TECTONOPHYSICAL INTERPRETATION OF EARTHQUAKE FOCAL MECHANISMS OF THE ZAGROS SYSTEM
https://doi.org/10.5800/GT-2014-5-1-0129
Abstract
Structural-paragenetic and kinematic methods of tectonophysics are applied to study earthquake focal mechanisms of the Zagros system. Nodal planes of focal mechanisms are identified as L-, L′- and R-, R′-shears by the first method, whereby coordinates of principal stress axes P, T and N (i.e. in tectonophysics, σ1, σ3 and σ2, if σ1 ≥ σ2 ≥ σ3) are defined. ‘Working’ nodal planes corresponding to activated ruptures are revealed. Axes of the main normal stresses are combined into local groups on the basis of the kinematic identity of planes of seismogenic ruptures (Figure 2). The second method is applied to construct stereograms of the main axes P, T and N, to construct and interpret stereograms of vectors of seismogenic shifts (Figure 3), and to more clearly define coordinates of principal axes σ1, σ3 и σ2. As evidenced by their comparison, coordinates of the principal axes obtained by the two tectonophysical methods are well coincident (see Figure 2). Five groups of seismogenesis are distinguished; they differ in combination of deformation regimes and kinematic conditions. Locations are determined of the areas wherein earthquake foci of similar parameters are located. This means that seismogenic zones are distinguished; structural and kinematic characteristics of such zones are determined by parameters of stereographic models of corresponding types of seismogenesis (Figures 4 and 5). It is established that the region is dominated by shear and upthrust deformation regimes due to regional submeridional compression and SW-NE compression (see Figures 4 and 5). Submeridional subhorizontal compression is explained by the northward movement of the Arabian plate, and SW-NE compression is explained by divergent processes within the limits of the Red Sea rift. The time pattern of the seismogenic processes from 1979 to 2001 shows that submeridional compression and SW-NE compression are associated with different deep mechanisms. Processes of SE-NW compression, which are observed in the northern part of the Arabian plate, are caused by its interaction with the Eastern Black Sea microplate.
About the Authors
O. B. Gintov
S.I. Subbotin Institute of Geophysics, National Academy of Sciences of Ukraine
Ukraine
Ukraine
Corresponding Member of NAS of Ukraine, Doctor of Geology and Mineralogy, professor,
Chief Researcher of Division of Tectonophysics
E. Ya. Kolesnikova
Институт геофизики им. С.И. Субботина НАН Украины
Russian Federation
Russian Federation
A. V. Murovskaya
S.I. Subbotin Institute of Geophysics, National Academy of Sciences of Ukraine
Russian Federation
Engineer, the Seismology Division
Russian Federation
Engineer, the Seismology Division
Y. M. Volfman
S.I. Subbotin Institute of Geophysics, National Academy of Sciences of Ukraine
Russian Federation
Candidate of Geology and Mineralogy, Senior Researcher, Head of the Seismology Division
Russian Federation
Candidate of Geology and Mineralogy, Senior Researcher, Head of the Seismology Division
References
1. Bazhenov M.L., Burtman V.S., 1990. Structural arcs of the alpine belt: Carpathians - Caucasus - Pamir. Nauka Publishing House, Moscow, 167 p. (in Russian) [Баженов М.Л., Буртман В.С. Структурные дуги альпийского пояса: Карпаты - Кавказ - Памир. М.: Наука, 1990. 167 с.].
2. Delvaux D., Sperner B., 2003. New aspects of tectonic stress inversion with reference to the TENSOR program. In: Nieuwland D.A. (Ed.) New insights into structural interpretation and modelling. Geological Society, London, Special Publications, V. 212, p. 75-100. http://dx.doi.org/10.1144/GSL.SP.2003.212.01.06.
3. Gintov O.B., 2005. Field Tectonophysics and Its Using by Studying the Deformations of the Earth's Crust of Ukraine. Fenix Publishing House, Kiev, 572 p. (in Russian) [Гинтов О.Б. Полевая тектонофизика и ее применение при изучении деформаций земной коры Украины. Киев: Феникс, 2005. 572 с.].
4. Gushchenko O.I., 1973. Analysis of orientations of shear displacements and their tectonophysical interpretation by recon¬struction of paleostress fields. Doklady AN SSSR 210 (2), 331-334 (in Russian) [Гущенко О.И. Анализ следов текто¬нических смещений и их тектонофизическая интерпретация в ходе реконструкции палеонапряжений // Доклады АН СССР. 1973. Т. 210. № 2. С. 331-334].
