КОММЕНТАРИЙ К ПУБЛИКАЦИИ А.В. ВИКУЛИНА «ГЕОДИНАМИКА КАК ВОЛНОВАЯ ДИНАМИКА БЛОКОВОЙ ВРАЩАЮЩЕЙСЯ СРЕДЫ» [ГЕОДИНАМИКА И ТЕКТОНОФИЗИКА, 2015, Т. 6, № 3, С. 345–364]

.

О ВОЗМОЖНОСТИ СУЩЕСТВОВАНИЯ В ЛИТОСФЕРЕ МАЛЫХ ТАНГЕНЦИАЛЬНЫХ МАССОВЫХ СИЛ. ИХ РОЛЬ В ТЕКТОНИКЕ И ГЕОДИНАМИКЕ

The author continues to investigate additional planetary-level stresses that occur in the crust due to distributed tangential mass forces. Such forces may be related to the daily rotation of the Earth and movements of the relatively solid core relative to the geocenter. In [Rebetskii, 2016], he discusses how the tangential mass forces in the continental crust are influencing additional meridional and latitudinal stresses and attempted to explain regularities of planetary fracturing. In this paper, he considers the role of the tangential mass forces in the occurrence of lateral movement of the lithospheric plates.The author proposes to estimate amplitudes of the tangential mass forces from the difference between the two global ellipsoids of rotation. The reference ellipsoid averages the level surface of the gravity potential, and the second ellipsoid averages the physical surface of the Earth, separately considering continents and oceans. The Earth’s dynamic compression factor estimated from satellite data is 1/305.5. This value corresponds well to the average polar compression of the two rotation ellipsoids, which approximately describes the shape of the Earth’s physical surface. Thus, in the first approximation, the polar compression of the Earth’s physical surface is less than that of the reference ellipsoid (1/298.25) that approximately describes the shape of the level surface of gravity (i.e. geoid).Gravity vectors deviate from the normal to the physical surface of the Earth by relatively small angles, according to calculations from the data on rotation ellipsoids (a maximum value of 16.4 at the 45° latitude). Tangential mass forces are thus small (2.15×10–4 G/cm3 at the 45° latitude). Due to small tangential forces, shear stresses about 0.3 MPa may occur at the base of the continental lithosphere (depths of 120–150 km). In their turn, such stresses can cause a shear flow in the asthenosphere, which provides for movements of the lithospheric plates at velocities of a few centimeters per year. The estimates in this study suggest that the tangential mass forces can be viewed as a possible source of the movements of the lithospheric plates.Regional rotation ellipsoids, that average the physical surface of the continental and oceanic parts of the Earth, were estimated separately for the northern and southern hemispheres. The largest deviations of the ellipsoids from the reference ellipsoid were revealed for the oceanic parts of both hemispheres of the Earth. The regional ellipsoids for the oceanic parts show smaller polar compression (1/313.1 in the northern hemisphere, and 1/306.9 in the southern hemisphere) than that of the reference ellipsoid, and this predetermines the north-south orientation of the tangential mass forces from the poles to the equator. Compared to the reference ellipsoid, polar compression values estimated for the regional ellipsoids of the continental crust are larger (1/296.2) in the northern hemisphere and smaller (1/303.2) in the southern hemisphere. According to the calculations, the oceanic lithosphere makes the major contribution to submeridional movements of the continental plates.