Geodynamics & Tectonophysics (E-Journal) / Геодинамика и тектонофизика
Not a member yet
725 research outputs found
Sort by
ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ГАББРОИДНОЙ И ГРАНИТОИДНОЙ МАГМ ПРИ ФОРМИРОВАНИИ ПРЕОБРАЖЕНСКОГО ИНТРУЗИВА, ВОСТОЧНЫЙ КАЗАХСТАН
Get PDFThe paper reports on studies of the Preobrazhensky gabbro‐granitoid intrusion, East Kazakhstan, com‐ posed of the rocks that belong to four phases of intrusion, from quartz monzonites and gabbroids to granite‐ leucogranites. Specific relationships between basite and granitoid rocks are usually classified as the result of interac‐ tions and mixing of liquid magmas, i.e. magma mingling and mixing. Basite rocks are represented by a series from biotite gabbros to monzodiorites. Granitoids rocks are biotite‐amphibole granites. Porphyric granosyenites, com‐ bining the features of both granites and monzodiorites, are also involved in mingling. It is established that the primary granitoid magmas contained granosyenite/quartz‐monzonite and occurred in the lower‐medium‐crust conditions in equilibrium with the garnet‐rich restite enriched with plagioclase. Monzodiorites formed during fractionation of the parent gabbroid magma that originated from the enriched mantle source. We propose a magma interaction model describing penetration of the basite magma into the lower horizons of the granitoid source, which ceased below the viscoplastic horizon of granitoids. The initial interaction assumes the thermal effect of basites on the almost crystal‐ lized granitic magma and saturation of the boundary horizons of the basite magma with volatile elements, which can change the composition of the crystallizing melt from gabbroid to monzodiorite. A ‘boundary’ layer of monzodiorite melt is formed at the boundary of the gabbroid and granitoid magmas, and interacts with granitoids. Due to chemical interactions, hybrid rocks – porphyric granosyenites – are formed. The heterogeneous mixture of monzodiorites and granosyenites is more mobile in comparison with the overlying almost crystallized granites. Due to contraction frac‐ turing in the crystallized granites, the heterogeneous mixture of monzodiorites and granosyenites penetrate into the upper rock levels. Examples of the magma interaction causing the formation of mingling structures at the middle and upper crust levels can be viewed as indicative of ‘fast’, active processes of the mantle‐crust interaction, when the mantle magmas actively drain the lithosphere and melt the substance of the lower‐middle crust. An important role is played by the temperature gradient in the sublithospheric mantle. It directly affects the degree of its melting and the volumes of basite magmas. Nonetheless, the permeability of the lithosphere is also important – the above‐described scenario is possible if the lithosphere is either thin or easily permeable due to the development of strike‐slip and extension fractures. In the Late Paleozoic, the territory of East Kazakhstan was part of the Altai collision system of hercinides. The late stages of its evolution (300–280 Ma) were accompanied by large‐scale mantle and crustal magma‐ tism corresponding to the formation of the Late Palaeozoic large igneous province related to the activity of the Tarim mantle plume. The influence of the mantle plume on the lithospheric mantle led to an increase in the temperature gradient, and the lithosphere weakened by shear movements of the collapsing orogenic structure was permeable to mantle magmas, which caused the processes of mantle‐crustal interaction.