CC BY
49
УДК 550.34
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГРАНИЦЫ АМУРСКОЙ ПЛИТЫ ПО СЕЙСМОЛОГИЧЕСКИМ ДАННЫМ
Ольга Анатольевна Кучай
Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А. Трофимука СО РАН, 630090, Россия, г. Новосибирск, пр. Ак. Коптюга, 3, кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник, тел. (383)330-8705, e-mail: [email protected]
Мария Евгеньевна Козина
Новосибирский государственный университет, 630090, Россия, г. Новосибирск, ул. Пирогова, 2, студентка 4 курса, тел. (383)330-8705, e-mail: [email protected]
Особенности сейсмотектонических деформаций Азии, полученные по данным механизмов очагов сильных землетрясений (М>4.9), позволили выделить Амурскую плиту. Земная кора Амурской плиты испытывает деформации преимущественно меридионального удлинения и широтного укорочения. Условная граница проходит по 103 меридиану, на северо-востоке - южнее Станового хребта. Максимальные значения диагональных компонент тензора деформаций Амурской плиты отличаются от значений для западных территорий.
Ключевые слова: сейсмотектонические деформации, механизм очага, Амурская плита.
DETERMINATION OF THE BOUNDARY OF THE AMUR PLATE BY SEISMOLOGICAL DATA
Olga A. Kuchai
Institute of Petroleum Geology and Geophysics. A. A. Trofimuk SB RAS, 630090, Russia, Novosibirsk, pr. Koptyuga, 3, Candidate of Physical and Mathematical Sciences, Senior Researcher,
tel. (383)330-8705, e-mail: [email protected] Maria E. Kozina
Novosibirsk State University, 630090, Russia, Novosibirsk, ul. Pirogova, 2, student 4 kursa, tel. (383)330-8705, e-mail: [email protected]
Particularities of the seismotectonic deformations of Asia which were received based on focal mechanisms of the earthquakes (M> 4.9), allowed to distinguish the Amur plate. The crust of the Amur plate undergoes deformation predominantly meridional lengthenings and latitudinal shortenings. Conventional boundary runs along the meridian of 103, in the north - south Stanovoy range. Maximum values of the diagonal components of the strain tensor of the Amur plate different from the western territories
Key words: seismotectonic deformation, focal mechanisms of the earthquakes, Amur
plate.
Азия давно привлекает внимание геофизиков и геологов разнообразием геодинамических условий и возникновением сильнейших землетрясений. Многочисленные работы как у нас, так и за рубежом свидетельствуют о
неослабевающем интересе к проблеме напряженно-деформированного состояния земной коры и мантии [Гущенко и др., 1977; Петров и др. 2008; Ризниченко и др. 1982; Zoback, 1992; Трифонов и др., 2002; Актуальные..,2005, Ребецкий, 2007; Sloan and al., 2011;]. Известны работы китайских и зарубежных авторов, получивших обширные данные по смещению пунктов наблюдения GPS [Guoyu, 1997; Calais et al, 2002; Huang Liren et al, 2003; Han Zhujun et al, 2003; Li Q et al, 2012]. Набольший интерес вызвали статьи, связанные с выделением Амурской плиты [Steblov et al, 2003; Petit and Fournier, 2005; Apel et al, 2006] и вычислением полюса её вращения [Ашурков и др., 2011; Тимофеев и др., 2007]. Существует целый ряд статей, где граница по 105 меридиану между западной и восточной частями Китая трассируется по повышенной зоне сейсмичности, а также выделяется по геологическим критериям. Одним из первых в нашей стране на данную проблему обратил внимание А.Ф.Грачев [Грачев и др., 1993].
В данной работе мы несколько по иному подойдем к анализу деформированного состояния земной коры Азии. Обычно рассматривается ориентация главных осей напряжений и деформаций. Мы же исследуем поля вертикальных, меридиональных и широтных компонент сейсмотектонических деформаций, рассчитанных в географической системе координат по методу Ризниченко Ю.В.. [Ризниченко, 1985]. Такой подход позволит по-новому взглянуть на особенности деформирования объемов горных масс Азии.
Представленные в этой статье сейсмотектонические деформации рассчитаны по данным о 1480 механизмах очагов землетрясений с М=4.6-8.0, происшедших в Азии за период с 1976 по 2012гг. Использовались только данные полученные из каталога СМТ
[http://www.globalcmt.org/CMTsearch.htm] и для Якутии [Имаев и др., 2009]. Размер площадок осреднения соответствовал по широте и долготе 1о и глубине 30км. Расчеты компонент деформаций для ячеек осреднения проводились методом скользящего окна с шагом 0,5о. В нашем случае при построении карт для нас важным были не сами величины деформаций, а их знак, т.е. положительные значения деформаций соответствовали относительному удлинению, отрицательные значения деформаций -относительному укорочению линейных размеров элементарных объемов земной коры в соответствующих направлениях. Построены карты полей широтной, меридиональной и вертикальной компонент сейсмотектонических деформаций, а также карта максимальных значений деформаций. Выполнение последней карты состояло в следующем. Из диагональных компонент тензора сейсмотектонических деформаций в каждом окне осреднения выбирались наибольшие значения по абсолютной величине. Строилась карта с учетом знака деформации.