Продолжено исследование проблемы формирования в коре дополнительных планетарных напряжений от действия тангенциальных распределенных массовых сил. Генезис таких сил может быть связан с суточным вращением Земли и с перемещениями твердого ядра относительно геоцентра. Если в работе [Rebetskii, 2016] изучалось влияние тангенциальных массовых сил в континентальной коре на формирование дополнительных меридиональных и широтных напряжений с целью объяснения закономерности формирования планетарной трещиноватости, то в этой статье рассматривается роль тангенциальных массовых сил в возникновении латеральных движений литосферных плит.Предложено амплитуды таких тангенциальных массовых сил рассчитывать на основе данных о разности двух глобальных эллипсоидов вращения. Первый усредняет уровневую поверхность потенциала силы тяжести (референс-эллипсоид), а второй – физическую поверхность Земли отдельно в ее континентальной и океанической части. Показано, что коэффициент динамического сжатия Земли, равный 1/305.5 и полученный из спутниковых измерений, хорошо соответствует среднему полярному сжатию двух эллипсоидов вращения, приближенно описывающему форму физической поверхности Земли. Таким образом, в первом приближении физическая поверхность Земли имеет меньшее полярное сжатие, чем референс-эллипсоид (1/298.25), приближенно описывающий форму уровневой поверхности силы тяжести (геоид).Углы уклонения вектора силы тяжести от нормали к физической поверхности Земли, рассчитанные по данным эллипсоидов вращений, имеют достаточно малые значения (максимальное значение 16.4 с на широте 45°), что определяет малые значения и тангенциальных массовых сил (2.15×10–4 г/см3 на широте 45°). Столь малые тангенциальные силы способны привести к появлению у подошвы континентальной литосферы (глубины 120–150 км) касательных напряжений порядка 0.3 МПа. Напряжения такого уровня, в свою очередь, создают в астеносфере сдвиговое течение, обеспечивающее скорости движения литосферных плит в первые сантиметры в год. Выполненные оценки позволяют рассматривать тангенциальные массовые силы как возможный источник движения литосферных плит.Расчеты региональных эллипсоидов вращения, усредняющих физическую поверхность континентальной и океанической части Земли, проведенные отдельно в Северном и Южном полушариях, показали, что в океанической части Земли обоих полушарий наблюдаются наибольшие отклонения этих эллипсоидов от референс-эллипсоида. Океанические региональные эллипсоиды имеют меньшее полярное сжатие (Северное полушарие 1/313.1, Южное полушарие 1/306.9), чем референс-эллипсоид, что определяет меридиональную ориентацию тангенциальных массовых сил от полюсов к экватору. Региональный эллипсоид для континентальной коры Северного полушария имеет большее (1/296.2), а региональный эллипсоид для континентальной коры Южного полушария – меньшее (1/303.2) полярное сжатие, чем референс-эллипсоид. Из результатов расчетов следует, что океаническая литосфера создает наибольший вклад в субмеридиональное движение континентальных плит

