Deep Velocity Structure and Seismicity of the Trans-Baikal Region (Along the Reference Geological and Geophysical Profile 1-SB)

V. M. Solovyev; Соловьев В. М.; V. S. Seleznev; Селезнев В. С.; A. S. Salnikov; Сальников А. С.; V. V. Chechelnitsky; Чечельницкий В. В.; N. A. Gileva; Гилёва Н. А.; A. V. Liseikin; Лисейкин А. В.; A. A. Bryksin; Брыксин А. А.; N. A. Galyova; Галёва Н. А.

doi:10.31857/S0203030623700086

Deep Velocity Structure and Seismicity of the Trans-Baikal Region (Along the Reference Geological and Geophysical Profile 1-SB)

Authors: Solovyev V.M.¹, Seleznev V.S.², Salnikov A.S.³, Chechelnitsky V.V.⁴, Gileva N.A.⁴, Liseikin A.V.², Bryksin A.A.², Galyova N.A.¹
Affiliations:
1. Altay-Sayan Branch of the FRC “Unified Geophysical Service of the Russian Academy of Sciences”
2. Seismological Branch of the FRC “Unified Geophysical Service of the Russian Academy of Sciences”
3. Siberian Research Institute of Geology, Geophysics and Mineral Resources
4. Baikal Branch of the FRC “Unified Geophysical Service of the Russian Academy of Sciences”
Issue: No 2 (2023)
Pages: 83-96
Section: Articles
URL: https://journals.rcsi.science/0203-0306/article/view/134630
DOI: https://doi.org/10.31857/S0203030623700086
EDN: https://elibrary.ru/MHQASN
ID: 134630

Cite item

Full Text

Open Access
Restricted Access

Access granted
Restricted Access

Subscription Access

Abstract
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

The paper presents analysis of the seismicity and deep structure of the Trans-Baikal region in the section of the reference geophysical profile 1-SB. It was determined that the Earth’s crust and upper mantle has a complex heterogeneous structure. The thickness of the Earth’s crust varies from 40 km in the South-Eastern part of the profile and in the areas of intermountain depressions in the North-Western part, and up to 48 km in the areas of mountain ranges. The values of the boundary velocities along the M boundary also vary greatly, from higher values of 8.4‒8.5 km/s for P-waves and 4.9‒4.95 km/s for S-waves (especially in the South-Eastern part of the profile) to reduced values of 7.8‒8.0 km/s for P-waves and 4.6‒4.7 km/s for S-waves in the section of the Baikal rift zone in the North-Western part of the profile. A strong inhomogeneous structure of the medium in terms of elastic wave velocities, Vp/Vs velocity ratios, and the Poisson’s ratio is determined for the upper and the middle crust at depths of 8‒20 km. The authors determined that zones of increased seismicity are referred to blocks of the Earth’s crust with inhomogeneous velocity structure according to data of differently polarized P- and S-waves. The area of the Baikal rift zone, in the immediate vicinity of the largest Muya earthquake of 1957 with M = 7.6, is characterized by elevated inhomogeneity in the upper part of the Earth’s crust according to the elastic wave velocities and secondary parameters of the medium (Vp/Vs ratio, K* = = Vp/(γ – 1), where γ = Vp/Vs, Poisson’s ratio (σ)). A number of other inhomogeneous deep zones have also been identified in the profile based on anomalies of P- and S-waves velocities and secondary parameters of the medium, which correlate to varying degrees with seismically active sites according to long-term instrumental observations. The established unambiguous connection of large inhomogeneous zones of the upper crust of the Trans-Baikal region with the accumulation of stresses and their discharge in the form of strong earthquakes allows us to make a reasonable medium-term forecast of catastrophic events.

Keywords

deep seismic sounding profile, velocity of P- and S-waves, the Poisson’s ratio, seismicity, the Baikal rift zone, the Muya earthquake of 1957 with M = 7.6

