2006. Crustal structure of mainland China from deep seismic sounding data. Tectonophysics 420 (1–2), 239–252. https://doi.org/10.1016/j.tecto.2006.01.026.

36. Liu M., Yang Y., Shen Z., Wang S., Wang M., Wan Y., 2007. Active tectonics and intracontinental earthquakes in China: the kinematics and geodynamics. In: S. Stein, S. Mazzotti (Eds.), Continental intraplate earthquakes: science, hazard, and policy issues. Geological Society of America Special Paper, vol. 425, p. 299–318. https://doi.org/10.1130/2007.2425(19).

37. Лукк А.А., Юнга С.Л. Геодинамика и напряженно-деформированное состояние литосферы Средней Азии. Душанбе: Дониш, 1988. 230 с.

38. Petit C., Fournier M., 2005. Present-day velocity and stress fields of the Amurian Plate from thin-shell finite-element modelling. Geophysical Journal International 160 (1), 357–369. https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.2004.02486.x.

39. Petrov V.A., Anfu N., Smirnov V.B., Mostryukov A.O., Zhixiong L., Ponomarev A.V., Zaisen J., Xuhui S., 2008. Field of tectonic stresses from focal mechanisms of earthquakes and recent crustal movements from GPS measurements in China. Izvestiya, Physics of the Solid Earth 44 (10), 846–855. https://doi.org/10.1134/S1069351308100121.

40. Radziminovich N.A., Bayar G., Miroshnichenko A.I., Demberel S., Ulziibat M., Ganzorig D., Lukhnev A.V., 2016. Focal mechanisms of earthquakes and stress field of the crust in Mongolia and its surroundings. Geodynamics & Tectonophysics 7 (1), 23–38. https://doi.org/10.5800/GT-2016-7-1-0195.

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

42. 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.

43. Rebetsky Y.L., Kuchai O.A., Sycheva N.A., Tatevossian R.E., 2012. Development of inversion methods on fault slip data: stress state in orogenes of the Central Asia. Tectonophysics 581, 114–131 https://doi.org/10.1016/j.tecto.2012.09.027.

44. Ризниченко Ю.В. Проблемы сейсмологии. Избранные труды. М: Наука, 1985. 408 с.

45. Саньков В.А. Современная геодинамика внутриконтинентальных областей: инструментальные и геолого-геоморфологические оценки движений и деформаций земной коры Центральной Азии // Геодинамика и тектонофизика. 2014. Т. 5. № 1. С. 159–182. https://doi.org/10.5800/GT-2014-5-1-0122.

46. Шерман С.И. Сейсмический процесс и прогноз землетрясений: тектонофизическая концепция. Новосибирск: Академическое издательство «Гео», 2014. 359 с.

47. Sherman S.I., Ma Jin, Gorbunova Е.А., 2015. Recent strong earthquakes in Central Asia: regular tectonophysical features of locations in the structure and geodynamics of the lithosphere. Part 1. Main geodynamic factors predetermining locations of strong earthquakes in the structure of the lithosphere in Central Asia. Geodynamics & Tectonophysics 6 (4), 409–436. https://doi.org/10.5800/GT-2015-6-4-0188.

48. Suvorov V.D., Tubanov Ts.A., 2008. Distribution of local earthquakes in the crust beneath central Lake Baikal. Russian Geology and Geophysics 49 (8), 611–620. https://doi.org/10.1016/j.rgg.2007.09.019.

49. Teng J., Deng Y., Badal J., Zhang Y., 2014. Moho depth, seismicity and seismogenic structure in China mainland. Tectonophysics 627, 108–121. https://doi.org/10.1016/j.tecto.2013.11.008.

50. Teng J., Zeng R., Yan Y., Zhang H., 2003. Depth distribution of Moho and tectonic framework in eastern Asian continent and its adjacent ocean areas. Science in China Series D: Earth Sciences 46 (5), 428–446. https://doi.org/10.1360/03yd9038.

51. Teng J., Zhang Z., Zhang X., Wang C., Gao R., Yang B., Qiao Y., Deng Y., 2013. Investigation of the Moho discontinuity beneath the Chinese mainland using deep seismic sounding profiles. Tectonophysics 609, 202–216. https://doi.org/10.1016/j.tecto.2012.11.024.

52. Трифонов В.Г., Соболева О.В., Трифонов Р.В., Востриков Г.А. Современная геодинамика Альпийско-Гималайского коллизионного пояса. М.: ГЕОС, 2002. 225 с.

53. Цибульчик И.Д. О глубинах очагов землетрясений Алтае-Саянской области // Геология и геофизика. 1966. № 5. С. 170–173.

54. Владимирова H.H., Кузнецов Б.Г., Яненко H.H. Численный расчет симметричного обтекания пластинки плоским потоком вязкой несжимаемой жидкости // Некоторые вопросы вычислительной и прикладной математики / Ред. Г.И. Марчук. Новосибирск: Наука, 1966. С. 186–192.

55. Яненко Н.Н. Метод дробных шагов решения многомерных задач математической физики. Новосибирск: Наука, 1967. 194 c.

56. Yanovskaya T.B., Kozhevnikov V.M., 2003. 3D S-wave velocity pattern in the upper mantle beneath the continent of Asia from Rayleigh wave data. Physics of the Earth and Planetary Interiors 138 (3–4), 263–278. https://doi.org/10.1016/S0031-9201(03)00154-7.

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

58. Zhang P.Z., Deng Q., Zhang G.M., Ma J., Gan W., Min W., Mao F., Wang Q., 2003. Active tectonic blocks and strong earthquakes in the continent of China. Science in China Series D: Earth Sciences 46 (Supplement 2), 13–24. https://doi.org/10.1360/03dz0002.

59. Zheng G., Wang H., Wright T.J., Lou Y., Zhang R., Zhang W., Shi C., 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.

60. 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), 11703–11728. https://doi.org/10.1029/92JB00132.


Для цитирования:


Бушенкова Н.А., Кучай О.А., Червов В.В. Субмеридиональная пограничная зона в Азии: сейсмичность, структура литосферы и распределение конвективных потоков в верхней мантии. Геодинамика и тектонофизика. 2018;9(3):1007-1023. https://doi.org/10.5800/GT-2018-9-3-0381

For citation:


Bushenkova N.A., Kuchay O.A., Chervov V.V. Submeridional boundary zone in Asia: seismicity, lithosphere structure, and the distribution of convective flows in the upper mantle. Geodynamics & Tectonophysics. 2018;9(3):1007-1023. (In Russ.) https://doi.org/10.5800/GT-2018-9-3-0381

Просмотров: 209


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2078-502X (Online)