5. Gushchenko O.I., 1979. The method of kinematic analysis of the fractures in the reconstruction of tectonic stress fields. In: Stress and strain fields in the lithosphere. Nauka Publishing House, Moscow, p. 7-25 (in Russian) [Гущенко О.И. Метод кинематического анализа структур разрушения при реконструкции полей тектонических напряжений // Поля на¬пряжений и деформаций в литосфере. М.: Наука, 1979. С. 7-25].
6. Gushchenko O.I., Mostryukov A.O., Petrov V.A., 1991. The structure of the regional stress field of the earth crust of the Eastern Mediterranean active belt. Doklady AN SSSR 312 (4), 830-835 (in Russian) [Гущенко О.И., Мострюков А.О., Петров В.А. Структура поля современного регионального напряжения сейсмоактивных зон земной коры восточ¬ной части Средиземноморского активного пояса // Доклады АН СССР. 1991. Т. 312. № 4. С. 830-835].
7. Khain V.E., 2001. Tectonics of Continents and Oceans. Nauchny Mir Publishing House, Moscow, 606 p. (in Russian) [Хаин В.Е. Тектоника континентов и океанов (год 2000). М.: Научный мир, 2001. 606 с.].
8. 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), 591-602.
9. Murovskaya A.V., 2012. Stress-strained state of the Western Mountain Crimea in Oligocene-Quaternary according to tectonophysical data. Geophysical Journal 34 (2), 109-119 (in Russian) [Муровская А.В. Напряженно-деформированное состояние Западного Горного Крыма в олигоцен-четвертичное время по тектонофизическим данным // Геофизи¬ческий журнал. 2012. Т. 34. № 2. С. 109-119].
10. Novik N.N., Volfman Y.M., 1997. Evolution of planetary stress fields within seismically active regions of Ukraine, the latest breaks and discontinuous shift. In: Geodynamics Crimean Black Sea region. Simferopol, p. 81-90 (in Russian) [Новик Н.Н., Вольфман Ю.М. Эволюция планетарных полей напряжений в пределах сейсмоактивных регионов Украины, новейшие разрывы и разрывные смещения // Геодинамика Крымско-Черноморского региона. Симферополь, 1997. С. 81-90].
11. Pustovitenko B.G., 2002. Mechanisms of sensible earthquakes of Crimea-Black Sea region during last 20 years. In: Seismo¬logical Bulletin of Ukraine for 2000th. IG NANU, KES, Sevastopol, p. 59-64 (in Russian). [Пустовитенко Б.Г. Меха¬низм очагов ощутимых землетрясений Крымско-Черноморского региона последних 20 лет // Сейсмологический бюллетень Украины за 2000 год. Севастополь: НПЦ «ЭКОСИ-Гидрофизика», 2002. С. 59-64].
12. Rebetsky Y.L., 2003. Stress-strained state and mechanical properties of natural massifs according to the mechanisms of earth¬quake centres and structural-kinematic characteristics of cracks. Synopsis of PhD Thesis (Candidate of Physics and Mathematics), Moscow, 54 p. (in Russian) [Ребецкий Ю.Л. Напряженно-деформированное состояние и механиче¬ские свойства природных массивов по данным о механизмах очагов землетрясений и структурно-кинематиче¬ским характеристикам трещин: Автореф. дис. ... докт. физ.-мат. наук. М.: ОИФЗ, 2003. 54 с.].
13. Rebetsky Y.L., 2005. Evaluation of the relative stress values - the second stage of reconstruction according to discontinuous shifts data. Geophysical Journal 27 (1), 20-38 (in Russian) [Ребецкий Ю.Л. Оценка относительных величин напря¬жений - второй этап реконструкции по данным о разрывных смещениях // Геофизический журнал. 2005. Т. 27. № 1. С. 20-38].
14. Sherman S.I., Gintov O.B., Bornyakov S.A., Isai V.M., Kobylyansky V.B., 1988. The nature of faulting in the consolidated crust and modeling of shear zones. Geophysical Journal 10 (1), 13-21 (in Russian) [Шерман С.И., Гинтов О.Б., Бор- няков С.А., Исай В.М., Кобылянский В.Б. Характер разломообразования в консолидированной коре и моделиро¬вание зон скалывания // Геофизический журнал. 1988. Т. 10. № 1. С. 13-21].
