PALEOEARTHQUAKES IN THE PRIBAIKALIE: METHODS AND RESULTS OF DATING

In the Pribaikalie and adjacent territories, seismogeological studies have been underway for almost a half of the century and resulted in discovery of more than 70 dislocations of seismic or presumably seismic origin. With commencement of paleoseismic studies, dating of paleo-earthquakes was focused on as an indicator useful for long-term prediction of strong earthquakes. V.P. Solonenko [Solonenko, 1977] distinguished five methods for dating paleoseismogenic deformations, i.e. geological, engineering geological, historico-archeological, dendrochronological and radiocarbon methods. However, ages of the majority of seismic deformations, which were subject to studies at the initial stage of development of seismogeology in Siberia, were defined by methods of relative or correlation age determination.

Since the 1980s, studies of seismogenic deformation in the Pribaikalie have been widely conducted with trenching. Mass sampling, followed with radiocarbon analyses and definition of absolute ages of paleo-earthquakes, provided new data on seismic regimes of the territory and rates of and recent displacements along active faults, and enhanced validity of methods of relative dating, in particular morphometry. Capacities of the morphometry method has significantly increased with introduction of laser techniques in surveys and digital processing of 3D relief models.

Comprehensive seismogeological studies conducted in the Pribaikalie revealed 43 paleo-events within 16 seismogenic structures. Absolute ages of 18 paleo-events were defined by the radiocarbon age determination method. Judging by their ages, a number of dislocations were related with historical earthquakes which occurred in the 18th and 19th centuries, yet any reliable data on epicenters of such events are not available. The absolute and relative dating methods allowed us to identify sections in some paleoseismogenic structures by differences in ages of activation and thus provided new data for more accurate definitions of epicenters and magnitudes of the paleo-earthquakes. In some cases, it was revealed that neighboring dislocations of seismogenic structures, which were previously considered independent, had been subject to simultaneous opening.

The article presents a new approach to selecting regression equations to estimate paleo-magnitudes with regard to specific geodynamic conditions as well as to levels of available knowledge on seismodislocations and reliability of available data parameters.

1. Аржанникова А.В., Аржанников С.Г. Сейсмотектонические деформации в западной части Тункинских гольцов и современная экзодинамика // Геология и геофизика. – 1999. – Т. 40, № 2. – С. 231–234.

2. Геология и сейсмичность зоны БАМ. Сейсмогеология и сейсмическое районирование / В.П. Солоненко, В.В. Николаев, Р.М. Семенов и др. – Новосибирск: Наука, 1985. – 191 с.

3. Гоюй Д. Краткий обзор последних исследований в палеосейсмологии (перевод с китайского) // Шицянь дичжень юй дисыцзы дичжи вэньцзи. Сб. ст. 1982. – С. 3–7.

4. Дельянский Е.А. Следы сейсмогенных деформаций в рыхлых отложениях плейстосейстовой зоны Цаганского землетрясения // Геология и полезные ископаемые Восточной Сибири: Тезисы докладов научной конференции. – Иркутск: ИГУ, 1993. – С. 7–8.

5. Дельянский Е.А., Макаров С.А., Белоусов О.В. Сейсмичность Приморского разлома по результатам тренчинга // Геология и геофизика Восточной Сибири: Тезисы докладов. – Иркутск: ИГУ, 1992. – С. 16–17.

6. Дельянский Е.А., Хромовских В.С. Циклическое развитие сейсмогенных структур в зоне разлома Черского (Южное Прибайкалье) // Всероссийское совещание по изучению четвертичного периода. – М., 1994. – С. 79.

7. Дислокации Гоби-Алтайского (Монголия) землетрясения 1957 г. / П. Молнар, Р.А. Курушин, А. Баясгалан, К.В. Хаднат. – Новосибирск: Изд-во СО РАН, 1998. – 148 с.