Приведены результаты исследования Преображенского габбро‐гранитоидного интрузива в Восточном Казахстане. В его строении участвуют породы четырех интрузивных фаз, от кварцевых монцонитов и габброидов до гранит‐лейкогранитов. Между базитовыми и гранитоидными породами наблюдаются специфические взаимоотношения, которые принято классифицировать как результат взаимодействия в жидком состоянии и смешения магм (процессы минглинга и миксинга). Базитовые породы представлены рядом от биотитовых габбро до монцодиоритов, гранитоидные – биотит‐амфиболовыми гранитами. В минглинг‐взаимодействии определены также порфировидные граносиениты, сочетающие в себе черты как гранитов, так и монцодиоритов. Установлено, что первичные гранитоидные магмы имели граносиенитовый/кварцево‐монцонитовый состав и были сформированы в нижне‐среднекоровых условиях в равновесии с обогащенным плагиоклазом гранатсодержащим реститом. Формирование монцодиоритов происходило при фракционировании родоначальной габброидной магмы, которая произошла из обогащенного мантийного источника. Предложена модель взаимодействия магм, описывающая внедрение в нижние горизонты гранитоидного очага базитовой магмы, которая остановилась под вязкопластичным горизонтом гранитоидов. Начавшееся взаимодействие предполагало тепловое воздействие базитов на почти закристаллизованную гранитную магму и насыщение пограничных горизонтов базитовой магмы летучими, что могло привести к изменению состава кристаллизующегося расплава от габброидного до монцодиоритового. На границе габброидной и гранитоидной магм возник «пограничный» слой монцодиоритового расплава, который вступил во взаимодействие с гранитоидами. Результатом химического взаимодействия явилось образование гибридных пород – порфировидных граносиенитов. Сформированная гетерогенная смесь монцодиоритов и граносиенитов оказалась более подвижной по сравнению с вышележащими практически закристаллизованными гранитами, а возникновение в последних контракционных трещин обусловило проникновение и подъем гетерогенной смеси граносиенитов и монцодиоритов на более верхние уровни. Примеры взаимодействия магм с формированием минглинг‐структур на средне‐ и верхнекоровых уровнях могут рассматриваться как индикатор «быстрых», активных процессов мантийно‐корового взаимодействия, когда мантийные магмы активно дренируют литосферу и плавят вещество нижней‐средней коры. Определяющее значение имеет температурный градиент в подлитосферной мантии, который напрямую влияет на степени ее плавления и объемы базитовых магм, однако немаловажную роль играет и проницаемость литосферы: для реализации рассмотренного сценария литосфера должна быть либо маломощна, либо хорошо проницаема вследствие сдвигово‐раздвиговых движений. Территория Восточного Казахстана в позднем палеозое являлась частью Алтайской коллизионной системы герцинид, поздние стадии эволюции которой (300–280 млн лет назад) сопровождались проявлением масштабного мантийного и корового магматизма, отвечающего формированию поднепалеозойской крупной изверженной провинции, связанной с активностью Таримского мантийного плюма. Воздействие мантийного плюма на литосферную мантию привело к повышению температурного градиента, а ослабленная сдвиговыми движениями литосфера коллапсирующего орогенного сооружения оказалась проницаемой для мантийных магм, что вызвало процессы мантийно‐корового взаимодействия
О СТРОЕНИИ И ФОРМИРОВАНИИ ОЧАГОВ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ В РАЗЛОМАХ НА ПРИПОВЕРХНОСТНОМ И ГЛУБИННОМ УРОВНЕ ЗЕМНОЙ КОРЫ. Статья I. ПРИПОВЕРХНОСТНЫЙ УРОВЕНЬ
Get PDFThis study aims to analyze the internal structure of earthquake sources under the modern concepts in physical mesomechanics, which consider the multilevel process of faulting in the geological medium, taking into account specific features of the subsurface and deep levels of the crust. This article includes two parts that present the study results and discuss the interdisciplinary information on the subject of this study. The first part describes the subsurface crustal level, wherein seismogenic faulting takes place. We present the seismogeological data on the structure and development of the sources of three catastrophic earthquakes (М≥8.0–8.5) that occurred inMongoliain the last century. We discuss the deep drilling (1.0–3.5 km) data on the seismodislocations formed after the recent strong and catastrophic earthquakes in the United States, Taiwan and Japan, including the zone of co-seismic fractures caused by the Tohoku-Oki earthquake (M=9.0, November 11, 2011). In the second part, jointly with specialists in petrology and geochemistry A.V. Travin and V.B. Savelieva, we will analyze the field data on the ages and the physical and chemical characteristics of