FOCAL MECHANISMS OF EARTHQUAKES OF SOUTHERN BAIKAL REGION AND NORTHERN MONGOLIA

The paper presents previously unpublished earthquake focal mechanism solutions for earthquakes which occurred in South Pribaikalye, Transbaikalia, Tuva and Northern Mongolia derived from the first-motion polarities of P-waves recorded by the Baikal, Buryat, Altai-Sayan networks of the Geophysical Survey RAS and Mongolian national network

ВЫДЕЛЕНИЕ АФТЕРШОКОВЫХ И РОЕВЫХ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЕЙ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ БАЙКАЛЬСКОЙ РИФТОВОЙ ЗОНЫ

oai:oai.gtcrust.elpub.ru:article/58The catalog of earthquakes (КR³6.6) which occurred in the Baikal rift zone (BRZ) was declastered, and the results are presented in the article. Aftershocks of seismic events (КR³12.5) were determined by the software developed by V.B. Smirnov (Lomonosov Moscow State University) with application of the algorithm co-authored by G.M. Molchan and O.E. Dmitrieva. To ensure proper control of the software application, aftershocks were also selected manually. The results of declustering show that aftershocks of the earthquakes (КR³12.5) account for about 25 per cent of all seismic events in the regional catalog. Aftershocks accompanied 90 per cent of all the earthquakes considered as main shocks. Besides, earthquake swarms, including events with КR³11, were identified. The results of this study show that, in the BRZ, the swarms and strong events with aftershocks are not spatially separated, and this conclusion differs from the views of the previous studies that reviewed data from a shorter observation period. Moreover, it is noted that the swarms may consist of several main shocks accompanied by aftershocks. The data accumulated over the last fifty years of instrumental observations support the conclusion made earlier that the swarms in BRZ occur mainly in the north-eastward direction from Lake Baikal and also confirm the trend of a small number of aftershocks accompanying earthquakes in the south-western part of the Baikal rift zone.В статье приведены описание и результаты декластеризации каталога землетрясений Байкальской рифтовой зоны (с КР³6.6). Идентификация афтершоков для событий с КР³12.5 осуществлялась с использованием программы В.Б. Смирнова (МГУ им. М.В. Ломоносова), в которой реализован алгоритм, разработанный Г.М. Молчан и О.Е. Дмитриевой. Для контроля работы программы афтершоки выбирались также вручную. Результаты декластеризации показали, что афтершоки землетрясений с КР³12.5 составляют примерно 25 % всех событий в региональном каталоге. Афтершоками сопровождались 90 % всех землетрясений, рассматриваемых в качестве главных толчков. Были выделены также рои землетрясений, в которых есть события с КР³11. Результаты данной работы показывают, что и рои, и сильные толчки с афтершоками в Байкальской рифтовой зоне (БРЗ) пространственно не разобщены, как это считалось в предыдущих работах по данным меньшего по длительности периода наблюдений. Более того, отмечается, что рои могут состоять из нескольких главных толчков со своими афтершоками. Материалы наблюдений за пятидесятилетний период инструментальных наблюдений подтверждают сделанные ранее выводы о том, что рои в БРЗ происходят в основном к северо-востоку от озера Байкал, а также о тенденции к малому количеству афтершоков у землетрясений юго-западного фланга БРЗ

МЕХАНИЗМЫ ОЧАГОВ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ И ПОЛЕ НАПРЯЖЕНИЙ МОНГОЛИИ И ПРИЛЕГАЮЩИХ ТЕРРИТОРИЙ

