Geodynamics & Tectonophysics (E-Journal) / Геодинамика и тектонофизика
Not a member yet
725 research outputs found
Sort by
ПЕТРО- И ПАЛЕОМАГНИТНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ БАЗАЛЬТОВ АППАИНСКОЙ СВИТЫ ВЕРХНЕГО ДЕВОНА (ЗАПАДНАЯ ЯКУТИЯ)
Get PDFIntroduction. One of the main tasks of paleomagnetic studies is to obtain a framework of reference poles for calculating the kinematic characteristics of lithospheric taxones as a basis for geodynamic reconstructions. Each paleomagnetic reference point must have a precise (±10 Ma) geochronological dating and a maximum paleomagnetic reliability index. A correct paleomagnetic pole (PMP) can be obtained from the data of geochronological and paleomagnetic studies conducted in one and the same geological object, such as a suite, an intrusive complex etc. In the Yakutian diamondiferous province (YDP), such objects include basalt nappes of the Upper Devonian Appainskaya suite, which stratigraphic position is undoubted (Fran, 385–375 Ma).Geological setting (in brief). In the eastern segments of the Siberian platform, a powerful cycle of tectonic and magmatic activity in the Middle Paleozoic produced transgressive and sheet intrusions, volcanic pipes, lava and tuff formations comprised of basites, as well as all the currently known industrial diamondiferous kimberlite bodies. Magmatic activity of basites was associated with formation of paleorift systems, including the largest one, Viluyi paleorift (Fig. 1). In the Middle Paleozoic, the geodynamic setting for magmatism and rifting was determined by the plume-lithosphere interaction. The rise of the plume’s matter underneath the thinned lithosphere was accompanied by decompression melting and formation of basaltic magmas in large volumes.We have studied basalts of the Appainskaya suite which were sampled from the Ygyatta and Markha river valleys (Fig. 2). In the coastal outcrops at the Ygyatta river, two nappes are observed, a (stratigraphically) lower outcrop 17÷23/10 containing plagiophyre palagonite basalts (upper five meters are outcropped), and an upper outcrop 16/10 containing olivinophyric palagonite basalts (upper three meters are outcropped). In the coastal outcrops of the Markha river, from the Enerdek loop to the M. Dyukteli river (outcrop 16÷20/14), only plagiophyric basalts of the lower nappe are developed. At this location, the total capacity of the basalts can reach 35–40 m. In view of the fact that the basalts lie subhorizontally at angles up to 5° (outcrop 17/14, Fig. 3), oriented samples were taken in the modern system of coordinates.Formational features of the chemical composition typical of the Middle Paleozoic intrusive basites (higher contents of Ti, Fe and K) are less clear in derivatives of the effusive facies. By their chemical composition, the basalts are normal alkalinity rocks (the sum of alkali not higher than 3.05 %; SiO2=48.1–49.7 %; rather moderate content of TiO2=1.9–2.5 %) (Fig. 4 A, B). The amount of magnesia (Mg#) ranges from 46 to 56. The main carriers of natural remanent magnetization (NRM, In) are titanomagnetites that belong to titanomagnetite and hemo-ilmenite series (Fig. 4).Research. Our research was conducted in specialized laboratories using modern equipment and facilities of Geo-Scientific Research Enterprise (NIGP) PJSC ALROSA (Mirny), Institute of the Earth's Crust SB RAS (Irkutsk), Kazan Federal University (Kazan) and Institute of Geology of Diamond and Precious Metals SB RAS (Yakutsk).Research results. By magnetic (scalar and vector) parameters, basalts of the Appainskaya suite are characterized by the bimodal distribution of magnetic susceptibility values, NRM and æ: geometric means are 810·10–5 Si-units and 225·10–3 А/m, respectively, at the Ygyatta river, and 1470·10–5 SI-units and 490·10–3 А/m, respectively, at the Markha river (Table 1, Fig. 5). Factor Q is below 1. Results of the petrophysical observations are consistent with the geological materials and suggest that the basalts at the Ygyatta river occupy the upper stratigraphic horizon.The studied outcrops of basalts