ОБ ОСОБЕННОСТИ НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ КОРЫ ВНУТРИКОНТИНЕНТАЛЬНЫХ ОРОГЕНОВ

The article presents a systematic review of the available tectonophysical data on the state of crustal uplifts and basins in intracontinental orogens. Based on results of the tectonophysical analysis of data on earthquake focal mechanisms for the Altai-Sayan and Northern Tien Shan regions, it is established that in many cases the crust in the basins and uplifts has antipodal structures, considering various types of the state of stresses. In the crust of the uplifts, maximum compression axes are usually sub-horizontal; in the crust of the basins, only the axis of the principal stress of minimum compression (i.e. maximum deviatoric extension) is sub-horizontal. These observations correlate well with estimations of deformations on the surface of the crust on the basis of the GPS-geodesy data, as well as with stress measurements taken directly on mining sites. The antipodal structures and physical fields in the crust of the uplifts and basins are not a random phenomenon. This suggests a common mechanism of deformation at the stage of active formation of the uplifts and basins. However, results of a similar tectonophysical analysis performed for the crust of the Pamir plateau and Tibet show that minimum compression stresses are subhorizontal in these regions, and the geodynamic type of the state of stresses is determined as horizontal extension or horizontal shearing. This pattern contrasts sharply with the type of the state of stresses of horizontal compression in the crust of the mountain ranges around the plateau (the Himalayas, Kunlun, Tsilian Shan, Hindu Kush), as well as with the state of stresses of active orogenic structures of the Tien Shan and Altai-Sayan regions.Based on the stress values estimated for a range of geodynamic types of the state of stresses, it is estimated that additional compression stresses of the order of 5.4 kbar are required for the transition from horizontal extension to horizontal compression. If the regional strain rates currently recorded by the GPS-geodesy are taken into account, such additional stresses need to be applied for about 10 million years to fulfill the transition.Аннотация: Проведена систематизация существующих тектонофизических данных о состоянии коры поднятий и впадин внутриконтинентальных орогенов. Результаты тектонофизического анализа данных о механизмах очагов землетрясений для Алтае-Саян и Северного Тянь-Шаня позволили выявить, что кора впадин и поднятий в большом числе случаев выглядит как антиподная структура по режиму напряженного состояния. В коре поднятий, как правило, оси максимального сжатия субгоризонтальны, а в коре прогибов субгоризонтальна ось главного напряжения минимального сжатия (максимального девиаторного растяжения). Эти данные хорошо коррелируют с результатами расчетов деформаций на поверхности коры, полученными GPS-геодезией, и с данными по замерам напряжений методами in-situ в горном деле. Такая антиподность строения и физических полей коры впадин и поднятий не случайна и говорит о едином механизме деформирования на стадии их активного развития. Вместе с тем по результатам такого же тектонофизического анализа, выполненного для коры плато Па-мира и Тибета, установлено, что здесь в субгоризонтальном направлении действуют напряжения минимального сжатия, что определяет геодинамический тип напряженного состояния в виде горизонтального растяжения или горизонтального сдвига. Подобная закономерность резко контрастирует с типом напряженного состояния горизонтального сжатия в коре поднятий в виде хребтов, окружающих эти плато (Гималаи, Кунь-лунь, Цилиан-Шань, Гиндукуш), а также с характером напряженного состояния активных орогенных струк-тур Тянь-Шаня и Алтае-Саян. Выполненные оценки величин напряжений, отвечающие различным геодинамическим типам напряженного состояния, показывают, что переход от режима горизонтального растяжения к горизонтальному сжатию требует приложения дополнительных сжимающих напряжений порядка 5.4 кбар, что может занять око-ло 10 млн лет при наблюдаемых в настоящее время с помощью GPS-геодезии скоростях региональных деформаций

