Stress state and deformation of the Earth's crust in the Altai–Sayan mountain region

Yu.L Rebetsky,O.A Kuchai,A.V Marinin

doi:10.1016/j.rgg.2013.01.011

Abstract

We present the results of tectonophysical reconstruction of natural stresses of the Earth's crust in the Altai–Sayan mountain region using cataclastic analysis of fault slips and seismic data on the focal mechanisms of earthquakes. This method allows one to obtain the parameters of the total stress tensor by invoking additional data: generalized experimental data on the brittle fracture of rocks, seismic data on the released stress of strong earthquakes, and data on the topography and density of rocks. Results of the tectonophysical reconstruction of stresses showed significant inhomogeneity of the stress state, which is manifested not only in the variation of the strike and dip of the principal axes of the stress tensor, determining changes in the geodynamic regime of the Earth's crust, but also in the close location of the regions of high and low isotropic tectonic pressure in relation to the lithostatic pressure. The variance of the ratio of tectonic pressure to lithostatic pressure is in the range of 0.59–1.31, with an average value for the region close to unity. This paper discusses internal or external mechanisms capable of generating the stress field obtained by the tectonophysical reconstruction.

Highlights

The author proposes to estimate amplitudes of the tangential mass forces from the difference between the two global ellipsoids of rotation
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
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

Summary

ВВЕДЕНИЕ

В геодинамике рассматриваются три основных энергетических источника напряжений в литосфере. Само изменение полярного сжатия возникает из-за меняющегося соотношения между ускорением силы тяжести (g = 9.87 м/с2), обусловленным только гравитационным взаимодействием (сила тяжести на экваторе), и ускорением от центробежных сил суточного вращения Земли (ω2R при угловой скорости вращения ω ≈ 7.29 ∙ 10−5 c−1 и среднем экваториальном радиусе R = 6380 км). В работе [Rebetskii, 2016] величина ТМС задавалась априорно из предположения, что полярное сжатие физической поверхности Земли меньше полярного сжатия референс-эллипсоида, усредняющего уровневую поверхность потенциала силы тяжести, причем максимальные углы между нормалями к этим двум поверхностям на широте 45° составляют 10 с Выполненные в работе [Rebetskii, 2016] оценки дополнительных напряжений в коре опирались на предположение, что ТМС уравновешиваются нормальными (меридиональными и широтными) напряжениями, а касательные напряжения на площадках, параллельных сфере Земли, нулевые. Венегера [Wegener, 1929], связывавшего силы дрейфа плит непосредственно с формой Земли

УЧЕТ ПРИ РАСЧЕТЕ ТМС РЕАЛЬНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ЗЕМЛИ

ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ТМС НА ДВИЖЕНИЕ

ОБСУЖДЕНИЕ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

БЛАГОДАРНОСТИ