8. Живая тектоника, вулканы и сейсмичность Станового нагорья / В.П. Солоненко, А.А. Тресков, Р.А. Курушин и др. – М.: Наука, 1966. – 231 с.

9. Корженков А.М., Мазор Э. Структурная реконструкция сейсмических событий: руины древних городов как окаменевшие сейсмографы // Известия МОН РК, НАН РК. – 2001. – № 1. – С. 108–125.

10. Ласточкин С.В. Определение возраста палеосейсмогенных структур по морфометрическим показателям // Геология и геофизика. – 1981. – № 1. – С. 91–94.

11. Ласточкин С.В. К сейсмогеологии Западного и ЦентральногоЗабайкалья // Поздний плейстоцен и голоцен юга Восточной Сибири. К XI Kонгрессу INQUA в СССР, Москва, 1982. – Новосибирск: Наука, 1982. – С. 136–145.

12. Лунина О.В. Влияние напряженного состояния литосферы на соотношения параметров сейсмогенных разрывов и магнитуд землетрясений // Геология и геофизика. – 2001. – Т. 42, № 9. – С. 1389–1398.

13. Никонов А.А. Голоценовые и современные движения земной коры. – М.: Наука, 1977. – 240 с.

14. Никонов А.А. Датирование сейсмотектонических подвижек и древних землетрясений с помощью радиоуглеродного анализа и археологических данных (на примере гор Средней Азии) // Доклады АН СССР. – 1981. – Т. 257, № 2. – С. 440–444.

15. Новый каталог сильных землетрясений на территории СССР с древнейших времен до 1975 г. / Отв. ред. Н.В. Шебалин, Н.В. Кондорская – М.: Наука, 1977. – 535 с.

16. Ружич В.В., Леви К.Г., Дельянский Е.А., Смекалин О.П. Оценки повторяемости сильных землетрясений Прибайкалья по материалам сейсмогеологических исследований // Геологическая среда и сейсмический процесс: Материалы Всероссийской межрегиональной конференции. – Иркутск: ИЗК СО РАН, 1997. – С. 144–147.

17. Ружич В.В., Саньков В.А., Днепровский Ю.И. Дендрохронологическое датирование сейсмогенных разрывов в Становом нагорье // Геология и геофизика. – 1982. – № 8. – С. 122–126.

18. Сейсмическое районирование Восточной Сибири и его геологогеофизические основы. – Новосибирск: Наука, 1977. – 304 с.

19. Сейсмогеология и детальное сейсмическое районирование Прибайкалья / Под ред. В.П. Солоненко. – Новосибирск: Наука, 1981. – 169 с.

20. Сейсмотектоника и сейсмичность рифтовой системы Прибайкалья / Под ред. В.П. Солоненко. – М.: Наука, 1968. – 220 c.

21. Сейсмотектоника и сейсмичность юго-восточной части Восточного Саяна / Под ред. В.П. Солоненко. – Новосибирск: Наука, 1975. – 134 с.

22. Смекалин О.П., Имаев В.С., Чипизубов А.В., Семёнов Р.М. Изучение сейсмогенных сбросов Кичерской структуры в разрезах канав // Тихоокеанская геология. – 2007. – Т. 26, № 2. – С. 82–92.

23. Солоненко В.П. Определение эпицентральных зон землетрясений по геологическим признакам // Известия АН СССР. Серия геологическая. – 1962. – № 11. – С. 58–74.

24. Солоненко В.П. Сейсмогенные деформации и палеосейсмогеологический метод // Сейсмическое районирование Восточной Сибири и его геолого-геофизические основы. – Новосибирск: Наука, 1977. – С. 5–47.

25. Стром А.Л. Оценка амплитуд сейсмогенных подвижек по тектоническим нарушениям в основаниях гидротехнических сооружений // Гидротехническое строительство. – 1993. – № 3. – С. 13–17.

26. Стром А.Л. Количественные характеристики сейсмогенных разрывов и их использование в палеосейсмогеологии и инженерной геологии: Автореф. дис. … канд. геол.-мин. наук. – М.: Гидропроект, 1998. – 26 с.