СОВРЕМЕННОЕ НАПРЯЖЕННОЕ СОСТОЯНИЕ КОРЫ КАВКАЗА ПО ДАННЫМ ОБЪЕДИНЕННОГО КАТАЛОГА МЕХАНИЗМОВ ОЧАГОВ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ

The current state of crustal stresses in the Caucasus and adjacent territories has been reconstructed. Stress inversion was performed by the cataclastic analysis of earthquake focal mechanisms considered as seismological strain indicators. The data were taken from the unified catalogue of focal mechanisms of the Northern Eurasia, which was consolidated by the Laboratory of Tectonophysics of IPE RAS in the early 1990s. It contains the information from many seismological data sources of various authors who worked both in the USSR and abroad. Seismological data for the last years after the collapse of the USSR were taken from Global CMT catalogue. The study area has been quite densely covered by reconstructions of the principal stress axes. At the same time, the area of stress averaging has been considerably reduced by the iterative use of a window for stress averaging, which was gradually expanded for zones with reduced densities of earthquake epicenters. The revealed regularities of the current stress field based on the unified catalogue of focal mechanisms collected by different authors correlate with the reconstructions performed according to the Global CMT catalogue. The cataclastic analysis of displacements along fractures allowed estimating the stress magnitudes, and the crust of the study area was zoned with respect to the intensity of normalized values of the lowest and highest stresses of horizontal compression, as well as to the normalized values of shear stresses acting on the crustal basement. In all cases, the values were normalized to the rock strength. The stress parameters are presented in “Tectonic Stresses of Eurasia”. This new Internet resource created by the Laboratory of Tectonophysics on the IPE RAS website shows the stress data in different scales and levels of details.В работе представлены результаты реконструкции современного природного напряженного состояния коры Кавказа и сопредельных территорий. Инверсия напряжений выполнена методом катакластического анализа сейсмологических индикаторов деформаций, которыми являлись данные о механизмах очагов землетрясений. Основу этих данных составлял созданный в лаборатории тектонофизики ИФЗ РАН в начале 90-х гг. прошлого века объединенный каталог механизмов очагов Северной Евразии, который содержал в себе большое число источников сейсмологических данных от различных авторов, работавших не только в СССР, но и за рубежом. Пополнение объединенного каталога сейсмологическими данными за последние после развала СССР годы выполнено на основе каталога Global CMT. Полученные результаты реконструкции осей главных напряжений достаточно плотно по площади покрывают исследуемый регион. При этом удалось существенно уменьшить площадь усреднения напряжений за счет применения итерационного режима подбора окна усреднения напряжений, которое постепенно расширяется для зон пониженной плотности эпицентров землетрясений. Выявленные закономерности поля современных напряжений на основе собранного от разных авторов объединенного каталога механизмов очагов соответствуют также и результатам выполненной реконструкции по данным каталога Global CMT в тех зонах, где они имеются. Поскольку метод катакластического анализа разрывных смещений позволяет оценивать величины напряжений, в работе выполнено районирование коры исследуемого региона по интенсивности нормированных напряжений наименьшего и наибольшего напряжения горизонтального сжатия, а также по нормированной величине поддвиговых касательных напряжений, действующих на подошве коры. Во всех случаях нормировка осуществлялась на прочность сцепления пород. Параметры напряжений в работе представлены с использованием возможностей нового интернет-ресурса «Тектонические напряжения Евразии», который создан сотрудниками лаборатории тектонофизики на сайте ИФЗ РАН. Он позволяет в едином режиме визуализировать данные о напряжениях в разных масштабах и с разной детальностью

