Статья - Институт физики Земли им. О.Ю.Шмидта РАН

ТЕКТОНИЧЕСКОЕ ПОЛЕ СОВРЕМЕННЫХ НАПРЯЖЕНИЙ
КОРЫ ВЫСОКОЙ АЗИИ
Р.С. Алексеев, Ю.Л. Ребецкий
Институт физики Земли им. О.Ю.Шмидта РАН
В данной работе представлены результаты реконструкции современных напряжений в коре
Высокой Азии [Burtman, 2012] при использовании метода катакластического анализа разрывных
смещений Ю.Л. Ребецкого. Исследование этого региона было начато раньше и промежуточные
результаты представлены в статье [Ребецкий, Алексеев, 2014]. Основой реконструкции напряжений
служили два различных каталога. Первый являлся сборным, созданным из разнородных
сейсмологических данных, полученных разными авторами за временной период наблюдений 19041992 гг, а второй – каталог механизмов Global CMT (http://earthquake.usgs.gov/eqarchives/sopor) 19782010 гг. Реконструкция по сейсмологическим данным первого каталога выполнялась в 1996-1997 гг по
самой ранней модификации метода катакластического анализа, позволявшей получать только
параметры эллипсоида напряжений. Реконструкция по данным второго каталога выполнялась по
современной версии метода катакластического анализа с использованием процедур первого и второго
его этапов. Таким образом, в этих расчетах были получены данные не только об ориентации осей
главных напряжений и о виде его эллипсоида, но и данные о соотношении шаровой и девиаторной
компонентах тензора напряжений, а также о редуцированных напряжениях. Поскольку каталог
механизмов очагов землетрясений первого расчета за 1904-1992 гг содержал большое число событий с
существенно отличающимися данными об очагах, полученных разными авторами, то достоверность
результатов этой реконструкции представляется меньшей, чем по данным каталога Global CMT за
1978-2010 гг. Далее было принято решение создать суммарный каталог, а так же увеличить область
исследования (рис.1).
Рис. 1. Топография территории Высокой Азии, для коры которой выполнялась реконструкция природных
напряжений (сплошным прямоугольником выделен район исследований напряжений 2013г, большой пунктирный
прямоугольник – увеличенная область исследований, маленький пунктирный прямоугольник –область
представленных результатов)
При создании объединенного каталога наиболее приоритетными считались данные каталога
Global CMT. Остальные источники выстраивались по рангу, который присваивался в зависимости от
совпадения (или не совпадения) данных этого источника с данными Global CMT. В работе построены
карты некоторых параметров тензора напряжений по данным нового каталога. Полученные ранее
карты напряженного состояния показали наличие обширных областей горизонтального растяжения в
коре Тибета, которые с юга ограничены областями горизонтального сжатия коры Гималаев, а с севера
и северо-востока – областями горизонтального сдвига коры Восточного Куньлуня. Расчеты,
выполненные ранее, показали, что в центральной части коры Тибета наблюдается интенсивное
эффективное давление и латеральное сжатие, которое ослабевает в областях его окружения. Южная и
северная части коры Памира также испытывают соответственно состояние горизонтального
растяжения и сдвига. С севера, запада и юга кора Памира окружена областями горизонтального
сжатия. Выявленные закономерности поля современных напряжений Тибета и Памира находят свое
объяснение в явлении тектонического «растекания» этих областей под собственным весом, что создает
обстановку интенсивного горизонтального расплющивания коры Гималаев при выгибе южной
границы Тибета, «набегающей» на двигающийся на север – северо-восток Индийский индентор.
Данные о горизонтальном растяжении в коре Тибета вместе с поддвиговыми касательными
напряжениями на горизонтальных площадках показывают, что влияние Индийского индентора не
распространяется далее коры Памира и центральных областей коры Тибета, которая располагается над
длительно действующим мантийным плюмом. Данная работа направлена на уточнение и расширение
области результатов полученных ранее, путем создания единого каталога и увеличения области
исследований.
Рис. 2. Тип напряженного состояния - геодинамический режим: более темными тонами выделены области гор.
сжатия, средними – гор. сдвиг, светлыми – гор. растяжение
Как следует из рис. 2 основным типом геодинамического режима является горизонтальное сжатие
и горизонтальный сдвиг. Существуют также участки горизонтального растяжения, которые практически
полностью приурочены к коре западной части Таримской плиты и северо-западной части Гималай. Вид
тензора напряжений – эллипсоида напряжений близок к чистому сдвигу и его сочетанию с одноосным
сжатием и одноосным растяжением. В коре западной части Таримской плиты имеется большое число
доменов с видом эллипсоида напряжений близким к одноосному растяжению.
Оси напряжений максимального растяжения вокруг области Памира имеют субвертикальное
погружение, а в центральной области субширотное простирание. Для осей напряжений максимального
сжатия преобладает субмеридиональное простирание (рис. 3, а, б).