27. Стром А.Л., Никонов А.А. Распределение смещений вдоль сейсмогенных разрывов и учет неравномерности подвижек при палеосейсмологических исследованиях // Современная сейсмология: Достижения и проблемы: Тезисы научной конференции. – М., 1998. – С. 23–24.

28. Трифонов В.Г., Караханян А.С. Геодинамика и история цивилизаций. – М.: Наука, 2004. – 668 с.

29. Флоренсов Н.А. Неотектоника Прибайкалья в связи с его сейсмичностью // Бюллетень совета по сейсмологии. № 10 (Вопросы сейсмотектоники Прибайкалья и смежных территорий). – М.: Изд-во АН СССР, 1960. – С. 11–20.

30. Хромовских В.С. Главные признаки и способы выявления сейсмодеформаций // Современная динамика литосферы континентов. Методы изучения. – М.: Недра, 1989. – С. 229–235.

31. Хромовских В.С. Использование палеосейсмогеологических данных при составлении карты очаговых зон землетрясений (на примере Байкальской рифтовой системы) // Сейсмичность и сейсмическое районирование Северной Евразии. Вып. 2–3. – М.: ОИФЗ РАН, 1995. – С. 300–307.

32. Хромовских В.С., Дельянский Е.А., Смекалин О.П. Палеосейсмогеология на новом этапе развития // Геофизические исследования в Восточной Сибири на рубеже ХХI века. – Новосибирск: Наука, 1996. – С. 99–101.

33. Хромовских В.С., Солоненко В.П., Чипизубов А.В., Жилкин В.М. К сейсмотектонической характеристике Северного Прибайкалья // Сейсмичность и глубинное строение Прибайкалья. – Новосибирск: Наука, 1978. – С. 101–107.

34. Хромовских В.С., Чипизубов А.В., Курушин Р.А., Смекалин О.П., Дельянский Е.А. Новые данные о палеосейсмодислокациях Байкальской рифтовой зоны // Сейсмичность и сейсмическое районирование Северной Евразии. Вып. 1. – М.: Наука, 1993. – С. 256–264.

35. Чипизубов А.В. Сейсмогеология Северного Прибайкалья (зона БАМ): Автореф. дис. … канд. геол.-мин. наук. – Иркутск: ИЗК СО РАН, 1982. – 17 с.

36. Чипизубов А.В. Выделение одноактных и одновозрастных палеосейсмодислокаций и определение по их масштабам магнитуд палеоземлетрясений // Геология и геофизика. – 1998. – № 3. – С. 386–398.

37. Чипизубов А.В., Аржанников С.Г., Семёнов Р.М., Смекалин О.П. Палеоземлетрясения и палеосейсмодислокации в зоне Баргузинского разлома // Геология и геофизика. – 2007. – Т. 48, № 7. – С. 753–766.

38. Чипизубов А.В., Аржанников С.Г., Семёнов Р.М., Смекалин О.П., Серебренников С.П. Палеосейсмодислокации и палеоземлетрясения Прибайкалья // Геология, геохимия и геофизика: Материалы Всероссийской научной конференции, посвящённой 10-летию Российского фонда фундаментальных исследований. – Иркутск: ИЗК СО РАН, 2002. – С. 535–537.

39. Чипизубов А.В., Семенов Р.М., Аржанников С.Г., Смекалин О.П. Новые данные о палеосейсмодислокациях в зоне Баргузинского разлома (Байкальская рифтовая система) // Доклады АН. – 2000. – Т. 372, № 3. – С. 393–396.

40. Чипизубов А.В., Серебренников С.П. Сдвиговые палеосейсмодислокации в Восточном Саяне // Доклады АН СССР. – 1990. – Т. 311, № 2. – С. 446–450.