References

Зоненшайн Л.П., Кузьмин М.И., Моpaлев В.М. Глобальная тектоника, магматизм и металлогения. М.: Недра, 1976. 232 с.
Кашубин С.Н., Петров О.В., Мильштейн Е.Д. и др. Глубинное строение земной коры и верхней мантии Северо-Восточной Евразии // Региональная геология и металлогения. 2018. № 76. С. 9–21.
Крылов С.В., Мандельбаум М.М., Селезнев В.С. и др. Детальные глубинные сейсмические исследования в Верхнеангарском районе Байкальской рифтовой зоны // Геология и геофизика. 1990. Т. 31. № 7. С. 17‒27.
Крылов С.В. Сейсмические исследования литосферы Сибири. Избранные труды. Новосибирск: Академическое изд-во “Гео”, 2006. 345 с.
Мельникова В.И., Радзиминович Я.Б., Гилева Н.А. и др. Балейское землетрясение 6 января 2006 г.: отражение современной тектонической активности Восточного Забайкалья // Доклады Академии наук. 2011. Т. 437. № 6. С. 828‒832.
Мельникова В.И., Гилева Н.А., Радзиминович Я.Б., Масальский О.К. О возможности возникновения сильных землетрясений в Западном Забайкалье // Материалы Российской конференции, посвященной 100-летию со дня рождения академика Н.Н. Пузырева “Геофизические методы изучения земной коры”. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2014. С. 194‒198.
Мельникова В.И., Гилева Н.А., Середкина А.И., Папкова А.А. Сброшенные и кажущиеся напряжения в очаговых зонах сильных Муяканских землетрясений (Mw = 4.5–5.5) в 2014–2015 гг. (Байкальская рифтовая зона) // Материалы XVII Всероссийского совещания с международным участием “Геодинамическая эволюция литосферы Центрально-Азиатского подвижного пояса: от океана к континенту” 15‒20 октября 2019 г. Иркутск: ИЗК СО РАН, 2019. № 17. С. 173–175.
Мишенькин Б.П., Мишенькина З.Р., Петрик Г.В. и др. Изучение земной коры и верхней мантии в Байкальской рифтовой зоне методом глубинного сейсмического зондирования // Физика Земли. 1999. № 7‒8. С. 74‒93.
Новый каталог сильных землетрясений на территории СССР с древнейших времен до 1975 г. М.: Наука, 1977. 536 с.
Пузырев Н.Н. Методика рекогносцировочных глубинных сейсмических исследований.-Новосибирск: Наука, 1975. 158 с.
Пузырев Н.Н. Недра Байкала (по сейсмическим данным). Новосибирск: Наука, 1981. 105 с.
Пузырев Н.Н. Детальные сейсмические исследования литосферы на P- и S-волнах. Новосибирск: Наука, 1993. 199 с.
Радзиминович Я.Б., Мельникова В.И., Середкина А.И. и др. Землетрясение 6 января 2006 г. (Mw = 4.5): редкий случай проявления сейсмической активности в Восточном Забайкалье // Геология и геофизика. 2012. Т. 53. № 10. С. 1430‒1444.
Соловьев В.М., Селезнев В.С., Дучков А.Д., Лисейкин А.В. Деформационно-прочностное районирование земной коры Алтае-Саянской складчатой области // Международная конференция “Проблемы сейсмологии III-го тысячелетия”. Новосибирск, 2003. С. 332‒337.
Соловьев В.М., Селезнев В.С., Еманов А.Ф. и др. Глубинное строение литосферы Алтае-Саянского региона по данным промышленных взрывов, землетрясений и мощных вибрационных источников // Международный научно-практический семинар “Модели строения земной коры и верхней мантии”. СПб.: ВСЕГЕИ, 2007. С. 201–206.
Соловьев В.М., Селезнев В.С., Сальников А.С. и др. Особенности сейсмического строения структур забайкальской части Центрально-Азиатского складчатого пояса в створе опорного геофизического профиля 1-СБ // Интерэкспо Гео-Сибирь. 2016. Т. 2. № 2. С. 234–238.
Соловьев В.М., Сальников А.С., Селезнев В.С. и др. Глубинные сейсмические исследования на Байкало-Патомском фрагменте восточного участка опорного профиля 1-СБ // Интерэкспо Гео-Сибирь. 2017а. Т. 2. № 4. С. 106–112.
Соловьев В.М., Чечельницкий В.В., Сальников А.С. и др. Особенности скоростного строения верхней мантии Забайкалья на участке Монголо-Охотского орогенного пояса // Геодинамика и тектонофизика. 2017б. Т. 8. № 4. С. 1065–1082.
Соловьев С.Л. Геология и сейсмичность зоны БАМ. Сейсмичность. Новосибирск: Наука, 1985. 192 с.
Солоненко В.П. Сейсмотектоника и современное структурное развитие Байкальской рифтовой зоны // Байкальский рифт. М.: Наука, 1968. С. 57‒71.
Artemieva I.M., Mooney W.D., Perchuc E., Thybo H. Processes of lithosphere evolution: new evidence on the structure of the continental crust and uppermost mantle // Tectonophysics. 2002. V. 358. № 1–4. P. 1–15.
Carbonell R., Levander A., Kind R. The Mohorovičić discontinuity beneath the continental crust: An overview of seismic constraints // Tectonophysics. 2013. V. 609. P. 353–376.
Glaznev V.N., Raevsky A.B., Sharov N.V. A model of the deep structure of the northeastern part of the Baltic Shield based on joint interpretation of seismic, gravity, magnetic and heat flow data // Tectonophysics. 1989. V. 162. № 1‒2. P. 151‒163.
Kashubin S.N., Petrov O.V., Rybalka A.V. et al. Earth’s crust model of the South-Okhotsk Basin by wide-angle OBS data // Tectonophysics. 2017. V. 710‒711. P. 37‒55.
Pavlenkova N.I., Kashubin S.N., Sakoulina T.S., Pavlenkova G.A. Geodinamic mature of the Okhotsk Sea lithosphere. An overview of seismic constraints // Tectonophysics. 2020. V. 777. P. 228–320.
Puzirev N.N., Mandelbaum M.M., Krylov S.V. et al. New data from explosion seismology in the baikalian rift zone // Tectonophysics. 1979. V. 56. № 1‒2. P. 128.
Radziminovich N.A., Bayar G., Miroshnichenko A.I. et al. Focal mechanisms of earthquakes and stress field of the crust in Mongolia and its surroundings // Geodynamics & Tectonophysics. 2016. V. 7. № 1. P. 23‒38.
Suvorov V.D., Mishenkina Z. R., Petrik G. V. et al. Structure of the crust in the Baikal rift zone and adjacent areas from Deep Seismic Sounding data // Tectonophysics. 2002. V. 351. № 1‒2. P. 61–74.
Wang Y., Mooney W.D., Yuan X., Okaya N. Crustal Structure of the Northeastern Tibetan Plateau from the Southern Tarim Basin to the Sichuan Basin, China // Tectonophy-sics. 2013. V. 584. P. 191–208.