geomechanical processes that took place at large depths in the fault zones, which are outcropped by the long-term denudation of the upper crustal layer in the study area. In the summary, we will describe our concepts of geomechanical and tribochemical processes taking place in the fault zones during the formation of the earthquake sources. The results of this comprehensive study give grounds to conclude that a multidisciplinary approach is needed to investigate the deep geological and geophysical processes of ‘stick-slip’ on the fault planes with diverse relief features in the zones wherein seismicity is generated. This conclusion is of paramount importance: it concerns the potentials of applying new approaches to forecasting, management and mitigation of seismic engineering risks arising from the hazardous effects of strong earthquakes. Целью проведенного исследования был анализ внутреннего строения очагов землетрясений с точки зрения современных представлений в физической мезомеханике о многоуровневом процессе разломообразования в геологической среде, который обладает специфическими особенностями в приповерхностных и глубинных условиях земной коры. Результаты работы вследствие необходимости приведения значительного объема междисциплинарных сведений о предмете исследования публикуются в двух тесно взаимосвязанных статьях. Первая из них посвящена приповерхностному уровню сейсмогенного разрывообразования. Вначале представлены сейсмогеологические сведения о строении и развитии очагов трех катастрофических землетрясений (М≥8.0–8.5), произошедших в прошлом столетии на территории Монголии. Затем анализируются материалы глубокого (1.0–3.5 км) бурения сейсмодислокаций, образовавшихся после недавних сильных и катастрофических землетрясений в США, на Тайване и в Японии, включая зону косейсмических разрывов суперземлетрясения Тохоку-Оки (11.11.2011 г. с М=9.0). Во второй статье планируется (с привлечением специалистов по изотопному датированию, петрологии и геохимии А.В. Травина и В.Б. Савельевой) проанализировать собранные при полевых работах сведения о возрасте и физико-химических характеристиках глубинных геомеханических процессов, происходивших ранее в зонах разломов, которые после длительного денудационного среза верхнего горизонта земной коры оказались эксгумированными. В заключение излагаются авторские представления о геомеханических и трибохимических процессах, происходивших в зонах разломов при формировании очагов землетрясений. Итогом комплексного исследования является вывод о необходимости мультидисциплинарного подхода к изучению глубинных геолого-геофизических процессов прерывистого контактного скольжения в плоскостях разломов с разнообразным рельефом неровностей в зонах сейсмогенерации. Данный вывод представляется первостепенно важным, поскольку он касается практической реализации возможностей создания новых подходов для прогнозирования, управления и смягчения инженерно-сейсмических рисков, возникающих при разрушительных последствиях сильных землетрясений
GEOCHEMICAL CHARACTERISTICS OF ECLOGITES FROM NORTHERN QAIDAM BASIN, CENTRAL CHINA
Get PDFThe occurrence of high-pressure and ultrahigh-pressure eclogites in the northern border of Qaidam basin in central China indicates the existence of a 350 km orogenic belt. These eclogites provide constraints for reconstructing the tectonic evolution history in this region. In this study, we analyzed nine eclogites sampled from the Xitieshan area, for their major and trace element abundances as well as 143Nd/144Nd isotopic ratios to investigate the factors controlling geochemical compositions of these eclogites and to infer the tectonic evolution in this region.The occurrence of high-pressure and ultrahigh-pressure eclogites in the northern border of Qaidam basin in central China indicates the existence of a 350 km orogenic belt. These eclogites provide constraints for reconstructing the tectonic evolution history in this region. In this study, we analyzed nine eclogites sampled from the Xitieshan area, for their major and trace element abundances as well as 143Nd/144Nd isotopic ratios to investigate the factors controlling geochemical compositions of these eclogites and to infer the tectonic evolution in this region