of the Appainskaya suite have the following characteristic components of Inch:1. Component А – negative vectors of the characteristic NRM are clustered in the fourth sector of the stereogram (sample Igy179m1, Fig. 10, Fig. 14 А, Table 2). Found in outcrop 16/10. Component А is metachronic Inm that formed due to heating of basalts by dolerites of the Ygyatta sill, which suggests the dyke-type of the anisotropy of magnetic susceptibility (AMS) (Fig. 6 C) and a high oxidation level of titanomagnetites (sample 179, Fig. 8).2. Component B – steep positive vectors of the characteristic Inch (samples Igy224m2, Mrh142m2 and Mrh176t2, Fig. 10, Fig. 14 А, Table. 2). Found in outcrops 20/10 and 16÷18/14. Component В is typical of the outcrops with significant deviations of the axes of the AMS ellipse (Fig. 6 D, E), which suggests epigenetic changes in the basalts. New occurrences of titanomaghemites are observed in the studied outcrops (sample 228, Fig. 8), which leads to an almost complete destruction of vector In0 and formation of viscous NRM – Inv, which are oriented in the direction similar to the geomagnetic field. This conclusion is supported by the ‘artificial magnetization reversal’ tests (Fig. 11 А).3. Component C – negative vectors of the characteristic NRM are clustered in the first sector of the stereogram at angles varying from –50 to –40° (Fig. 12, Fig. 14, Table 2). Found in four outcrops at the Ygyatta river (outcrops 17/10, and 21÷23/10).4. Component D – positive vectors of the characteristic NRM are clustered in the third sector of the stereogram at angles varying from 40 to 50° (Fig. 13, Fig. 14, Table 2). Found in four outcrops at the Markha river (outcrops 20А, 20В, and 20С/14).The primary origin of characteristic components C and D of the basalts is determined as follows:- The ‘sedimentary’ type of AMS (Fig. 6 E, and Fig. 6 F);- According to the differential thermomagnetic analysis (DTMA), the mineral carrier of magnetization is virtually unaltered titanomagnetite with the Curie point of ≈550°C (samples 254 and 204, Fig. 8);- The presence of samples with negative NRM vectors (Table 1);- The magnetically stable state of the components is confirmed by high values of hysteresis parameters (Fig. 7) and the ‘artificial magnetization reversal’ experiment (Fig. 11 B).- The positive inversion test (Table 3, Fig. 14 B, and Fig. 14 C): γ/γс=5.1/6.2 at the sample level, and γ/γс=8.7/16.2 at the site level.Discussion. Data on 12 sites and previously published values were used to calculate the reference paleomagnetic pole (PMP) (Fran) (Table 5, Fig. 15, А). The PMP coordinates are as follows: latitude j=1.7°, longitude l=92.8°, and confidence intervals dp/dm=3.7/5.9°. The PMP’s paleomagnetic reliability index is high enough, and the PMP can be thus considered as a reference for the Frasnian period (370±5 Ma). On this basis, taking into account the previous paleomagnetic data, paleomagnetic reconstructions of the Siberian platform, ranging from 420 up to 325 Ma, are obtained in our study (Fig. 15, B). In the above-mentioned period of time, the Siberian platform gradually moved in one direction, mostly latitudinal, from 11° to 25° N. After the Appainskaya time, the latitudinal movement was replaced by motions in the predominantly meridional eastward direction, and the average displacement velocity in these segments increased from 4.4 to 6.7 cm/year. It is possible that after the formation of the Appainskaya suite (Fran), the Siberian platform could pass the three hot spots representing the modern Atlantic islands near the northwestern coast of Africa (Canary, Madeira and Azores, i.e. the northern flank of the African superplume). These hotspots might have formed the tracks (Fig. 15) that controlled the intrusion of alkaline ultrabasic melts and formation of kimberlites in the Late Devon – Early Carbon.Conclusion. In the lower stream composed of the palagonite plagiophyre basalts of the Appainskaya suite, the paleomagnetic studies reveal two primary components of the NRM vectors, from bottom to top, D and C, respectively, with the direct and reverse polarity. Their presence in the basalts is marked by the ‘sedimentary’ type of AMS, practically un-oxidized titanomagnetites, and the positive inversion test.The reference PMP for the basalts of the Appainskaya suite, which is determined in our studies, provides for a more precise definition of the paleogeographic position and reconstruction of the drift of the Siberian platform in the Middle Paleozoic (from 420 to 325 Ma) and makes it possible to associate this drift with probable energy sources (i.e. hot spots), which might have been related to the intrusion of kimberlites.