Variation of displacement fields and Gorny Altai seismic regime

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

More than twenty years of crust motion measurements by space geodesy method include different epochs of Gorny Altai seismic process. Our study aims at investigating the fields of displacement and deformation in the Gorny Altai region, where we have 20 points-net, situated on big territory, from Novosibirsk in North to Molgolian border at South, and from Kazahstan border at West, to Sayan Mountains at East. Chuya earthquake (September, 2003) separated study period (2000‒2022) to several epochs: pre-seismic – 2000‒2003; 2003‒2004 co-seismic period for epicentral zone; 2004‒2013 post-seismic period for epicentral zone and 2000‒2022 period for far-zone without of earthquake influence. Long term data analyses by modern special program. Anomalous behavior features are discovered in the displacement orientations, as well as in the distribution of velocities and deformation in the zone of the future earthquake. The spatial displacement pattern defined for the period of coseismic displacements corresponds to the right‐lateral strike‐slip along the vertical fault. Elastic and viscoelastic models (2D and 3D modification) used for interpretation. Depth of hypocenter was estimated as 14 km with 2 m relative shift on the seismic fault. In frame of two layers model the viscosity of lower crust ranges 5·1019‒1.1·1020 Pa·s for different elastic modulus parameters. The results of our study show that modern horizontal displacements occur in the NNW direction at the rate of 0.8 mm/y for mountain part outside the Chuya earthquake epicenters zone. Velocity of area deformation at mountain part was 2·10–8/y and it is one order more than the value at flat territory situated to North from Gorny Altai.

Full Text

Restricted Access

About the authors

V. Yu. Timofeev

Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics SB RAS; Altay-Sayan Branch of Geophysical Survey RAS

Author for correspondence.
Email: timofeevvy@ipgg.sbras.ru
Russian Federation, Novosibirsk; Novosibirsk

