Azimuthal anisotropy of the Sayan-Baikal fold region by the receiving functions of distant earthquakes

Capa

Citar

Texto integral

Resumo

The purpose of the work is the determination of a detailed velocity structure of the earth's interior of the seismically active Sayan-Baikal fold region, including the identification of the azimuths and depths in the vicinity of the observation points with anisotropic properties. The source data for the study is the long-term observations by five broadband seismic stations in the Sayano-Baikal fold region. The proposed methodology for identifying the depths and directions of the earth's interior with anisotropic properties is based on the longitudinal receiving function method. The receiving functions for all possible directions of each observation point have been selected from the tele-seismic records. The azimuthal boundaries are identified in relation to the observing station where the receiving functions change significantly, which means a change in the velocity structure when crossing these conditional boundaries. Within the azimuth ranges (BAZ) with homogeneous receiving functions, velocity models (VS) have been calculated by inverting the functions. The models take into account the relationship between the depth of medium sounding (h) and the corresponding distance from the seismic station (d). Based on the one-dimensional velocity sections for different azimuths, circular models VS(h,BAZ,d) have been constructed with the account of the seismic drift. The models visualize the velocity structure in relation to all observation points at the depths up to 70 km and 270 km. As a result of the study, a set of models reflecting the detailed deep-seated velocity structure of the Sayano-Baikal folded region has been obtained. The velocities of the seismic waves VS ( h ) have been determined within the earth's crust with an average depth step of 1 km, and within the mantle, with a step of 5-10 km. The circular models VS(h,BAZ,d) clearly demonstrate the velocity heterogeneity in various directions from the observation point and allow one to identify the anisotropy of the medium. The latter is manifested as the presence of a symmetry axis in the circular models, which on average has a northwest-southeast orientation, but varies with the depth.

Sobre autores

M. Kobelev

Baikal Branch of the Federal Research Center "United Geophysical Survey RAS"; Institute of the Earth's Crust, SB RAS

Email: kobelevmm@gmail.com

M. Khritova

Baikal Branch of the Federal Research Center "United Geophysical Survey RAS"; Institute of the Earth's Crust, SB RAS

Email: hritova@crust.irk.ru

V. Mordvinova

Institute of the Earth's Crust, SB RAS

Email: mordv@crust.irk.ru

E. Kobeleva

Baikal Branch of the Federal Research Center "United Geophysical Survey RAS"