Проведены петро- и палеомагнитные исследования базальтов Ыгыаттинской впадины Вилюйской палеорифтовой системы, распространенных в долинах рек Марха и Ыгыатта. Базальты участвуют в сложении аппаинской свиты D3ap франского времени (385–375 млн лет), формируя два разноуровневых потока: нижний – плагиофировый палагонитовый и верхний – оливинофировый. Базальты обладают векторами естественной остаточной намагниченности (ЕОН) разной природы: вязкой, метахронной и первичной. Их носителем является титаномагнетит, испытавший окисление разной степени, вплоть до титаномаггемитов. Присутствие первичной компоненты ЕОН доказано для большинства обнажений по комплексу геолого-геофизических признаков. На основе полученных и опубликованных данных рассчитан реперный палеомагнитный полюс для франского времени с координатами: широта j=1.7°, долгота l=92.8° и доверительными интервалами dp/dm=3.7/5.9°, который может использоваться для решения разных задач стратиграфии, геохронологии, металлогении, геодинамики и пр. Выполненные палеомагнитные реконструкции предполагают, что в конце позднего девона – начале раннего карбона (375–345 млн лет) Сибирская платформа могла пройти над мантийными плюмами, которые вызвали внедрение щелочно-ультраосновных расплавов и формирование кимберлитов.
СТРОЕНИE И ИСТОРИЯ АБИССАЛЬНЫХ ХОЛМОВ СЕВЕРО-ЗАПАДНОЙ ПЛИТЫ ПАЦИФИКИ ПО ДАННЫМ НЕПРЕРЫВНОГО СЕЙСМИЧЕСКОГО ПРОФИЛИРОВАНИЯ И СЕЙСМОСТРАТИГРАФИИ
Get PDFThe abyssal hills of the North-Western Pacific plate are characterized on the basis of the continuous seismic profiling and stratigraphic data on the Meso–Cenozoic sedimentary trappean cover, and the relative ages of the hills are estimated. The study revealed the dominating occurrence of asymmetric tectonic and relatively symmetric injection hills of the Late Cenozoic age with no signs of volcanic activity. The tectonic hills are mainly associated with faults in the eastern allochthone, a result of gradual shearing of all layers of the oceanic crust. The injection hills are related to rootless granite protrusions from the lower layer of the crust (probably, granitized, primary sedimentary strata of the epicontinental ocean). Several hills are of combined tectonic and injective origin and have features inherited from the previous peneplanation era. The paper also describes the characteristics of several hills of other genesis.По данным непрерывного сейсмического профилирования и сейсмостратиграфии мезокайно- зойского осадочно-траппового чехла дана характеристика особенностей строения абиссальных холмов Северо-Западной плиты Пацифики и сделана оценка их относительного возраста. Показано доминирование асимметричных тектонических и относительно симметричных инъективных холмов позднекайнозойского возраста без признаков вулканической деятельности. Тектонические холмы связаны преимущественно с разломами восточного аллохтона – результатом последовательного срыва всех слоев океанической коры. Инъективные холмы связаны с бескорневыми гранитными протрузиями из нижнего слоя коры (вероятно, гранитизированные, первично-осадочные толщи эпиконтинентального океана). В строении ряда холмов обнаружено комбинирование тектонического и инъективного начала и признаки унаследованного развития от предшествовавшей эпохи пенепленизации. Также дана характеристика нескольких холмов иного генезиса
КОММЕНТАРИЙ К ПУБЛИКАЦИИ А.В. ВИКУЛИНА «ГЕОДИНАМИКА КАК ВОЛНОВАЯ ДИНАМИКА БЛОКОВОЙ ВРАЩАЮЩЕЙСЯ СРЕДЫ» [ГЕОДИНАМИКА И ТЕКТОНОФИЗИКА, 2015, Т. 6, № 3, С. 345–364]
Get PDF.