С севера, запада и юга кора Памира окружена областями горизонтального сжатия. В центре
имеются области горизонтального сдвига. Такая картина хорошо согласуется с представлениями о
большой роли в формировании современного поля напряжений областей поднятий и находящейся под
ними разогретой мантии [Logatchev, Zorin,1987], определяя в качестве основного механизма генерации
напряжений латеральное растекание высокогорных плато Тибета и Центрального Памира
под действием гравитационных сил [Artyushkov, 1972].
В целом, реконструкция по суммарному каталогу для этого региона подтверждает данные
полученные ранее в реконструкциях по разным каталогам.
а
а
Рис. 3. Погружение осей главных напряжений, полученные по результатам новой реконструкции(для района
Памира): а) алгебраически максимального (максимального девиаторного растяжения); б) алгебраически
минимального (максимального сжатия). Точка – центр квазиоднородного домена, для которого выполнена
реконструкции напряжений.
Вектор из точки, отвечающий эпицентру землетрясения направлен в сторону погружения оси главного
напряжения. Точка в середине вектора означает субгоризонтальное положение оси (±15град). Изображаемая на
рисунке длина проекции характеризует крутизну погружения вектора
Рис.
4. Геодинамический тип напряженного состояния и вид тензора напряжений.(Светлые
треугольники
соответствуют типу горизонтального растяжения; темные треугольники – горизонтальное растяжения + сдвиг;
светлые квадраты – горизонтальный сдвиг; темные квадраты – горизонтальное сжатие + сдвиг; темный круг –
горизонтальное сжатие; светлый пятиугольник – вертикальный сдвиг)
Работа поддержана фондом РФФИ, проект 15-05-00892.
ЛИТЕРАТУРА
Ребецкий
Ю.Л.
Методы
реконструкции
тектонических
напряжений
и
сейсмотектоническихдеформаций на основе современной теории пластичности // Доклады
РАН. 1999. Т. 365, № 3. С. 392-395.
Ребецкий Ю.Л. Развитие метода катакластического анализа сколов для оценки величин
тектонических напряжений // Доклады РАН. 2003. T. 3, № 2. С. 237-241.
Ребецкий. Ю.Л. Оценка относительных величин напряжений – второй этап реконструкции по
данным о разрывных смещениях // Геофизический журнал. Киев. 2005. Т. 27, № 1. С. 39-54.
Ребецкий Ю.Л. Тектонические напряжения и прочность горных массивов. М.: Академкнига.
2007а. 406 с.
Ребецкий Ю.Л. Третий и четвертый этапы реконструкции напряжений в методе
катакластического анализа сдвиговых разрывов // Геофизический Журнал. 2009а. Т. 31, № 2.
С. 93-106.
Ребецкий Ю.Л. Оценка величин напряжений в методе катакластического анализа разрывов //
Доклады РАН. 2009б. Т. 428, № 3. С. 397-402.
Семинский К.Ж. Иерархия зонно-блоковой структуры литосферы Центральной и Восточной
Азии // Геология и геофизика. 2008. Т. 49, № 10. С. 1018–1030.
Artyushkov Е.V., 1972. The origin of large stresses in the Earth’s crust. Izvestiya AN SSSR. Seriya
Fizika Zemli (Izvestiya AN SSSR. Earth Physics Series) 8, 22–36 (in Russian)
[Артюшков Е.В. Происхождение больших напряжений в земной коре // Известия АН СССР.
Серия Физика Земли. 1972. № 8. С. 22–36].
Burtman V.S., 2012. The Tien Shan and the High Asia. Geodynamics in the Cenozoic. Geos, Moscow, 188 p.
(in Russian) [Буртман В.С. ТяньШань и Высокая Азия. Геодинамика в кайнозое. М.: Геос. 2012.
188 с.]
Logatchev N.A., Zorin Yu.A., 1987. Evidence and causes of twostage development of the Baikal
rift. Tectonophysics 143 (1– 3). P. 225–234.
Molnar P., Tapponnier P. Cenozoic tectonics of Asia: effects of continental collision // Science. 1975.
V. 189. P. 419-426.
Rebetsky Yu.L. I. Stress-monitoring: Issues of reconstruction methods of tectonic stresses and
seismotectonic deformations // Journal of earthquake prediction research. Beijing. China. 1996.
V. 5, № 4. P. 557-573.
Rebetsky Yu.L., Mikhailova A.V, Rosanova G.V, Fursova E.V. II. Stress-monitoring: The modern field
of regional stresses in South-East Asia and Oceania. Principles of quasiplastic deforming of
fractured media // Journal of earthquake prediction research. Beijing. China. 1997. V. 6, № 1. P. 1136.
Rebetsky Yu.L., Alekseev R.S. 2014. The field of recent tectonic stresses in Central and South-Eastern
Asia // Geodynamics & Tectonophysics 5 (1). P. 257–290.