Late Cenozoic tectonic stresses and focal mechanism of some of the largest earthquakes of the Tien-Shan region

This article summarizes field studies of morphometric features of crack systems, kinematic and dynamic data of fault zones and discrete faults, the fault slip data set of epicentral zones of strong earthquakes of Tien-Shan–Suusamyr (1992, М = 7.3), Tavaksay (1977, М = 5.2), and Karatag (1907, М = 7.0, 7.2, 7.3, 6.2). Average and local directions of tectonic stress axes were reconstructed based on geologic and structural data. The structural-dynamic architecture of crustal blocks in epicentral zones was also compiled. Comparative analysis shows that in the entire area studied, the regional stress field is characterized by the NW orientation of the maximal compression axis, NE orientation of the minimal compression axis, i.e., the relative tension. Different mechanisms of shear deformations (i.e., the opposite directions of the offsets) coexist under the same stress field within the Suusamyrtau and Karzhantau areas. The influence of the Talass-Fergana shear zone is clearly revealed here. An alternation of compression and tension domains was observed within the Gissar area. Similar stress field diagrams were noticed for the various earthquake epicenter areas, which were identified using structural geology data, and earthquake focal mechanism studies through seismologic data. The methods used allow the forecasting of the epicentral mechanism based on field data collected during tectonic studies in areas exposed to seismic hazard.

RésuméCet article résume les études de terrain, les caractéristiques morphométriques des systèmes de cassures, les données cinématiques et dynamiques des zones de dislocation et de failles discrètes, les données de glissement sur les failles d’effondrement des zones épicentrales des forts tremblements de terre du Tien-Shan-Suusamyr (1992, M = 7,3), Tavaksay (1977, M = 5,2), Karatag (1907, M = 7,0, 7,2, 7,3, 6,2). Les directions moyennes et locales des axes de contraintes tectoniques ont été reconstituées sur la base de données géologiques et structurales. L’architecture structurale et dynamique des blocs crustaux des zones d’épicentre a été étudiée en détail. L’analyse comparative montre que, dans la zone étudiée dans son ensemble, le champ de contrainte régionale est caractérisé par l’orientation nord-ouest de l’axe de compression maximale et l’orientation nord-est de l’axe de compression minimale, c’est-à-dire la tension relative. Différents mécanismes de déformations cisaillantes (i.e. les directions opposées aux décalages) co-existent sous le même champ de contraintes, dans les régions de Suusamyrtau et de Karzhantau. L’influence de la zone de cisaillement s’observe clairement dans ce cas. Une alternance de domaines de compression et de tension a été mise en évidence dans la région de Gissar. Des diagrammes similaires de champs de contraintes ont été constatés dans des zones variées d’épicentres de tremblements de terre, qui ont été identifiées sur la base de données de géologie structurale et d’études de mécanismes au foyer de tremblements de terre, grâce à des données sismologiques. Les méthodes utilisées permettent de prévoir le mécanisme d’épicentre basé sur des données de terrain obtenues au cours d’études tectoniques dans des régions exposées à des risques sismiques.