СТРУКТУРНО-ВЕЩЕСТВЕННАЯ МОДЕЛЬ СТАНОВЛЕНИЯ КИМБЕРЛИТОВОЙ ТРУБКИ НЮРБИНСКАЯ (СРЕДНЕ-МАРХИНСКИЙ РАЙОН ЯКУТСКОЙ АЛМАЗОНОСНОЙ ПРОВИНЦИИ)
Get PDFThe paper presents the results of comprehensive study of the primary diamond deposit of the Nyurbinskaya pipe in the Yakutian diamondiferous province. It is established, that the pipe is confined to the fault junction of four directions and is composed of the kimberlite of four phases. Analysis of different faults and tectonic fracturing allowed to reconstruct the tectonic stress fields acting at the stage of the kimberlite body formation and to determine their occurrence sequence in time. The data obtained about regularities of the Nyurbinskaya pipe compositional structure and results of geologo-structural studies are combined in a single structural-compositional model of the deposit formation. Peculiarities of the fault network operation during the deposit formation stage are confirmed by experimental results using polarization-optical method. The model allowed to formulate the basic structural characteristics of the prospecting works object within which the formation of kimberlite body type of the Nyurbinskaya pipe is possible and to determine the elements of the fault network which are promising for the kimberlite pipes discovery.В статье представлены результаты комплексного изучения коренного месторождения алмазов трубка Нюрбинская. Установлено, что трубка приурочена к узлу разломов четырех направлений и сложена кимберлитами четырех фаз. Анализ разноранговых разрывных нарушений и тектонической трещиноватости позволил восстановить поля тектонических напряжений, действовавшие на этапе формирования кимберлитового тела и определить последовательность их проявления во времени. Полученные данные о закономерностях вещественного строения трубки Нюрбинской и результаты геолого-структурных исследований объединены в рамках единой структурно-вещественной модели формирования месторождения. Особенности функционирования разрывной сети на этапе формирования месторождения подтверждены результатами экспериментов с использованием поляризационно-оптического метода. Полученная модель позволила сформулировать признаки, определяющие основные структурные характеристики объекта поисковых работ, в пределах которого возможно формирование кимберлитовых тел типа трубки Нюрбинской, и на их основании выделить те элементы разломной сети (разломные узлы), которые являются перспективными для обнаружения кимберлитовых трубок
ЧАРОИТ. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
Get PDFThe article provides an overview of experimental studies of charoite and charoite-containing rock formation hypotheses. The authors conducted experiments to clarify charoite and host rocks interaction and study charoite transformation processes at high temperatures. A series of experiments was aimed at improving the substandard charoite samples. The experiments show the formation of polymineral reaction zones due to the contact interaction between charoite and microcline-arfvedsonite lamprophyre. By studying the newly formed phases, the authors reveal the distribution of elements by phases and establish their compositions. It is shown that thermal decomposition of charoite leads to the formation of wollastonite, which amount increases with the temperature increase from 800 to 1000 °C, and heating above 1200 °C leads to the formation of pseudowollastonite. The physicochemical simulation of charoite decomposition under the specified temperatures and pressure shows the following paragenesis: quartz, wollastonite, alkaline pyroxene (aegerine), microcline, rhodonite, and sphene.The experiments prove the formation of charoite at low temperatures and the lack of silicate melt in the systems studied. The calculated values are consistent with the results of experiments conducted to study the charoite and host rocks interaction, which allows identifying phases potentially co-existing with wollastonite.Special studies using by the coloring technique were conducted to improve the decorative properties of charoite. The color close to natural high-grade charoite coloration was achieved by keeping the rock samples in the active bright purple dye 4KT solution for 72 hours at a temperature of 70 to 90 °C.