We have compiled and analyzed earthquake focal solutions for the territory of Mongolia and its surroundings in order to reveal a spatial variability of stress orientation and stress regimes of the crust. According to the stress inversion results, the SHmax is turning from W-E in the eastern Mongolia to SW-NE in the Gobi Altay and the central Mongolia, and then to S-N in the western part of the region. Comparison with data derived from GPS measurements shows that directions of the strain axes revealed by the geodetic and seismological observations are generally consistent. A contradiction is found for the Bolnai zone where results of GPS estimation indicate the predominance of extension (in the SE-NW direction), whereas earthquake data for the longer period of seismic observations reveal compression. Compression in this zone is mainly due to the Tsetserleg-Bolnai earthquakes contribution; however, a part of the recent data on focal mechanisms fits an extensional stress field with the NNW orientated extension axis. These data are in accordance with some published works which suggest a transtensive field from some structural geology studies in the eastern part of the Bolnai zone.The paper is supplemented with a list of M≥4.5 earthquake fault plane solutions and unpublished focal mechanisms for some M≤4.5 earthquakes of the northern Mongolia and the southern Baikal region.Введение. Механизмы очагов землетрясений наряду с геодезическими и другими данными служат источником информации о напряженно-деформированном состоянии земной коры. Задачи оценки тектонического режима и скорости деформирования особенно актуальны для внутриплитных областей, характеризующихся высоким уровнем сейсмичности. Одной из таких областей является Монголия, на территории которой известны землетрясения с М=8.0 (рис. 1). В представляемой работе собраны и проанализированы механизмы очагов землетрясений с M≥4.5 с целью проследить пространственную изменчивость поля напряжений земной коры. Данные. Опубликованные данные о фокальных решениях можно разделить на две группы в зависимости от применяемых для их определения методов. К первой группе относятся механизмы, полученные моделированием волновых форм на удаленных и региональных станциях. Вторая группа решений получена при использовании метода полярности первых вступлений волн. Данный метод широко применялся для умеренной силы землетрясений северной части Монголии и Южной Сибири, что обусловлено более плотным покрытием этого региона сейсмостанциями. Используемые для анализа в данной работе решения представлены в таблице (в разделе «Дополнительные материалы») и на карте (рис. 2). Методы. Для инверсии поля напряжений использовались два подхода. Для землетрясений основных сейсмических зон (Болнай, Гобийский Алтай, Могод и т.д.) применялась программа Win-Tensor [Delvaux, Sperner, 2003], в которой реализован метод right dihedra [Angelier, 1984]. Для получения более сглаженной по всей территории картины ориентации осей напряжений использовалась программа SATSI [Hardebeck, Michael, 2006], минимизирующая разницу между соседними «индивидуальными» стресс-тензорами для сейсмоактивных областей. Для более корректного сравнения сейсмологических данных с результатами GPS-измерений и визуализации сейсмотектонических деформаций представлены стереограммы средних фокальных механизмов [Nikitin, Yunga, 1977; Yunga, 1990]. Результаты. Полученные результаты показывают, что фокальные решения землетрясений южной, западной и восточной части Монголии однородны и представлены главным образом сдвиговыми и взбросовыми подвижками в очагах. Большим разнообразием кинематических типов разрывов характеризуется территория к северу от Болнайского разлома. Для непосредственно Болнайской зоны не удалось получить единого стресс-тензора. Выборка разделилась на главные толчки (Болнайское и Цэцэрлэгское землетрясения 1905 г.), состоящие из субисточников, и события, зарегистрированные в период инструментальных наблюдений. Последние показывают наличие в выборке решений, удовлетворяющих режиму растяжения. В целом, наблюдается изменение ориентации оси SHmax от направления Ю-С в западной части Монголии до ЮЗ-СВ в Гобийском Алтае и в центральной части страны и до широтного направления в Восточной Монголии. Обсуждение результатов. Очевидно, что основные характеристики поля напряжений на представленной территории уже выявлены и описаны в предшествующих работах [Zhalkovskii et al., 1995; Petit et al., 1996; Delvaux et al., 1998; Melnikova et al., 2004; Melnikova, Radziminovich, 2005; San’kov et al., 2005; Gol’din, Kuchai, 2007; Radziminovich et al., 2007; Parfeevets, San’kov, 2010; San’kov et al., 2011; Parfeevets, San’kov, 2012; Rebetsky et al., 2013; Tataurova et al., 2014; Kuchai, Kozina, 2015; Karagianni et al., 2015; и др.]. Все увеличивающийся объем новых данных, с одной стороны, подтверждает сделанные ранее выводы, а с другой – позволяет выявить некоторые детали. Результаты, полученные по сейсмологическим данным, согласуются с данными, полученными в ходе геолого-структурных работ [Parfeevets, Sankov, 2012] и GPS-измерений [Calais et al., 2003; Loukhnev et al., 2010]. Выделяется Болнайская зона, которая по геодезическим расчетам характеризуется деформацией удлинения земной коры или растяжением. Выше отмечалось, что часть фокальных механизмов соответствует такому полю напряжений. Более того, замеры трещиноватости также приводят авторов [Parfeevets, Sankov, 2012] к выводу о режиме транстенсии в восточной части Болнайской зоны, связанном, вероятно, с дивергенцией Евразийской и Амурской плит [Petit, Fournier, 2005]. Характер изменений сейсмотектонических деформаций в этом районе позволил авторам работы [Kuchai, Kozina, 2015] выделить, хоть и в широких пределах, границу Амурской плиты. По данным о землетрясениях с M≥7.0 была рассчитана скорость деформации по формуле Кострова (табл. 2). Для временного интервала в 100 лет она составила 1.12×1020 N m yr–1, что является высоким значением для внутриконтинентальных областей по сравнению с модельными значениями [Holt et al., 1995, 2000]. Очевидно, это связано с сильнейшими землетрясениями региона, произошедшими на протяжении небольшого интервала времени. Заключение. Карта фокальных механизмов и результаты инверсии поля тектонических напряжений могут быть полезны при сейсмотектоническом и геодинамическом анализе Центральной Азии. В разделе «Дополнительные материалы» приведена компиляционная таблица механизмов очагов землетрясений с M≥4.5 и ранее неопубликованные механизмы очагов землетрясений Северной Монголии и Южного Прибайкалья с M≤4.5