Анализ результатов расчета диагональных компонент тензора сейсмотектонических деформаций, полученных по данным механизмов очагов сильных землетрясений, показывает, что земная кора западной части
района испытывает деформации преимущественно широтного удлинения и меридионального укорочения (рис.1А, В). В западную часть зоны входит территория Тянь-Шаня, Таримского массива, Тибета, Памиро-Каракорума, Кунь-Луня. Земная кора восточной части района характеризуется деформациями преимущественно широтного укорочения и меридионального удлинения. Восточная часть включает Северо-Китайскую равнину и прилегающие к ней с запада, севера и юга территории. В поле широтной компоненты, границу удается провести по 95 меридиану и далее она огибает Нань Шань и восточный Кунь Лунь (рис.1А). В поле меридиональной компоненты граница, разделяющая восточную и западную части Азии проходит по 103 меридиану, образуя петлю, вклинивающуюся в юго-восточную территорию Тибета, и отторгая ее в восточную часть, что четко прослеживается на рисунке 1В. Таким образом, получается, что территория между 95 и 103 меридианами находится в условиях широтного и меридионального укорочения. В многочисленных статьях [Steblov et а1, 2003; Аре1 et а1, 2006; Ашурков и др., 2011; Тимофеев и др., 2007] граница трассируется по 105 меридиану, определяя западную границу Амурской плиты. По нашим данным эта граница располагается по 103 меридиану. На северо-западе граница Амурской плиты проходит по Байкальской рифтовой зоне, с чем согласны все исследователи. По нашим материалам на северо-востоке граница прослеживается южнее Станового хребта (рис. 1 А, В). Выделить южную границу Амурской плиты при данном исследовании затруднительно, возможно, она может проходить значительно южнее, чем это предполагается на карте геологической службы США [http://www.globalcmt.org/CMTsearch.htm].
Ехх Еуу
Рис. 1. Поле широтной (А) и меридиональной (В) компонент сейсмотектонических деформаций по данным механизмов очагов
землетрясений:
А - Темным цветом показаны области относительного удлинения в широтном направлении, светлым - относительного укорочения также в широтном направлении. В -
Темным
цветом показаны области относительного удлинения в меридиональном направлении,
светлым - относительного укорочения в том же направлении. Штриховкой отделены области с разным характером деформаций.
Данные, полученные по расчету сейсмотектонических деформаций, сопоставлялись с широтными и меридиональными компонентами, определенными по материалам космической геодезии и приведенными в статье [Li Yanxing и др., 2001]. Авторы статьи разделили район исследования на блоки, оконтуренные крупными разломами. В пределах каждого блока рассчитывались компоненты плоского тензора деформаций [Li Yanxing и др., 2001]. Предварительно было снято жесткотельное вращение плиты. Результаты по данным космической геодезии показывают, что приповерхностные территории западной части района характеризуются широтным удлинением и меридиональным сокращением, и согласуются с сейсмологическими материалами. Для восточной части исследуемой области также обнаруживается совпадение в деформировании поверхностных и глубинных объемов земной коры: широтного укорочения и меридиональное удлинение.
Карты максимальных и минимальных значений сейсмотектонических деформаций, получены в географической системе координат. В Тянь-Шане характерным является чередование областей максимального меридионального укорочения и максимального вертикального удлинения, на западном Тибете - преимущественного максимального широтного удлинения и небольших районов максимального вертикального укорочения. В восточном Тибете преобладают максимальные меридиональные удлинения и широтные укорочения. Далее от 103 меридиана вся восточная часть зоны характеризуется чередованием областей с максимальным широтным укорочением и максимальным меридиональным удлинением вплоть до Станового хребта на севере. Территория Станового хребта и северовосточные районы характеризуется максимальным меридиональным укорочением, Байкал - максимальным вертикальным укорочением. Получается, что западная и восточная часть отличаются и по характеру максимальных значений диагональных компонент деформаций.
Таким образом, рассчитанные компоненты тензора сейсмотектонических деформаций по данным механизмов очагов землетрясений показывают меридиональные укорочения и широтные удлинения объемов земной коры в западной части Азии и меридиональные удлинения и широтные укорочение в восточной части. Выделенная по сейсмологическим данным условная граница подтверждается и на материалах, рассчитанных по GPS. Между этими зонами выделяется условная граница, проходящая в пределах 95 и 103 меридианов и, по-видимому, связанная с давлением Индийской плиты с юга в северном направлении и Охотоморской и Филиппинской плит с востока в западном направлении. Эта условная граница является зоной контакта двух основных направлений горизонтального давления на Азиатский континент [Грачев и
др., 1993]. В тоже время эта граница по 103 градусу может свидетельствовать о предельной зоне влияния Индийской плиты и ее положение согласуется с границей Амурской плиты,
Работа выполнена в рамках Интеграционных проектов СО РАН №76 и № 90.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Актуальные вопросы современной геодинамики Центральной Азии /под ред. К.Г.Леви, С.И.Шерман, Новосибирск: изд-во СО РАН, 2005, 297 с.