Приведен обзор экспериментальных исследований чароита в России и в мире. Рассмотрены гипотезы формирования чароитовых пород. Для выяснения характера взаимодействия чароитового субстрата с вмещающими породами и исследования процессов преобразования чароита при повышенных температурах проведен ряд экспериментов. Кроме того, изучены возможности повышения сортности некондиционных чароититов. При экспериментальном исследовании контактового взаимодействия чароитового субстрата с лампрофиром микроклин-арфведсонитового состава установлено образование реакционных полиминеральных зон. Исследование новообразованных фаз позволило изучить распределение элементов по фазам и получить их составы. Показано, что при термическом разложении чароита происходит его преобразование в волластонит, количество которого увеличивается с ростом температуры от 800 до 1000 °С, при нагревании выше 1200 °С образуется псевдоволластонит. Согласно проведенному физико-химическому моделированию разложения чароита, из различных составов минерала при заданных температурах и давлении образуется следующий парагенезис: кварц, волластонит, щелочной пироксен (эгирин), микроклин, родонит и сфен.Проведенные эксперименты подчеркивают низкотемпературный характер чароитообразования и показывают отсутствие силикатного расплава в исследованных системах. Результаты расчетов согласуются с проведенными экспериментами по взаимодействию чароита с вмещающими породами и его отжигу и позволяют определить возможные сосуществующие с волластонитом фазы.Исследования по улучшению декоративно-художественных свойств чароититов методом окрашивания показали, что для получения окраски чароититов, близкой к окраске высокосортных природных образцов, требуется выдержка образцов в растворе активного ярко-фиолетового красителя 4КТ при длительности 72 ч и температуре 70–90 °C
РАННЕПАЛЕОЗОЙСКИЙ БАЗИТОВЫЙ МАГМАТИЗМ НА СЕВЕРО‐ВОСТОКЕ СИБИРСКОГО КРАТОНА
Get PDFThe Early Cambrian tectonomagmatic activation is manifested in the northeastern passive margin of the Siberian Craton within the area of the Olenek uplift, as well as in the Kharaulakh segment of the Verkhoyansk fold‐ thrust belt that was thrusted onto the craton in the Mesozoic. In the Olenek uplift, igneous rocks occur as basite di‐ atremes, small basalt covers, dolerite dykes and sills intruded into the overlying Upper Vendian carbonate sediments. Stratiform bodies of explosive breccias are present in basal sandstones at the bottom of the Lower Cambrian sediment section. According to the zircon‐based U‐Pb datings [Bowring et al., 1993], the age of explosive basite breccias samples from the Olenek uplift (543.9±0.24 Ma) correlates with the age of potash‐rhyolites (534.6±0.5 Ma) from the basal Lower Cambrian conglomerates in the Kharaulakh uplift section. The geodynamic evolution of the northeastern mar‐ gin of the Siberian craton at the end of the Vendian and the beginning of the Cambrian periods is reflected not only in the magmatism, but also in the thicknesses and facial characteristics of the correlating sediments of the regional pas‐ sive sea basins [Pelechaty et al., 1996]. The northern and eastern margins of the craton were subject to progressive uplifting at the end of the Vendian, which resulted in dewatering and paleokarsting. Uplifting was associated with the formation of siliceous clastic shelf sediments in the southern margin of the basin and the explosive and intrusive basite magmatic activations in the Olenek uplift and rhyolite bimodal‐basite magmatic activation in the Kharaulakh uplift. The observed Vendian‐Cambrian stratigraphic relations and manifestations of the basite magmatism suggest that at the northeastern margin of the craton, the lithosphere was subject to stretching. The assumed rift volcanic‐ sedimentary associations are thin and represent the southern, the most remote part of the shoulder of the rift deve‐ loped (in present‐day coordinates) along