Закономерности разрывообразования в земной коре и тектонофизические признаки метастабильности разломов

The problem of forecasting seismic hazards is discussed. The stress state data characterizing various aspects of brittle failure are reviewed in detail. It is shown that the most convenient tool for analyzing such data is the Mohr stress diagram and the Coulomb criterion. Noted is the role of a fluid in not only reducing the normal stresses responsible for brittle failure, but also predetermining the major processes in fault zones. In each fault body, a node can be distinguished as a fault part wherein the main structural and material transformations take place. The node contains narrow elongated zones of modification of mylonites, from protomylonites to ultramylonites and blastomylonites, that are related to the localization of continuous and discontinuous shear deformation. Due to the metamorphic processes, fault zones are less strong than the surrounding consolidated blocks of the crust. A theoretical analysis of the mechanism of displacements along the discontinuities of different scale ranks shows differences in their manifestation. Tectonic and seismic displacements along the rupture occupy the entire area at once, while displacements along the fault zone occur in stages along its extent and follow the ‘rolling-carpet’ principle that is also typical of intra-crystal dislocations. The stress state in the vicinity of ruptures and faults has different characteristic features. Based on the seismological and tectonophysical data on earthquake focal parameters and discontinuities, it is possible to identify two or three ranks of stresses, which differ in the laws predetermining their mutual relationships. Actually, this conclusion contradicts the hypothesis of self-similarity of discontinuities in their continuous range, from a dislocation to a fault zone, which length amounts to tens of kilometers. Besides, it imposes a restriction on the use of statistical analysis of seismic data. The seismic data show that in the source of a large earthquake, displacement develops as a running band (‘rolling-carpet’ principle). In the source of a weak earthquake, it occupies the entire earthquake focal area at once. The differences in the types of shearing in the sources of weak and strong earthquakes are related to the relationships between three dynamic parameters of the medium: velocity of seismic wave propagation, rate of rupture propagation, and displacement rate of the sides of the fracture. Using tectonophysical methods, the stress state was reconstructed for the seismically active regions of the planet and the sources of the mega-earthquakes of the 21st century. Based on the reconstructions, the mean strength and stress values were calculated, and the specific features of the stress fields were revealed. It is established that the strongest regional earthquakes ‘avoided’ the areas with increased effective isotropic pressure. The sizes of the sources of the strongest earthquakes were controlled by the size of the region with decreased effective pressure. The sites, wherefrom the earthquake were initiated, were often located in the zones of the highest stress gradients. These regularities support the term “metastability of the state of fault zone” (introduced to seismology from the physics of the states of matter) and justify it by a specific distribution pattern of stress values prior to the mega-earthquake. Based on the tectonophysical definition of the metastable state of faults, the important role is outlined for a stress gradient zone that represents a location wherein a trigger earthquake occurs. The ‘maturity’ of the zone with increased stress gradient values is, in essence, a characteristic of the time interval of metastability of the fault zone.Обсуждается проблема прогноза сейсмической опасности. Дается детальный обзор данных о напряженном состоянии, характеризующем различные аспекты хрупкого разрушения. Показано, что наиболее удобным инструментом такого анализа является диаграмма Мора и данные о кулоновых напряжениях. Отмечается роль флюида, не только понижающего уровень нормальных напряжений, ответственных за хрупкое разрушение, но и определяющего важнейшие процессы в разломных зонах. Выделяется ядерная часть – тело разлома, в которой происходят основные структурно-вещественные преобразования и формируются узкие, протяженные по площади модификации милонитовых пород от протомилонитов до ультрамилонитов и бластомилонитов, с которыми связана локализация непрерывных и разрывных сдвиговых деформаций. Метаморфические процессы в разломных зонах обеспечивают их низкую прочность в сравнении с окружающими консолидированными блоками коры. Теоретический анализ механизма реализации смещений вдоль разрывов сплошности разного масштабного ранга показывает их различие. Тектонические или сейсмические смещения вдоль трещины захватывают сразу всю ее площадь, в то время как для разлома они реализуются поэтапно вдоль его протяженности, напоминая «ковровый принцип» или «бегущую полоску», который также свойствен внутрикристаллическим дислокациям. Напряженное состояние в окрестности трещин и разлома имеет разные характерные особенности. Сейсмологические и тектонофизические данные о параметрах очагов землетрясений и разрывов сплошности в геологических объектах позволяют выделить 2–3 диапазона с различными законами, определяющими их взаимные соотношения. Данный вывод фактически противоречит гипотезе о самоподобии разрывов сплошности в непрерывном их диапазоне – от дислокации до разлома в десятки километров и накладывает ограничение на применение статистического анализа сейсмических данных. Сейсмические данные показывают, что смещение в очаге крупного землетрясения также развивается в виде бегущей полоски, а в очаге слабого землетрясения одномоментно охватывает всю его площадь. Различия в типе реализуемого сдвига в очаге слабого и сильного землетрясений связаны с соотношениями между тремя характерными динамическими параметрами среды: скоростью распространения сейсмических волн, скоростью распространения разрыва и скоростью смещения бортов разрыва. Тектонофизические реконструкции напряженного состояния в сейсмоактивных областях различных регионов планеты и в очагах подготовки мега-землетрясений XXI в. позволили получить усредненные значения прочности массивов и величин напряжений, а также выявили ряд характерных особенностей поля напряжений. Установлено, что наиболее сильные региональные землетрясения «избегают» областей повышенного уровня эффективного всестороннего давления. Размер очагов мега-землетрясений контролируется областью пониженного уровня эффективного давления, а участок, откуда инициировано землетрясение, часто располагается в зоне самого высокого градиента напряжений, существовавшего на краю очага или повышенного уровня напряжений внутри него.. Выявленные закономерности позволили дать термину «метастабильность состояния разломов», пришедшему в сейсмологию из физики фазовых состояний, обоснование в виде специфической закономерности распределения величин напряжений перед мега-землетрясениями.

НАПРЯЖЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ЛИТОСФЕРЫ ЯПОНИИ ПЕРЕД КАТАСТРОФИЧЕСКИМ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЕМ ТОХОКУ 11.03.2011 Г.

The article presents results of tectonophysical methods applied to reconstruct tectonic stress field of the north-western flank of the Pacific Ocean seismic focal zone in the region wherein the 2011 Tohoku earthquake was prepared. The reconstructions are based on earthquake foci data for the time period before the catastrophic seismic event. The field of stresses, wherein the Tohoku earthquake focus was formed, had a high gradient along the dip of the seismic focal zone. It is revealed that the focus developed in the junction area of the crust segments with high and low levels of effective pressure. A wide area of lower effective pressure was located at depths close to 30 km, and it was the most susceptible to brittle fracture. In our opinion, the area impacted by the Tohoku earthquake is large due to a large length of the crustal segments with the high gradient of stresses, which are located along the eastern part of the crust of the Honshu Island.The stress reconstruction also shows that the axis of the Japan oceanic trough divides the seismic focal zone into areas of horizontal compression (westward) and horizontal extension (eastwards). According to our calculations, lateral compression is the highest at the crustal depths up to 20 km westward of the trough’s axis, where maximum lateral compression axes are oriented orthogonally to the trough’s strike. Eastward of the trough’s axis, minimum horizontal compression axes are oriented orthogonally to the trough’s strike. At the crossing point of the Japan trough, a sharp changing of stress is by a factor of 5 to 8 of internal cohesion of rocks, τf. This sharp changing of stress is lower for the Izu-Bonin trough and varies from 3 to 5 τf. В работе представлены результаты тектонофизической реконструкции поля тектонических напряжений для северо-западного фланга Тихоокеанской сейсмофокальной области в районе подготовки очага землетрясения Тохоку 2011 г. Реконструкция опиралась на сейсмологические данные о механизмах очагов землетрясений в период, предшествовавший катастрофическому землетрясению. Поле напряжений, в котором формировался очаг землетрясения Тохоку, имело высокий уровень градиента вдоль погружения сейсмофокальной области. Установлено, что развитие очага этого землетрясения происходило в области сочленения участков коры с высоким и низким уровнем эффективного давления. На глубинах, близких к 30 км, присутствовала обширная область пониженного уровня эффективного давления, которая является наиболее предпочтительной для развития хрупкого разрушения. Большая протяженность землетрясения Тохоку нами связывается с большой протяженностью участков коры с высоким уровнем градиента напряжений, расположенных вдоль всего восточного участка коры о. Хонсю.Реконструкция напряжений также показала, что ось Японского океанического желоба разделяет сейсмофокальную область на зоны горизонтального сжатия (к западу) и горизонтального растяжения (к востоку). Наши расчеты показывают, что наибольший уровень латерального сжатия наблюдается в коре на глубинах 0–20 км к западу от оси желоба. Здесь оси максимального латерального сжатия ориентированы ортогонально оси желоба. К востоку от оси желоба ортогонально ему ориентированы оси наименьшего горизонтального сжатия. При этом скачок в уровне напряжений при переходе через Японский желоб составляет около 5–8 значений внутреннего сцепления (t f) пород. Для Идзу-Бонинского желоба этот скачок менее выражен, хотя явно существует и составляет 3–5 t f.

THE CURRENT STRESS OF EARTH'S CRUST IN THE TERRITORY OF UZBEKISTAN ACCORDING TO FOCAL EARTHQUAKE MECHANISMS

The current stress of Earth's crust in the territory of Uzbekistan has been studied using a focal earthquake mechanisms catalogue that includes the data provided by many authors. Stress reconstructions are based on the cataclastic analysis of displacements along fractures. For reconstructing the stress state at different depths of the crust in several seismically active regions of the study area, we consider a minimum number of earthquakes in a homogeneous sample equal to 6 and an averaging radius of 10 to 30 km within a single domain. The azimuths and dip angles of the principal stress axes, Lode – Nadai coefficients, geodynamic types of stress modes, relative (normalized to rock strength) values of maximum shear stresses, and effective pressure values are determined. Maps showing the spatial distribution of the studied parameters are constructed for both the entire seismically active layer and the depth layers. Stress fields are reconstructed and compared at two hierarchical levels based on the parameters of focal mechanisms of weak and moderate earthquakes (М≤4.5) and those of strong (М≥5.0) earthquakes. "Tectonic Stresses of Eurasia", the Internet resource created by IPE RAS, is used to visualize the stress field reconstructed from the data on strong (М≥5.0) earthquakes

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ФОРМИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ЭПИПЛАТФОРМЕННЫХ ОРОГЕНОВ