OUTLINE OF GRANITOIDS OF THE CENTRAL ASIA OROGENIC BELT: FOCUSED ON THE SOUTHERN PART
Get PDFthe Siberian craton to the north and the TarimNorth China cratons to the south, is a complex collage of microcontinental blocks, island arcs, oceanic crustal remnants and continental marginal facies rocks. It is one of the largest and most complex accretionary orogenic belts and the most important site of Phanerozoic continental growth on the Earth [Jahn et al., 2000, 2004; Kovalenko et al., 2004] The widespread occurrence of large volumes of granitoids, mostly with juvenile sources, is a typical characteristic of the CAOB. These granitoids have been intensely studied (e.g. [Jahn et al., 2000, 2004; Kovalenko et al., 2004; Sorokin et al., 2004; Vladimirov et al., 2001; Han et al., 2010; Wang et al., 2006, 2015; Wu et al., 2011; Li et al., 2013; Yarmolyuk et al., 2002]). However, these studies mainly focused on some certain countries or regions.The Central Asian Orogenic Belt (CAOB), bounded by the Siberian craton to the north and the TarimNorth China cratons to the south, is a complex collage of microcontinental blocks, island arcs, oceanic crustal remnants and continental marginal facies rocks. It is one of the largest and most complex accretionary orogenic belts and the most important site of Phanerozoic continental growth on the Earth [Jahn et al., 2000, 2004; Kovalenko et al., 2004] The widespread occurrence of large volumes of granitoids, mostly with juvenile sources, is a typical characteristic of the CAOB. These granitoids have been intensely studied (e.g. [Jahn et al., 2000, 2004; Kovalenko et al., 2004; Sorokin et al., 2004; Vladimirov et al., 2001; Han et al., 2010; Wang et al., 2006, 2015; Wu et al., 2011; Li et al., 2013; Yarmolyuk et al., 2002]). However, these studies mainly focused on some certain countries or regions
NEW GEOCHEMICAL DATA OF BASALTS IN THE TSOROIDOG AREA, CENTRAL MONGOLIA
Get PDFAt present, geochemical data are widely used for reconstructing geodynamic settings, especially, volcanic rocks of mafic composition, i.e., basalts, because they are widespread in many orogenic belts and are indicative of different geodynamic environments. In general, we propose the reconstruction of the tectonic settings of basalts according to their relationships with associated ocean plate stratigraphy (OPS) sediments, their petrogenesis and their geochemical features.At present, geochemical data are widely used for reconstructing geodynamic settings, especially, volcanic rocks of mafic composition, i.e., basalts, because they are widespread in many orogenic belts and are indicative of different geodynamic environments. In general, we propose the reconstruction of the tectonic settings of basalts according to their relationships with associated ocean plate stratigraphy (OPS) sediments, their petrogenesis and their geochemical features
A REMAINING OPEN PALEOGEOGRAPHY OF PALEO-ASIAN OCEAN BY EARLY PERMIAN: PALEOMAGNETIC CONSTRAINTS FROM THE PERMIAN VOLCANIC ROCKS IN MIDDLE-EAST INNER MONGOLIA, NE CHINA
Get PDFWe report a paleomagnetic investigation on Permian volcanic rocks in the middle-east Inner Mongolia, NE China, aiming to puzzle out the timing and position of the final closure of the eastern Paleo-Asian ocean (PAO) and further to better understand tectonic evolution of the Central Asian Orogenic Belt (CAOB). Two pre-folding characteristic components are isolated from the Sanmianjing and Elitu formations (~283–266 Ma) in the northern margin of the North China block (NMNCB) and the Dashizhai Formation (~280 Ma) in the Songliao-Xilinhot block (SXB), respectively.We report a paleomagnetic investigation on Permian volcanic rocks in the middle-east Inner Mongolia, NE China, aiming to puzzle out the timing and position of the final closure of the eastern Paleo-Asian ocean (PAO) and further to better understand tectonic evolution of the Central Asian Orogenic Belt (CAOB). Two pre-folding characteristic components are isolated from the Sanmianjing and Elitu formations (~283–266 Ma) in the northern margin of the North China block (NMNCB) and the Dashizhai Formation (~280 Ma) in the Songliao-Xilinhot block (SXB), respectively