the northern margin of the Siberian Craton. The chemical specificity of the Lower Cambrian basites and their mantle sources, the bimodal rhyolite‐basalt magmatism, and the Vendian‐Cambrian sedimentation history provide sufficient arguments to consider the Early Paleozoic rifting and the associated magma‐ tic activation as consequences of the plume–lithosphere interaction in the northeastern Siberian Craton. The paleore‐ constructions [Sears, 2012; Khudoley et al., 2013] suggest that the main rifting events occurred due to the lithosphere breakup through the junction zone of the Siberian and North American cratons which existed in the Early Cambrian. It is also assumed that the breakup was accompanied by the formation of a large igneous province which relics are pre‐ sent in the basin complex of the Canadian Cordillera in North America, as well as in the Olenek and Kharaulakh uplifts. The Early Paleozoic rifting and magmatism may reflect the final phase of the disintegration of the Rodinia superconti‐ nent fragments.Раннекембрийская тектономагматическая активизация проявлена на северо‐восточной пассивной окраине Сибирского кратона в пределах Оленекского поднятия, а также в Хараулахском сегменте форланда Верхоянского складчато‐надвигового пояса, надвинутого на кратон в мезозое. Магматические образования на Оленекском поднятии выражены в виде базитовых трубок взрыва, небольших покровов базальтов, а также даек и силлов долеритов, прорывающих и перекрывающих верхневендские карбонатные отложения. На базальных песчаниках в основании разреза нижнекембрийских отложений участками присутствуют стратиформные тела эксплозивных брекчий. Возраст эксплозивных брекчий Оленекского поднятия, определенный U‐Pb методом по цирконам [Bowring et al., 1993], имеет значение 543.9±0.24 млн лет и коррелируется с возрастом гальки калиевых риолитов (534.6±0.5 млн лет) из базальных нижнекембрийских конгломератов в разрезе Хараулахского поднятия. Геодинамическая эволюция северо‐восточной окраины Сибирского кратона в конце венда и начале кембрия отражена не только в магматизме, но и в мощностях и фациальных характеристиках коррелятных отложений региональных пассивных морских бассейнов [Pelechaty et al., 1996]. В конце венда обращенные к северу и востоку внешние части окраины кратона испытали прогрессивное воздымание, приведшее к осушению и образованию палеокарста. С поднятием связано образование кремнекластических шельфовых осадков в южной окраине бассейна, а также эксплозивный и интрузивный базитовый магматизм на Оленекском поднятии и бимодальный риолит‐базитовый магматизм на Хараулахском поднятии. Наблюдаемые венд‐кембрийские стратиграфические соотношения и проявления базитового магматизма свидетельствуют о том, что литосфера северо‐восточной окраины кратона вовлекалась в растяжение. Отнесенные к рифтовым вулканогенно‐осадочные ассоциации являются маломощными и представляют южную, наиболее удаленную, часть плеча рифта, который развивался (в современных координатах) по северному краю Сибирского кратона. Вещественная специфика нижнекембрийских базитов и их мантийных источников, наличие бимодального риолит‐базальтового магматизма в совокупности с историей венд‐кембрийского осадконакопления являются достаточным основанием, позволяющим рассматривать раннекембрийский рифтогенез и сопряженный с ним магматизм как следствие плюм‐литосферного взаимодействия на северо‐востоке Сибирского кратона. В соответствии с палеореконструкциями [Sears, 2012; Khudoley et al., 2013] можно предполагать, что основные рифтогенные события были порождены литосферным расколом, прошедшим через зону сочленения Сибирского и Северо‐Американского кратонов, существовавшую в раннем кембрии. Предполагается, что раскол сопровождался образованием крупной магматической провинции, реликты которой сохранились в бассейновых комплексах канадских Кордильер Северной Америки, а также в пределах Оленекского и Хараулахского поднятий. Возможно, раннепалеозойский рифтогенез и магматизм отражают завершающую фазу распада фрагментов суперконтинента Родиния