The sources of the natural stress-strain state (SSS) of epiplatform orogens are investigated by tectonophysical methods based on seismological data. According to the available data, the horizontal axes of the main deviatoric extension are dominant in depressions, while in the ridges of the orogens, the axes of the main deviatorial compression are dominant.Our comparative analysis is focused on SSS of the orogenic crust. It is generally accepted that the sources of such SSS are geodynamic processes, including the pressure on the Eurasian Plate from the Indian Plate, and the small-scale thermogravitational asthenospheric convection. In the mathematical (analytical) simulation technique used in our study, the main criterion for the correctness of models in terms of tectonophysics is the correspondence between the orientation pattern of the principal stress tensor axes in the crust model to the natural data. According to Model I, the lithospheric SSS under lateral compression is less consistent with the sought-for SSS. Model II also gives the results that do not fully correspond to the stress data from tectonophysical reconstructions. However, additional analysis suggests that asthenospheric convection is a more promising (from the point of view of tectonophysics) geodynamic process for explaining epiplatform orogenesis. In our opinion, more complex and probably non-analytical mathematical models should consider this source of loading of the lithosphere as one of the most significant factors in the formation of the orogenic crust SSS in Central Asia.Рассматривается вопрос об источниках формирования природного напряженно-деформированного состояния (НДС) эпиплатформенных орогенов, исследуемого тектонофизическими методами на основе сейсмологических данных. Такого рода данные свидетельствуют о преобладании горизонтальной ориентации осей главного девиаторного растяжения во впадинах и осей главного девиаторного сжатия в хребтах орогенов. Проводится сравнительный анализ НДС коры орогена, источником которого выступают «общепринятые» геодинамические процессы: давление на Евразийскую плиту со стороны Индийской и действие мелкомасштабной термогравитационной астеносферной конвекции. Исследование проводилось методом математического (аналитического) моделирования, основным критерием тектонофизической корректности модели считалось соответствие распределения ориентаций главных осей тензора напряжений в коровой части моделей природным данным. Моделирование показало, что НДС литосферы, формирующееся в обстановке латерального сжатия, менее соответствует искомому. Вторая модель также показала результаты, не вполне соответствующие данным тектонофизической реконструкции напряжений. Однако дополнительный анализ позволил установить, что астеносферная конвекция является более перспективным, с точки зрения тектонофизики, геодинамическим процессом для объяснения эпиплатформенного орогенеза. Мы считаем, что в рамках более сложных и, вероятно, неаналитических математических моделей этот источник нагружения литосферы должен рассматриваться как один из наиболее существенных факторов формирования НДС коры орогенов Центральной Азии

Современное напряженное состояние коры Апеннинского полуострова и сопредельных территорий (Центральное Средиземноморье)

This paper discusses models showing the formation of the Central Mediterranean region and the geodynamic setting of the Apennine Peninsula. Cataclastic analysis is used for a repeated reconstruction of the Central Mediterranean region. The catalogue of earthquake focal mechanisms includes 662 events (3.6≤Mb≤6.5) recorded in the study area from 1977 to 2015 (Global CMT, http://www.globalcmt.org; RCMT, http://rcmt2.bo.ingv.it/index.html; Italian CMT dataset, http://rcmt2.bo.ingv.it/Italydataset.html). The reconstruction yielded the directions of principal stresses (including algebraically maximum and minimum ones), locations of domains differing in geodynamic regime, Lode – Nadai coefficients, and orientation of tangential shear stresses acting from the mantle to the crust. By comparing our results to the published data obtained by M.‐L. Zoback’s method, we have identified differences in the orientations of maximum horizontal compression axes at points where the stress ellipsoid takes on its critical values. It is revealed that the strongest earthquakes (M>6) were generated in the areas characterized by the minimum and average relative stress magnitudes.В данной работе рассматриваются возможные модели образования Центрального Средиземноморья и геодинамическая обстановка Апеннинского полуострова. С помощью метода катакластического анализа проводится повторная реконструкция Центрального Средиземноморья. Каталог механизмов очагов землетрясений включает в себя данные Global СМТ (http://www.globalcmt.org), RCMT (http://rcmt2.bo.ingv.it/index.html) и Итальянской базы данных (Italian CMT dataset) (http://rcmt2.bo.ingv.it/Italydataset.html). Каталог составили 662 события с магнитудами 3.6≤Mୠ≤6.5, произошедшие за период с 1977 по 2015 г. Результатом реконструкции является ориентация направлений алгебраически максимальных и минимальных главных напряжений, расположение доменов геодинамического режима и коэффициента Лоде – Надаи, а также ориентация поддвиговых касательных напряжений, действующих со стороны мантии на кору. Проводится сравнение с уже имеющимися данными, которые были получены с помощью методики М.Л. Зобак, найдены отличия в ориентации осей наибольшего горизонтального сжатия в местах, где вид эллипсоида напряжений принимает свои критические значения. По данным об относительных величинах напряжений показано, что формирование наиболее сильных событий (М>6) происходило в областях с минимальными и средними относительными величинами

