Specific Velocity Structure of the Upper Mantle in the Transbaikalia Segment of the Mongolia-Okhotsk Orogenic Belt

Abstract

Abstract:The paper presents the results of deep seismic studies on Geophysical Reference Profile 1-SB (Sredneargunsk -Ust-Karenga -Taksimo -Vitim) in East Transbaikalia, Russia. The 1200 km long profile crosses the major tectonic structures of the Central Asian fold belt: the Argun median massif, the Selenga-Stanovoy and Transbaikalia folded regions, and the Baikal rift zone. Its northwestern fragment extends into the Angara-Lena monocline of the Siberian platform. The southeastern (Transbaikalia) and northwestern (Baikal-Patom) fragments of the profile are based on the spot (differential) seismic sounding technique using explosions and 40-tonne vibrators. The southeastern (Transbaikalia) fragment shows small crustal thickness values (~40 km), an almost horizontal position of the Moho, and high velocities of longitudinal waves (~8.4 km/sec) beneath the Moho. The analysis of parallelism graphs and the dynamic expression of the wave refracted from the Moho suggests a less than 5-10 km thick layer of high velocities and low gradients below Moho. The database on the territory of Transbaikalia includes ~200 wave arrival times from large earthquakes, which were refracted at the Moho at distances of ~200-1400 km. As part of the tomographic interpretation, using additional DSS data on the Moho, the territory of Transbaikalia has been mapped to show the patterns of the threshold velocity values at the Moho. The seismic data was used to contour an area with high velocity values in the mantle in the central part of the Mongolia-Okhotsk orogenic belt and the neighboring fold structures of Transbaikalia. According to the analysis of the seismic and geologic data on the study area, the mantle layer with high velocity values in the Mongolian-Okhotsk orogenic belt may be represented by the eclogitic rock plates.Key words: deep seismic sounding (DSS); velocity of longitudinal waves; hodographs from explosions and earthquakes; Moho; Mongolia-Okhotsk orogenic belt For citation : Soloviev V.M., Chechelnitsky V.V., Salnikov A.S., Seleznev V.S., Liseikin A.V., Galyova N.A., 2017. Specific velocity structure of the upper mantle in the Transbaikalia segment of the Mongolia-Okhotsk orogenic belt. GEODYNAMICS & TECTONOPHYSICS P U B L I S H E D B Y T H E I N S T I T U T E O F T H E E A R T H ' S C R U S T S I B E R I A N B R A N C H O F R U S S I A N A C A D E M Y O F S C I E N C E

Features of the Deep Velocity Structure of the Trans-Baikal Section of the Central Asian Folded Belt From Seismology and GPS Data (In the Alignment of the Reference Profile 1-Sb)

“…В работе [12] на основе анализа геолого-геофизических и геодинамических сведений по району исследований сделано предположение, что выделенный по данным сейсмологии и ГСЗ высокоскоростной слой в верхней мантии в юго-восточной части Забайкалья является пластиной эклогитов (или эклогитоподобных пород) в районе Монголо-Охотского орогенного пояса. Так, согласно исследованиям [3,9,14], формирование позднепалеозойско-раннемезозойского Монголо-Охотского орогенного пояса связывается «с закрытием существовавшего на его месте океанического бассейна и субдукцией океанической коры под смежные континентальные окраины».…”

“…Их плотность (3.3-3.7 г/см 3 ), а значит и скорости Р-и S-волн выше, чем у пород верхней части верхней мантии. Кроме того, сейсмические данные на профиле 1-СБ в данной зоне свидетельствуют о наличии высокоскоростного слабоградиентного слоя, расположенного ниже границы М, мощностью не меньше 5-10 км, что следует из отсутствия значимой рефракции по годографам преломленных волн от границы Мохоровичича ( Pпр М ) и их динамической выразительности [12]. В северо-западной и северо-восточной частях площади исследований (в пределах Байкальской рифтовой зоны) граничная скорость Р-и S-волн имеет пониженные значения в 7.80-7.95 км/с и 4.5 ± 0.05 км/с, соответственно.…”

Analysis of the Deep Seismic Structure and Seismicity of the Transbaikalia (Along the 1-Sb Profile)

“…Длина годографов продольных волн достигает 300-400 км. Основные положения интерпретации экспериментальных сейсмических данных и ряд результативных материалов изложены в работах [6][7][8], потому ниже представлены только главные результаты, относящиеся к исследуемой теме о связи сейсмичности Забайкалья и Прибайкалья с неоднородностями в земной коре, установленные по сейсмическим данным на профиле 1-СБ.…”

“…2, б). В целом, полученное распределение граничной скорости на профиле 1-СБ коррелирует с площадным распределением граничной скорости по материалам ГСЗ 70-80-ых годов прошлого столетия [2, 4, 5] и площадными сейсмологическими исследованиями в пределах Забайкалья [8].…”