PETROGENESIS AND TECTONIC IMPLICATION OF THE NEOPROTEROZOIC BONINITIC-THOLEIITIC LAVAS AND MAGNESIAN ANDESITES IN THE GORNY ALTAI TERRANE, NORTHWESTERN CENTRAL ASIAN OROGENIC BELT
Get PDFThe late Neoproterozoic tholeiitic-boninitic lavas and minor magnesian andesites cropping out in the Kurai Ridge, southeast of the Gorny Altai terrane, represent magmatic products of the nascent Kuznetsk-Altai intra-oceanic island arc southwest off the Siberian continent. Samples of these rocks can provide key information about sub-arc mantle and slab-mantle interaction during the early phase of ocean-ocean subduction.The late Neoproterozoic tholeiitic-boninitic lavas and minor magnesian andesites cropping out in the Kurai Ridge, southeast of the Gorny Altai terrane, represent magmatic products of the nascent Kuznetsk-Altai intra-oceanic island arc southwest off the Siberian continent. Samples of these rocks can provide key information about sub-arc mantle and slab-mantle interaction during the early phase of ocean-ocean subduction
Рифтовые системы шельфа Российской Восточной Арктики и арктического глубоководного бассейна: связь геологической истории и геодинамики
Get PDFIn our study, we have developed a new tectonic scheme of the Arctic Ocean, which is based mainly on seismic profiles obtained in the Arctic-2011, Arctic-2012 and Arctic-2014 Projects implemented in Russia. Having interpreted many seismic profiles, we propose a new seismic stratigraphy of the Arctic Ocean. Our main conclusions are drawn from the interpretation of the seismic profiles and the analysis of the regional geological data. The results of our study show that rift systems within the Laptev, the East Siberian and the Chukchi Seas were formed not earlier than Aptian. The geological structure of the Eurasian, Podvodnikov, Toll and Makarov Basins is described in this paper. Having synthesized all the available data on the study area, we propose the following model of the geological history of the Arctic Ocean: 1. The Canada Basin formed till the Aptian (probably, during Hauterivian-Barremian time). 2. During the Aptian-Albian, large-scale tectonic and magmatic events took place, including plume magmatism in the area of the De Long Islands, Mendeleev Ridge and other regions. Continental rifting started after the completion of the Verkhoyansk-Chukotka orogenу, and rifting occurred on the shelf of the Laptev, East Siberian, North Chukchi and South Chukchi basins, and the Chukchi Plateau; simultaneously, continental rifting started in the Podvodnikov and Toll basins. 3. Perhaps the Late Cretaceous rifting continued in the Podvodnikov and Toll basins. 4. At the end of the Late Cretaceous and Paleocene, the Makarov basin was formed by rifting, although local spreading of oceanic crust during its formation cannot be excluded. 5. The Eurasian Basin started to open in the Early Eocene. We, of course, accept that our model of the geological history of the Arctic Ocean, being preliminary and debatable, may need further refining. In this paper, we have shown a link between the continental rift systems on the shelf and the formation history of the Arctic Ocean.На основе российских сейсмических профилей, полученных в рамках проектов Арктика-2011, Арктика-2012 и Арктика-2014, составлена новая тектоническая схема Арктического океана. Приведены результаты интерпретации многих сейсмических профилей, представлена новая сейсмостратиграфия для Арктического океана. Основные выводы сделаны на основе интерпретации сейсмических профилей и на базе анализа региональных геологических данных. Показано, что рифтовые системы в пределах морей Лаптевых, Восточно-Сибирского и Чукотского были образованы не раньше аптского времени. Дано описание геологического строения бассейнов Евразийского, Подводников, Толля, Макарова и других. На основе синтеза всех данных получена следующая модель истории Арктического океана. 1. Канадский бассейн был образован до аптского времени (вероятно, в готериве-барреме). 