МЕХАНИЗМЫ ОЧАГОВ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ ЮГА БАЙКАЛЬСКОГО РЕГИОНА И СЕВЕРНОЙ МОНГОЛИИ

The paper presents previously unpublished earthquake focal mechanism solutions for earthquakes which occurred in South Pribaikalye, Transbaikalia, Tuva and Northern Mongolia derived from the first-motion polarities of P-waves recorded by the Baikal, Buryat, Altai-Sayan networks of the Geophysical Survey RAS and Mongolian national network. В статье представлены не опубликованные ранее решения механизмов очагов землетрясений для территории Южного Прибайкалья, Забайкалья, Тувы и Северной Монголии, определенные по знакам вступлений продольных волн на станциях Байкальской, Бурятской, Алтае-Саянской сетей Геофизической службы РАН и Монгольской национальной сети

IDENTIFICATION OF EARTHQUAKE AFTERSHOCK AND SWARM SEQUENCES IN THE BAIKAL RIFT ZONE

The catalog of earthquakes (КR³6.6) which occurred in the Baikal rift zone (BRZ) was declastered, and the results are presented in the article. Aftershocks of seismic events (КR³12.5) were determined by the software developed by V.B. Smirnov (Lomonosov Moscow State University) with application of the algorithm co-authored by G.M. Molchan and O.E. Dmitrieva. To ensure proper control of the software application, aftershocks were also selected manually. The results of declustering show that aftershocks of the earthquakes (КR³12.5) account for about 25 per cent of all seismic events in the regional catalog. Aftershocks accompanied 90 per cent of all the earthquakes considered as main shocks. Besides, earthquake swarms, including events with КR³11, were identified. The results of this study show that, in the BRZ, the swarms and strong events with aftershocks are not spatially separated, and this conclusion differs from the views of the previous studies that reviewed data from a shorter observation period. Moreover, it is noted that the swarms may consist of several main shocks accompanied by aftershocks. The data accumulated over the last fifty years of instrumental observations support the conclusion made earlier that the swarms in BRZ occur mainly in the north-eastward direction from Lake Baikal and also confirm the trend of a small number of aftershocks accompanying earthquakes in the south-western part of the Baikal rift zone

FOCAL MECHANISMS OF EARTHQUAKES AND STRESS FIELD OF THE CRUST IN MONGOLIA AND ITS SURROUNDINGS

We have compiled and analyzed earthquake focal solutions for the territory of Mongolia and its surroundings in order to reveal a spatial variability of stress orientation and stress regimes of the crust. According to the stress inversion results, the SHmax is turning from W-E in the eastern Mongolia to SW-NE in the Gobi Altay and the central Mongolia, and then to S-N in the western part of the region. Comparison with data derived from GPS measurements shows that directions of the strain axes revealed by the geodetic and seismological observations are generally consistent. A contradiction is found for the Bolnai zone where results of GPS estimation indicate the predominance of extension (in the SE-NW direction), whereas earthquake data for the longer period of seismic observations reveal compression. Compression in this zone is mainly due to the Tsetserleg-Bolnai earthquakes contribution; however, a part of the recent data on focal mechanisms fits an extensional stress field with the NNW orientated extension axis. These data are in accordance with some published works which suggest a transtensive field from some structural geology studies in the eastern part of the Bolnai zone.The paper is supplemented with a list of M≥4.5 earthquake fault plane solutions and unpublished focal mechanisms for some M≤4.5 earthquakes of the northern Mongolia and the southern Baikal region