Email: ekobeleva@crust.irk.ru

Bibliografia

  1. Forsyth D.W. The early structural evolution and anisotropy of the oceanic upper mantle // Geophysical Journal of the Royal Astronomical Society. 1975. Vol. 43. Iss. 1. P. 103–162. https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.1975.tb00630.x
  2. Trampert J., Woodhouse J.H. Global anisotropic phase velocity maps for fundamental mode surface waves between 40 and 150 s // Geophysical Journal International. 2003. Vol. 154. Iss. 1. P. 154–165. https://doi.org/10.1046/j.1365-246X.2003.01952.x
  3. Dziewonski A.M., Anderson D.L. Preliminary reference Earth model // Physics of the Earth and Planetary Interiors. 1981. Vol. 25. Iss. 4. P. 297– 356. https://doi.org/10.1016/0031-9201(81)90046-7
  4. Mitchell B.J. On the inversion of Love- and Rayleigh-wave dispersion and implications for the Earth structure and anisotropy // Geophysical Journal of the Royal Astronomical Society. 1984. Vol. 76. Iss. 1. P. 233–241. https://doi.org/10.1111/j.1365- 246X.1984.tb05040.x
  5. Montagner J.-P., Tanimoto T. Global upper mantle tomography of seismic velocities and anisotropies // Journal of Geophysical Research. 1991. Vol. 96. Iss. B12. P. 20337–20351. https://doi.org/10.1029/91JB01890
  6. Villaseñor A., Ritzwoller M.H., Levshin A.L., Barmin M.P., Engdahl E.R., Spakman W., et al. Shear velocity structure of central Eurasia from inversion of surface wave velocities // Physics of the Earth and Planetary Interiors. 2001. Vol. 123. Iss. 2-4. P. 169–184. https://doi.org/10.1016/S0031- 9201(00)00208-9
  7. Panning M., Romanowicz B. Inferences on flow at the base of the Earth’s mantle based on seismic anisotropy // Science. 2004. Vol. 303. Iss. 5656. P. 351–353. https://doi.org/10.1126/science.1091524
  8. Яновская Т.Б., Кожевников В.М. Анизотропия верхней мантии Азиатского континента по групповым скоростям волн Рэлея и Лява // Геология и геофизика. 2006. Т. 47. № 5. С. 622–629.
  9. Винник Л.П., Косарев Г.Л., Макеева Л.И. Анизотропия по наблюдениям волн SKS и SKKS // Доклады Академии наук СССР. 1984. Т. 278. № 6. С. 1335–1339.
  10. Vinnik L.P., Makeyeva L.I., Milev A., Usenko A.Yu. Global patterns of azimuthal anisotropy and deformations in the continental mantle // Geophysical Journal International. 1992. Vol. 111. Iss. 3. P. 433–447. https://doi.org/10.1111/j.1365- 246X.1992.tb02102.x
  11. Гольдин С.В., Суворов В.Д., Макаров П.В., Стефанов Ю.П. Структура и напряженно-деформированное состояние литосферы Байкальской рифтовой зоны в модели гравитационной неустойчивости // Геология и геофизика. 2006. Т. 47. № 10. С. 1094–1105.
  12. Gao S.S., Liu K.H., Davis P.M., Slack P.D., Zorin Y.A., Mordvinova V.V., et al. Evidence for small-scale mantle convection in the upper mantle beneath the Baikal rift zone // Journal of Geophysical Research: Solid Earth. 2003. Vol. 108. Iss. B4. P. 2194. https://doi.org/10.1029/2002JB002039
  13. Gao S.S., Liu K.H., Chen C. Significant crustal thinning beneath the Baikal rift zone: new constraints from receiver function analysis // Geophysical Research Letters. 2004. Vol. 31. Iss. 20. P. L20610. https://doi.org/10.1029/2004GL020813
  14. Barruol G., Deschamps A., Deverchere J., Mordvinova V.V., Ulziibat M., Perrot J., et al. Upper mantle flow beneath and around the Hangay dome, Central Mongolia // Earth and Planetary Science Letters. 2008. Vol. 274. Iss. 1-2. P. 221–233. http://dx.doi.org/10.1016/j.epsl.2008.07.027
  15. Oreshin S., Vinnik L., Makeyeva L., Kosarev G., Kind R., Wentzel F. Combined analysis of SKS splitting and regional P traveltimes in Siberia // Geophysical Journal International. 2002. Vol. 151. Iss. 2. P. 393–402. https://doi.org/10.1046/j.1365- 246X.2002.01791.x
  16. Calais E., Vergnolle M., San'kov V., Lukhnev A., Miroshnitchenko A., Amarjargal Sh., et al. GPS measurements of crustal deformation in the Baikal-Mongolia area (1994–2002): implications for current kinematics of Asia // Journal of Geophysical Research: Solid Earth. 2003. Vol. 108. Iss. B10. P. 2501. https://doi.org/10.1029/2002JB002373
  17. Silver P.G., Chan W.W. Shear-wave splitting and subcontinental mantle deformation // Journal of Geophysical Research: Solid Earth. 1991. Vol. 96. Iss. B10. P. 16429–16454. https://doi.org/10.1029/91JB00899
  18. Gao S., Davis P.M., Liu H., Slack P.D., Zorin Yu.A., Mordvinova V.V., et al. Seismic anisotropy and mantle flow beneath the Baikal rift zone // Nature. 1994. Vol. 371. Iss. 6493. P. 149–151. https://doi.org/10.1038/371149a0
  19. Gao S., Davis P.M., Liu H., Slack P.D., Rigor A.W., Zorin Y.A., et al. SKS splitting beneath continental rift zones // Journal of Geophysical Research: Solid Earth. 1997. Vol. 102. Iss. B10. P. 22781– 22797. https://doi.org/10.1029/97jb01858
  20. Dricker I.G., Roecker S.W. Lateral heterogeneity in the upper mantle beneath the Tibetan plateau and its surroundings from SS-S travel time residuals // Journal of Geophysical Research: Solid Earth. 2002. Vol. 107. Iss. B11. P. 2305. https://doi.org/10.1029/2001JB000797
  21. Vinnik L.P. Detection of waves converted from P to SV in the mantle // Physics of the Earth and Planetary Interiors. 1977. Vol. 15. Iss. 1. P. 39–45. https://doi.org/10.1016/0031-9201(77)90008-5
  22. Kosarev G.L., Makeyeva L.I., Vinnik L.P. Inversion of teleseismic P-wave particle motions for crustal structure in Fennoscandia // Physics of the Earth and Planetary Interiors. 1987. Vol. 47. P. 11– 24. https://doi.org/10.1016/0031-9201(87)90063-X
  23. Zorin Yu.A., Mordvinova V.V., Turutanov E.Kh., Belichenko V.G., Artemyev A.A., Kosarev G.L., et al. Low seismic velocity layers in the Earth’s crust beneath Eastern Siberia (Russia) and Central Mongolia: receiver function data and their possible geological implication // Tectonophysics. 2002. Vol. 359. Iss. 3-4. P. 307–327.
  24. Stammler K. SeismicHandler – programmable multichannel data handler for interactive and automating processing of seismological analyses // Computers & Geosciences. 1993. Vol. 19. Iss. 2. P. 135–140. https://doi.org/10.1016/0098-3004(93)90110-Q
  25. Kosarev G.L., Petersen N.V., Vinnik L.P., Roecker S.W. Receiver functions for the Tien Shan analog broadband network: contrast in the evolution of structures across the Talasso-Fergana fault // Journal of Geophysical Research: Solid Earth. 1993. Vol. 98. Iss. B3. P. 4437–4448. https://doi.org/10.1029/92JB02651
  26. Kind R., Kosarev G.L., Petersen N.V. Receiver functions at the stations of the German Regional Seismic Network (GRSN) // Geophysical Journal International. 1995. Vol. 121. Iss. 1. P. 191–202. https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.1995.tb03520.x
  27. Haskell N.A. Crustal reflection of plane P and SV waves // Journal of Geophysical Research. 1962. Vol. 67. Iss. 12. P. 4751–4768. https://doi.org/10.1029/JZ067i012p04751
  28. Крылов С.В., Мишенькин Б.П., Мишенькина З.Р., Петрик Г.В., Сергеев В.Н., Шелудько И.Ф.. Детальные сейсмические исследования литосферы на P- и S-волнах. Новосибирск: Наука, 1993. 199 с.
  29. Лобковский Л.И. Геодинамика зон спрединга, субдукции и двухъярусная тектоника плит. М.: Наука, 1988. 251 с.
  30. Kennett B.L.N., Engdahl E.R. Traveltimes for global earthquake location and phase identification // Geophysical Journal International. 1991. Vol. 105. Iss. 2. P. 429–465. https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.1991.tb06724.x

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar


Creative Commons License
Este artigo é disponível sob a Licença Creative Commons Atribuição 4.0 Internacional.

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».