2. В апте-альбе были крупномасштабные тектонические и магматические события: плюмовый магматизм был в районе поднятия Де-Лонга, на хребте Менделеева и в других областях. Континентальный рифтинг произошел сразу после окончания Верхоянско-Чукотской орогении и рифтинг был на шельфе морей Лаптевых, Восточно-Сибирского, Северо-Чукотского и Южно-Чукотского и на поднятии Чукотского плато; одновременно континентальный рифтинг начался в бассейнах Подводников и Толля. 3. В позднем мелу рифтинг, возможно, продолжился в бассейнах Подводников и Толля. 4. В конце позднего мела и в палеоцене в ходе рифтинга был образован бассейн Макарова; локальный спрединг океанической коры при формировании бассейна Макарова не исключен. 5. Евразийский бассейн начал образовываться в начале эоцена. Наша модель геологической истории Арктического океана является предварительной и дискуссионной. В целом, мы показали связь континентальных рифтовых систем на шельфах с историей раскрытия Арктического океана
ГЕОХРОНОЛОГИЯ МЕТАМОРФИЧЕСКИХ ПОРОД КУРАЙСКОГО АККРЕЦИОННОГО КЛИНА (ЮГО-ВОСТОЧНАЯ ЧАСТЬ ГОРНОГО АЛТАЯ)
Get PDFThe paper provides a review of the published and new geological and geochronological data on the metamorphic rocks in the Kurai accretionary prism, considering the evolution of the Kuznetsk-Altai island-arc paleosubduction channel of the Siberian continent. The following two stages are distinguished by 40Ar/39Ar and U/Pb dating: (1) 636–619 Ma and earlier: sinking of ophiolites into the subduction zone; (2) 604–585 Ma: sinking of the large bodies of oceanic uplifts into the subduction zone. These processes led to the exhumation of the high-pressure rocks and the hot Chagan-Uzun peridotites. The dynamo-thermal effect of the latter on the basalts is reflected in the inverted metamorphic zoning and the occurrence of garnet amphibolites and plagiogranite migmatites. It is probable that the paleo-seamounts collided with the island arc during the Vendian–Early Cambrian. The data reviewed in this paper give evidence of an active margin of the West Pacific type in the western Altai-Sayan folded region in the Vendian–Cambrian.Представлен обзор опубликованных и новых геолого-геохронологических данных по метаморфическим породам Курайского аккреционного клина, характеризующих эволюцию палеосубдукционного канала Кузнецко-Алтайской островной дуги Сибирского континента. По результатам 40Ar/39Ar и U/Pb датирования выделяются: 1) этап в интервале 636–619 млн лет и древнее, когда в зону субдукции погружались преимущественно офиолиты; 2) этап в интервале 604–585 млн лет, характеризующийся погружением в зону субдукции крупных тел океанических поднятий, приведшим к эксгумации высокобарических пород и горячего тела перидотитов Чаган-Узунского массива. Его динамотермальное воздействие на базальты отразилось в формировании инвертированной метаморфической зональности с образованием гранатовых амфиболитов и плагиогранитовых мигматитов. Столкновение палеосимаунтов с островной дугой, по-видимому, продолжалось в течение венда – раннего кембрия. Изложенные в статье данные свидетельствуют о том, что в западной части Алтае-Саянской складчатой области в венд-кембрийское время существовала активная окраина западно-тихоокеанского типа
CO-EVOLUTION OF PROTEROZOIC CRATONIC FRAGMENTS IN WESTERN AND NORTHERN MONGOLIA
Get PDFCAOB occupies a vast area that extends from the Urals to the Far East Asia and from the Siberian craton to the North China and Tarim cratons (Fig. 1, A). In order to better constrain Precambrian tectonic evolution of the CAOB, it is important to revisit Precambrian terranes of Mongolia as outlined in Badarch et al. [2002] that contain Archean to Proterozoic metamorphic basement and Neoproterozoic metasedimentary and volcanic rocks.CAOB occupies a vast area that extends from the Urals to the Far East Asia and from the Siberian craton to the North China and Tarim cratons (Fig. 1, A). In order to better constrain Precambrian tectonic evolution of the CAOB, it is important to revisit Precambrian terranes of Mongolia as outlined in Badarch et al. [2002] that contain Archean to Proterozoic metamorphic basement and Neoproterozoic metasedimentary and volcanic rocks