41. Чипизубов А.В., Смекалин О.П. Периодичность сейсмогенного вскрытия Главного Саянского разлома по палеосейсмогеологическим данным // Всеросийское совещание по изучению четвертичного периода: Тезисы докладов. – М., 1994. – С. 254.

42. Чипизубов А.В., Смекалин О.П. Палеосейсмодислокации и связанные с ними палеоземлетрясения по зоне Главного Саянского разлома // Геология и геофизика. – 1999. – Т. 40, № 6. – С. 936–947.

43. Чипизубов А.В., Смекалин О.П., Белоусов О.В., Дельянский Е.А., Щеголев Ю.В. Взбросо-сдвиговые палеосейсмодислокации по зоне Главного Саянского разлома // Доклады АН. – 1994. – Т. 338, № 5. – С. 672–674.

44. Ян Ц., Го Ч., Цао Ц. Исследование голоценовой активности передового разлома хребта Хэланьшань с использованием геоморфологических методов // Дичжэнь дичжи (Seismology and Geology). – 1985. – Т. 7, № 4. – С. 23–31 (перевод с китайского).

45. Andrews D.J., Hanks T.C. Scarp degraded by linear diffusion – Inverse solution for age // Journal of Geophysical Research. – 1985. – V. 90, № B12. – P. 10193–10208.

46. Bonilla M.G., Mark R.K., Lienkaemper J.J. Statistical relations among earthquake magnitude, surface rapture length, and surface fault displacement // Bulletin of Seismological Society of America. – 1984. – V. 74, № 6. – P. 2379–2411.

47. Brogan G.E., Kellog K.S., Slemmons B., Terhune C.L. Late Quaternary faulting along the Death Valley – Furnace Creek fault system, California and Nevada // US Geological Survey Bulletin. – 1991. – № 1991. – P. 1–23.

48. Bucknam R.C., Anderson R.E. Estimation of fault scarp ages from a scarp height-slope angle relationship // Geology. – 1979. – V. 7, № 1. – P. 11–14.

49. Clark M.M., Grantz A., Rubin M. Holocene activity of the Coyote Creek fault as recorded in sediments of Lake Cahuilla // The Borrego Mountain earthquake of April 9, 1968. – U.S. Geological Survey Professional Paper 787. – 1972. – P. 112–130.

50. Colman S.M., Pierce K.L., Birkeland P.W. Suggested terminology for Quaternary dating methods // Quaternary Research. – 1987. – V. 28. – P. 314–319.

51. Colman S.M., Watson K. Ages estimated from a diffusion equation model for scarp degradation // Science. – 1983. – V. 221. – P. 263–265.

52. Deng Q., Liao Y. Paleoseismology along the range-front fault of Helan Mountains, North Central China // Journal of Geophysical Research. – 1996. – V. 101, № B3. – P. 5873–5893.

53. Forman S.L., Jackson M.E., McCalpin J., Maat P. The potential of using thermoluminescence to date buried soils in colluvial and fluvial sediments from Utah and Colorado, U.S.A. // Quaternary Science Reviews. – 1988. – V. 7, № 3–4. – 287–293.

54. Gilbert G.K. Report on the geology of portions of Nevada, Utah, California, and Arizona examined in the years 1871 and 1872 // Report on U.S. Geographical and Geological Surveys West of the 100th Meridian. – 1875. – № 3. – Pt. 1. – P. 17–187.

55. Gilbert G.K. Lake Bonneville // U.S. Geological Survey. 1890. Monograph 1. – 438 p.

56. Hanks T.C., Andrews D.J. Effect of far-field slope on morphologic dating of scarplike landforms // Journal of Geophysical Research. – 1989. – V. 94, № B1. – P. 565–573.

57. Hatheway A.W., Leighton F.B. Trenching as an exploratory method / Eds. A.W. Hatheway, C.R. McClure Jr. // Geology in the Siting of Nuclear Power Plants. Geol. Soc. Am. Rev. Eng. Geol. – 1979. – IV. – P. 169–196.