2. Ашурков С.В., Саньков В.А., Мирошниченко А.И., Лухнев А.В., Сорокин А.П., Серов М.А., Бызов Л.М. Кинематика Амурской плиты по данным GPS геодезии //Геология и геофизика, 2011, №2, С. 299-311.
3. Гущенко О.И., Степанов В.В., Сим Л.А. направление действия современных мегорегиональных тектонических напряжений сейсмоактивных областей юга Евразии //Докл. АН СССР, 1977. Т. 234. № 3. С.556-559.
4. В.С. Имаев, Л.П. Имаева, К. Маккей, Б.М. Козьмин Геодинамика отдельных сегментов литосферных плит на северо-востоке Азии // Геофизические исследования, 2009, том 10, № 1, с.44-63
5. Петров В.А., Niu Anfu, Смирнов В.Б., Мострюков А.О., Li Zhixiong, Jiang Zaisen, Shen Xuhui Поле тектонических напряжений по механизмам очагов землетрясений
6. Ребецкий Ю. Л. Тектонические напряжения и прочность природных массивов // М. : Академкнига, 2007. 406 с.
7. Ризниченко Ю.В., Соболева О.В., Кучай О.А., Михайлова Р., Васильева О.Н. Сейсмотектоническая деформация земной коры юга Средней Азии. // Физика земли. 1982, № 10, с. 90-102.
8. Ризниченко Ю.В. Проблемы сейсмологии. М. Наука, 1985, 407с.
9. Тимофеев В.Ю., Ардюков Д.А., Горнов П.Ю., Шевченко Б.Ф., Бойко Е.В. Внутриплитные современные движения по GPS данным //Материалы совещания «Геодинамическая эволюция литосферы Центрально-Азиатского подвижного пояса», 2008, Выпуск 5, Т.2, Иркутск: ИЗК СО РАН, С. 121-122.
10. Трифонов В.Г., Соболева О.В., Трифонов Р.В., Востриков Г.А. Современная геодинамика Альпийско-Гималайского коллизионного пояса. М: ГЕОС.2002. 220 с.
11. E. V. Apel, R. Bu'rgmann, G. Steblov, N. Vasilenko, R. King, and A. Prytkov Independent active microplate tectonics of northeast Asia from GPS velocities and block modeling // Geophys. Research Letters, vol. 33, l11303, 2006
12. Calais, E., M. Vergnolle, V. San'kov, A. Luknev, A. Miroshnitchenko, S. Amarjargal,
and
J. De verche re, GPS measurements of crustal deformation in the Baikal-Mongolia area (1994 -2002): Implications for current kinematics of Asia //J. Geophys. Res., 108, doi:10.1029/2002JB002373
13. Ding Guoyu Seismotectonic research in China //Episodes, June 1997,Vol. 20, No 2, p.79-83
14. Huang Liren, Fu Yang, Duan Wuxing, Ma Qing, Ma Xin Active tectonic boundaries of the China mainland inferred from GPS observations chinese //J. of Geophysics Vol.46, No.5, 2003, pp:874-882
15. Li Yanxing, Hu Xikang, Shui Ping, Ge Liangquan, Hudng Cheng, Zhu Wenyao, Hu Xiaogong The Current Strain Fields in the Continent of China and its Adjacent Areas from GPS Measurement Results//Proceeding of the Fourth Workshop, 14-19 May 2001, p.113-123, ISBN 7-5323-6674-x
16. Li Q, You X Z, Yang S M, et al. A precise velocity field of tectonic deformation in China as inferred from intensive GPS observations. Sci China Earth Sci, 2012, 55: 695-698, doi: 10.1007/s11430-012-4412-5
17. C. Petit and M. Fournier Present-day velocity and stress fields of the Amurian Plate from thin-shell finite-element modelling //Geophys. J. Int. , 2005 V. 160, р. 357-369
18.G. M. Steblov, M. G. Kogan, R. W. King, C. H. Scholz, R. Burgmann and D. I. Frolov5 Imprint of the North American plate in Siberia revealed by GPS // Geophys. Research Letters, vol. 30, N 18, doi:10.1029/2003GL017805 2003
19.Mary Zoback First- and second-order patterns of stress in the lithosphere' the world stress map project //J. of Geoph. Research, vol. 97, no. b8, pages 11,703-11,728, july 30, 1992
20.Han Zhujun, Xu Jie , Ran Yongkang, Chen Lichun, Yang Xiaoping Active blocks and strong seismic activity in North China region//Science in China (Series D), Vol. 46, October 2003 p. 153-167, doi: 10.1360/03dz0012
© О. А. Кучай, М. Е. Козина, 2014