ПОЛЕ СОВРЕМЕННЫХ ТЕКТОНИЧЕСКИХ НАПРЯЖЕНИЙ СРЕДНЕЙ И ЮГО-ВОСТОЧНОЙ АЗИИ

 The publication presents results of the study aimed at reconstruction of recent crustal stresses for Central and South-Eastern Asia with application of the method of cataclastic analysis of displacements caused by ruptures, which was proposed by Yu.L. Rebetsky. Two sources of seismic data were referred to: (1) the catalog comprising data from publications covering the period from 1904 to 1992, and (2) the Global Centroid Moment Tensor (CMT) Database of earthquake mechanisms (http://earthquake.usgs.gov/eqarchives/sopor), which covers the period from 1978 to 2010. The method of cataclastic analysis in its earliest version was applied in 1996 and 1997 when seismic data from the first catalog were analyzed, and it yielded only parameters of stress ellipsoids; the reconstructions were published in a Russian-Chinese journal (it does not exist now). In this paper, these reconstructions are presented in new graphical formats of GIS. Data from the Global CMT Database were analyzed by the method of cataclastic analysis in the new revision with application of its stages 1 and 2. Based on the calculations, orientations of axes of principal stresses, types of ellipsoids, correlations between spherical and deviatoric components of stress tensors, and reduced stresses were determined. The two sets of reconstructions are compared in this paper. The catalog of earthquake focal mechanisms for the period from 1904 to 1992 consolidated information provided by different authors, and thus focal data for many seismic events were highly inconsistent; therefore, the reliability of reconstructions based on such data seems to be lower than that on the basis the Global CMT Database for the period from 1978 to 2010. Some of the reconstructed stress tensor parameters are mapped. For the areas which data are given in the Global CMT Database and considered as more reliable, mapping is based on stress parameters calculated from such data. For the areas that are not covered by the Global CMT Database, reconstructions based on the first catalog are mapped. In the maps showing consolidated patterns of the state of stresses, spacious areas of horizontal extension of the crust in Tibet are clearly identified. In the south, such areas are bordered by regions of horizontal compression of the crust in Himalaya; in the north and north-east, they are bordered by regions of horizontal shear of the crust in East Kunlun. According to results of calculations at stage 2 of the method of cataclastic analyses, the crust in the central part of Tibet is subject to intensive confining pressure and lateral compression that is reduced in the neighboring regions. The crust in the southern and northern parts of Pamir is also subject to horizontal extension and shear. Regions of horizontal compression are located to the north, west and south of Pamir. Regulations of the field of recent tectonic stresses of Tibet and Pamir, which are revealed in this study, can be explained by the concept of ‘tectonic spreading’ of these regions due to gravity, which causes intensive horizontal spreading of the crust in Himalaya when the southern boundary of Tibet bends outwards and spreads over the Indian ‘indenter’ moving in the north–north-eastern direction. It is suggested by the data on horizontal extension of the crust in Tibet and underthrusting shear stresses over the horizontal zones that the impact Indian ‘indenter’ does not go beyond the crust of Pamir and the crust of the central parts of Tibet which is located above the long-term active mantle plume.  В работе представлены результаты реконструкции современных напряжений в коре Средней и Юго-Восточной Азии при использовании метода катакластического анализа разрывных смещений Ю.Л. Ребецкого. Основой реконструкции напряжений служили два различных каталога. Первый являлся сборным, созданным из разнородных сейсмологических данных, полученных разными авторами за период наблюдений 1904–1992 гг., а второй – каталог механизмов Global CMT (http://earthquake.usgs.gov/eqarchives/sopor) 1978–2010 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. Результаты этой реконструкции были опубликованы в российско-китайском журнале, который уже не издается. В настоящей работе эти результаты представлены в новых графических формах, выполненных в ГИС. 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 о соотношении шаровой и девиаторной компонент тензора напряжений, а также о редуцированных напряжениях. В работе делается сравнительный анализ обеих реконструкций. Поскольку каталог механизмов очагов землетрясений первого расчета за 1904–1992 гг. содержал большое число событий с существенно отличающимися данными об очагах, полученными разными авторами, достоверность результатов этой реконструкции представляется меньшей, чем по данным каталога Global CMT за 1978–2010 гг. В работе построены суммарные карты некоторых параметров тензора напряжений по данным обеих реконструкций. При этом в тех областях, где были получены данные о напряжениях по каталогу Global CMT, эти данные считались более надежными, и именно их параметры здесь приводились. Результаты реконструкции первого сборного каталога показаны там, где не было данных по результатам расчета второго каталога. Суммарные карты напряженного состояния выявили 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 второго этапа метода катакластического анализа 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.