58. Hull A.G. Paleoseismic slip at reverse faults // U. S. Geol. Survey. 1987. Open-File Report, 87-673. – P. 262–270.

59. Lund W.R. Introduction to paleoseismology of Utah // Paleoseismology of Utah. – 1991. V. 1. Utah Geological and Mineral Survey. Special studies. 75. P. 1–9.

60. Machette M.N. Quaternary and Pliocene faults in the La Jencia and southern part of the Albuquerque-Belen basins, New Mexico // Evidence of fault history from fault-scarp morphology and Quaternary geology. N. M. Geol. Soc. 1982. 33rd Field Conf. Guidebook. Albuquerque Country II. – P. 161–169.

61. Machette M.N. Changes in longterm versus short-term slip rates in an extensional environment. U.S. Geol. Survey. 1987. Open-File Report, 87-673. – P. 228–238.

62. Mayer L. Dating quaternary fault scarps formed in alluvium using morphologie parameters // Quaternary Research. – 1984. – V. 22. – P. 300–313.

63. McCalpin J.P. Current investigative techniques and interpretive models for trenching active dip-slip faults // Engineering Geology and Geotecnical Engineering. – Balkema, Rotterdam, 1989. – P. 249– 258.

64. McCalpin J.P., Forman S.L. Chronology of paleoearthquakes on the Wasatch fault zone by thermolluminescence (TL) dating // U.S. Geol. Survey. 1988. Open-File Report, 88-434. – P. 506–511.

65. McCalpin J.P., Khromovskikh V.S. Holocene paleoseismicity of the Tunka fault, Baikal rift, Russia // Tectonics. – 1995. – V. 14, № 3. – P. 594–605.

66. Nash D.B. Morphological dating of degraded normal fault scarps // Journal of Geology. – 1980. – V. 88. – P. 353–360.

67. Paleoseismology / Edited by J.P. McCalpin – San Diego: Academic press, 1996. – 585 p.

68. Sanders C.O. Slemmons D.B. Geomorphic evidence for holocene earthquakes in the Olinghouse fault zone, Western Nevada // Bulletin of Seismological Society of America. – 1996. – V. 86, № 6. – P. 1784–1792.

69. Sieh K.E. Prehistoric large earthquakes produced by slip on the San Andreas fault at Pallet Creek, California // Journal of Geophysical Research. – 1978. – V. 83, № B8. – P. 3907–3939.

70. Sieh K.E. A review of geological evidence for recurrence times of large earthquakes // Am. Geophys. Union. 1981. Maurice Ewing. Ser. 4.

71. Sims J.D. Earthquake-induced structures in sediments of Van Norman Lake, San Fernando, California // Science. – 1973. – V. 182. – P. 161–163.

72. Sims J.D. Determining earthquakes recurrence intervals from deformation structures in young lacustrine sediments // Tectonophysics. – 1975. – V. 29. – P. 141–152.

73. Vittori E., Labini S.S., Serva L. Palaeoseismology: review of the state-of-the-art // Tectonophysics. – 1991. – V.193, № 1–3. – P. 9–32.

74. Wallace R. E. Profils and ages of young fault scarp, North-Central Nevada // Geological Society of America Bulletin. – 1977. – V. 88. – P. 1267–1281.

75. Wallace R.E. Degradation of the Hebgen Lake fault scarps of 1959 // Geology. – 1980. – V. 8. – P. 225–229.

76. Wallace R.E. A perspective of paleoseismology // Direction in paleoseismology. 1987. Open file report, 87-673. – Denver, Colorado. – P. 7–16.

77. Wells D.L., Coppersmith K.J. New empirical relationships among magnitude, rapture length, rapture width, rapture area and surface displacement // Bulletin of Seismological Society of America. – 1994. – V. 84, № 4. – P. 974–1002.

78. Yeats R.S., Sieh K., Allen C.R. The geology of earthquakes. – Oxford: Oxford University Press, 1997. – 568 p.