D. G. Ardyukov

Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics SB RAS

Email: timofeevvy@ipgg.sbras.ru
Russian Federation, Novosibirsk

A. V. Timofeev

Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics SB RAS

Email: timofeevvy@ipgg.sbras.ru
Russian Federation, Novosibirsk

References

  1. Арефьев С.С., Аптекман Ж.Я., Быкова В.В., Матвеев И.В., Михин А.Г., Молотков С.Г., Плетнев К.Г., Погребченко В.В. Очаг и афтершоки Алтайского (Чуйского) землетрясения 2003 года // Физика Земли. 2006. № 2. С. 85–96.
  2. Гольдин С.В., Селезнев В.С., Еманов А.Ф., Филина А.Г., Еманов А.А., Новиков И.С., Высоцкий Е.М., Фатеев А.В., Колесников Ю.И., Подкорытова В.Г., Лескова Е.В., Ярыгина М.А. Чуйское землетрясение и его афтершоки // Докл. РАН. 2004. Т. 394. № 4. С. 534–536.
  3. Девяткин Е.В. Кайнозойские отложения и неотектоника Юго-Восточного Алтая. М.: Наука, 1965. 244 с. (Тр. ГИН АН СССР. Вып. 126)
  4. Жалковский Н.Д. Закон повторяемости землетрясений и некоторые его следствия. Новосибирск, 1988. 29 с. (Препринт ИГиГ СО АН СССР. № 21)
  5. Карта активных разломов СССР и сопредельных территорий / Ред. В.Г. Трифонов. М.: ГИН АН СССР, Иркутск: ИЗК СО АН СССР, 1986.
  6. Мазуров Б.Т. Изучение геодинамических процессов на основе моделирования геодезических и гравитационных параметров / Дис. … д-ра техн. наук. Новосибирск, 200٧. 254 с.
  7. Новый каталог сильных землетрясений на территории СССР с древнейших времен до 19٧5 г. М.: Наука, 1977. С. 297–314.
  8. Парфенов Л.П., Берзин Н.А., Ханчук А.И., Булгатов А.Н. Модель формирования орогенных поясов Центральной и Северо-Восточной Азии // Тихоокеанская геология. 2003. № 6. С. 7–41.
  9. Сейсмическое районирование территории СССР. Методические основы и региональное описание карты 19٧6 г. М.: Наука, 1980. 308 с.
  10. Теркот Д., Шуберт Дж. Геодинамика: геологические приложения физики сплошных сред. М.: Мир, Ч. 2. 1985. 643 с.
  11. Тимофеев В.Ю., Ардюков Д.Г., Тимофеев А.В., Бойко Е.В., Валитов М.Г., Стусь Ю.Ф., Сизиков И.С., Носов Д.А., Калиш Е.Н. О сравнении результатов определения координат и скоростей смещения пунктов с помощью двухчастотных приемников космической геодезии // Вестник СГУГиТ. 2020. Т. 25. № 2. С. 63–77.
  12. Тимофеев В.Ю., Ардюков Д.Г., Голдобин Д.Н., Тимофеев А.В., Носов Д.А., Сизиков И.С., Калиш Е.Н., Стусь Ю.Ф. Глубинное строение Горного Алтая и современные модели гравитационного поля // Geodynamics and Tectonophysics = Геодинамика и тектонофизика: Электронный журнал. 2023. Т. 14. № 1. C. 1–12. https://doi.org/10.5800/GT-2023-14-1-0681
  13. Филина А.Г. Землетрясения Алтае-Саянского региона // Землетрясения в России в 1991 г. М.: Наука, 1997. 150 с.
  14. Чернов Г.А., Вдовин В.В., Окишев П.А. и др. Рельеф Алтае-Саянской горной области. Новосибирск: Наука, 1988. 206 с.
  15. Altamimi Z., Metivier L., Collilieux X. ITRF2008 plate motion model // J. Geophys. Res. 2012. V. 117.
  16. doi: 10.1029/2011JB008930
  17. Altamimi Z., Métivier L., Rebischung P., Rouby H., Collilieux X. ITRF2014 plate motion model. Geophys. J. Int. V. 209(3). P. 1906–1912. https://doi.org/10.1093/gji/ggx136
  18. Altamimi Z., Rebischung P., Métivier L., Collilieux X. ITRF2014: A new release of the International Terrestrial Reference Frame modeling nonlinear station motions // J. Geophys. Res. Solid Earth. 2016. V. 121. P. 6109–6131. doi: 10.1002/2016JB013098
  19. Argus D.F., Gordon R.G. No‐net‐rotation model of current plate velocities incorporating plate motion model NUVEL‐1 // Geophys. Res. Lett. 1991. V. 18. № 11. P. 2039–2042.
  20. Argus D.F., Gordon R.G., Heflin M.B., Ma C., Eanes R.J., Willis P., Peltier W.R., Owen S.E. The angular velocities of the plates and the velocity of Earth’s centre from space geodesy // Geophys. J. Int. 2010. V. 180(3). P. 916–960.
  21. Argus D., Gordon R.G., Demets C., Zheng L. NNR-MORVEL56: No-net-rotation model of geologically current plate motions // AGU Fall Meeting Abstracts. 2010. V. 2010. P. G43A–0819.
  22. Buslov M.M., Imaeva L.P. Neotectonics of the AltaiSayan Mountains and reactivation of regional faults controlling seismicity // Earth Science Frontiers. 2021. V. 28(5). P. 301–319. https://doi.org/10.13745/j.esf.sf.2021.9.9
  23. Herring T.A., King R.W., McClusky S.C. Introduction to GAMIT/GLOBK // Massachusetts Institute of Technology. Massachusetts: Cambridge, 2010.
  24. Johnson K.M., Segall P. Viscoelastic earthquake cycle models with deep stress-driven creep along the San Andreas fault system // J. Geophys. Res. 2004. V. 109. P. 10403–10422.
  25. Kogan M.G., Steblov G.M. Current global plate kinematics from GPS (1995–2007) with the plate-consistent reference frame // J. Geophys. Res. 2008. V. 113. B04416. doi: 10.1029/2007JB005353
  26. Molnar P., Tapponnier P. Cenozoic tectonics of Asia: effects of a continental collision // Science. 1975. № 189. P. 419–426.
  27. Molnar P., Tapponnier P. The Collision between India and Eurasia // Scientific American. 1977. V. 236. № 4. P. 30–41.
  28. Savage J., Prescott W. Asthenosphere readjustment and the earthquake cycle // J. Geophys. Res. 1978. V. 83. P. 3369–3376.
  29. Segall P. Integrating geologic and geodetic estimates of slip rate on the San Andreas fault system // Int. Geol. Rev. 2002. V.44. P. 62–82.
  30. Toda S., Stein R.S., Sevilgen V., Lin J. Coulomb 3.3 graphic-rich deformation and stress-change software for earthquake, tectonic, and volcano research and teaching – user guide // U.S. Geological Survey Open-File Report 2011–1060.2011. 63 p. Available from:
  31. https://pubs.usgs.gov/of/2011/1060/
  32. Turcotte D.L., Schubert G. Geodynamics: Application of Continuum Physics to Geological Problems. N. Y.: John Wiley & Sons, 1982. 464 p.
  33. Vardic K., Clarke P.J., Whitehouse P.L. A GNSS velocity field for crustal deformation studies: The influence of glacial isostatic adjustment on plate motion models // Geophys. J. Int. 2022. V. 231(1). P. 426–458.
  34. Yin An. Cenozoic tectonic evolution of Asia: A preliminary synthesis // Tectonophysics. 2010. V. 488. Iss. 1–4. P. 293–325. http://geodesy.unr.edu/NGLStationPages/stations/URUM.sta http://geodesy.unr.edu/tsplots/IGS14/IGS14/TimeSeries/URUM.png http://geodesy.unr.edu/NGLStationPages/stations/LHAZ.sta http://geodesy.unr.edu/tsplots/IGS14/IGS14/TimeSeries/LHAZ.png

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Points of the Altai network, established in 2000 and 2001, and a diagram of the equipment of a rocky benchmark for installing a receiver antenna for space geodesy.

Download (711KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Vectors of coseismic displacements during the Chuya earthquake, epoch of 2003-2004, the rupture lines and the position of the epicenter (asterisk) are shown (a) and the displacement of the CHAG point (by latitude, longitude and height in mm), located in the epicentral zone (b). Measurements in 2004 were carried out in May and July.

Download (591KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Limited rupture model – dislocation model of an earthquake in an elastic half-space (a) and a two-layer model of a seismically active fault (b).

Download (90KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Volumetric deformation in the epicentral zone based on the modeling results (a) and horizontal displacements based on the modeling results (b).

Download (639KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Distribution of changes in coseismic horizontal displacements on the surface, according to the 2D infinite rupture model (according to relation (6)).

Download (104KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Distribution of postseismic velocity according to data for 10 years after the earthquake (relationship (8) was used) on different sides of the seismic rupture.

Download (52KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Shift of the USTK point (see Fig. 1) for the observation period 2000‒2022 (in mm) in longitude (shift to the east) (a) and in latitude (shift to the south) (b).

Download (255KB)
Indexing metadata
9. Fig. 8. Tectonic map of Altai with GPS points marked on it.

Download (670KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».