15. Stoyanov S.S., 1977. The mechanism of formation of fault zones. Nedra Publishing House, Moscow, 144 p. (in Russian) [Стоянов С.С. Механизм формирования разрывных зон. М.: Недра, 1977. 144 с.].
16. Volfman Y.M., 2013. Structural and kinematic identification of seismogenic zones of the Zagros system (according to mecha¬nisms decisions of earthquake centres). Geophysical Journal 35 (2), 38-64 (in Russian) [Вольфман Ю.М. Структурно- кинематическая идентификация сейсмогенных зон системы Загроса (по данным решений механизмов очагов землетрясений) // Геофизический журнал. 2013. Т. 35. № 2. С. 38-64].
17. Volfman Y.M., Gintov O.B., Ostanin A.M., Kolesnikova E.Y., Lazarenko O.E., Pryadun M.L., 2004. Peculiarities of tectono¬physical interpretation of thrust structures of the South-western and Eastern Crimea. In: Proceedings of the 8-th Interna¬tional Scientific and Practical Conference "Oil and Gas of Ukraine 2004", V. 1. Kiev, p. 57-58 (in Russian) [Вольфман Ю.М., Гинтов О.Б., Останин А.М., Колесникова Е.Я., Лазаренко О.Е., Прядун М.Л. Особенности тектонофизиче- ской интерпретации надвиговых структур Юго-Западного и Восточного Крыма // Материалы 8-й Международ¬ной научно-практической конференции «Нефть и газ Украины - 2004». Т. 1. Ки!в, 2004. С. 57-58].
18. Volfman Y.M., Kolesnikova E.Y., Pustovitenko A.A., 2012. Kinematic conditions of tectonic faulting and seismicity in the Crimean region. In: Seismology and geophysical studies in the seismic regions. Proceedings of the conference-seminar. "Spolom" Publishing House, LViv, p. 33-36 (in Russian) [Вольфман Ю.М., Колесникова Е.Я., Пустовитенко А.А. Кинематические обстановки тектонического разрывообразования и сейсмичности в Крымском регионе // Сейс молопчш та геофiзичнi дослщження в сейсмоактивних регюнах: Матерiали науково! конференцп-семшару. Львiв: В-во «СПОЛОМ», 2012. С. 33-36].
19. Vvedenskaya A.V., 1969. Study of stresses and displacements in earthquake centres using the theory of dislocations. Nauka Publishing House, Moscow, 136 p. (in Russian) [Введенская А.В. Исследования напряжений и разрывов в очагах землетрясений при помощи теории дислокаций. М.: Наука, 1969. 136 с.].
20. Yunga S.L., 1996. Seismotectonic deformation of the Northern Eurasian fold belts in the neotectonic phase. Izvestiya, Physics of the Solid Earth 32 (12), 955-974.
21. Zonenshain L.P., Derkur J., Kazmin V.G., Rick L.-E., Knipper A.L., Le Pichon K., Sbortshikov I.M., Grandzhake S., Pecher- sky M.D., Zheyssan J., Lepvrier S., Savostin L.A., Sorokhtin O.G., Boelen J., Sibue J.-C., Bazhenov M.L., Westphal M.V., Lauer J.P., Biju-Duval B., 1987. The evolution of the Tethys. In: Story of the Tethys. Institute of Geological Sciences of AS of the USSR, Moscow, p. 104-115 (in Russian) [Зоненшайн Л.П. , Деркур Ж., Казьмин В.Г., Рику Л.-Э., Книппер А.Л., Ле Пишон К., Сборщиков И.М., Гранджаке С., Печерский Д.М., Жейссан Ж., Лепвриер С., Савостин Л.А., Сорохтин О.Г., Булен Ж., Сибуэ Ж.-К., Баженов М.Л., Вестфаль М.В., Лауэр Ж.П., Бижу-Дюваль Б. Эволюция Тетиса // История океана Тетис. М.: Институт геологических наук АН СССР, 1987. С. 104-115].
Review
For citations:
Gintov O.B., Kolesnikova E.Ya., Murovskaya A.V., Volfman Y.M. TECTONOPHYSICAL INTERPRETATION OF EARTHQUAKE FOCAL MECHANISMS OF THE ZAGROS SYSTEM. Geodynamics & Tectonophysics. 2014;5(1):305-319. (In Russ.) https://doi.org/10.5800/GT-2014-5-1-0129
Views:
1197
Email this article 