ОЦЕНКА ГЕОДИНАМИЧЕСКОГО ВЛИЯНИЯ ЗОН КОЛЛИЗИИ И СУБДУКЦИИ НА СЕЙСМОТЕКТОНИЧЕСКИЙ РЕЖИМ БАЙКАЛЬСКОГО РИФТА
Get PDFThe paper briefly overviews the evolution of ideas concerning causes and mechanisms related to the origin of the Baikal rift zone (BRZ) in the centre of the Eurasian plate, discusses parameters of the recent seismogeodynamic impact on the seismotectonic regime in BRZ due to the Western Pacific subduction and the Indo-Eurasian collision, and attempts at estimating their contributions to the modern geodynamics of rifting processes in Pribaikalie. Seismic migration processes and specific density patterns of the released seismic energy are analyzed for two selected profiles between BRZ and the regions of collision and subduction. A statistical method is proposed to calculate seismic migration from space-time diagrams, and equations are developed to show a decrease in specific density of seismic energy released in the lithosphere at a distance from the interplate boundaries towards the Baikal rift. The modern geodynamic impact on the seismotectonic regime in BRZ due to the Indo-Eurasian collision is reflected in moderate horizontal compression of the lithosphere, mainly in the southwestern BRZ and partly in the central BRZ. In the transition area in this profile, the specific density of released seismic energy is about 1.72×1010 J/km2. The geodynamic impact on the seismotectonic regime in BRZ from the subduction zone (from the Nankai trough) is shown by a significantly lower specific density of released seismic energy, 1.02×1010 J/km2. In the lithosphere of the northeastern BRZ, a weaker geodynamic influence is mainly manifested by responses to strong seismic events and earthquake focal mechanisms with a clear strike-slip component in the Chara and Tokka basins located in the Aldan shield of the Siberian platform.We discuss a possible mechanism that drives the propagation of the geodynamic impact on BRZ from the interplate contact areas. In our opinion, the geodynamic influence propagates intermittently in the lithospheric plates due to motions of slow-deformation-wave fronts, which are reflected in the diagrams as seismic activity clusters. The longrange propagation of slow waves is realized through triggering of active faults in the lithosphere. Such faults interacting with slow wave deformations may be manifested as excited sources of dissipation of seismic oscillations resulting from a spontaneous release of the energy accumulated in the Earth interior. This mechanism of endogenous energy supply may explain the observed propagation of recordable slow elastoplastic deformations for many thousands of kilometres.Today, when the new materials are available to show more ancient ages of the early elements of BRZ, and it is established that the tectonic energy is reduced with distance from the interplate boundaries, there is no support for the hypothesis based on the role of the Indo-Eurasian collision in the formation of BRZ. A recordable seismotectonic impact on the seismic regime in BRZ can occasionally occur after a major seismic activity in the regions of collision and subduction. This phenomenon may be used as a criterion for developing medium-term earthquake predictions, taking into account a delay in response.Short-term cycles observed in the seismic regime of BRZ and its adjacent areas, as well as in the seismic migration processes are considered as a basis for making a conclusion that seismotectonic processes associated with interactions between the plates, as well as the seismic migration processes may be impacted by a potential modulating influence of cosmogenic factors. Such extraterrestrial factors include short-term variations in the Earth’s rotation and orbiting modes, as well as in gravitational interactions between the Earth, Sun and Moon. It is unlikely that the shortterm cycles may result from the slow endogenous processes of thermal convection in the Earth.В кратком обзоре рассмотрена эволюция представлений специалистов, занимавшихся изучением причин и механизмов возникновения Байкальской рифтовой зоны (БРЗ) в центральной части Евразийской плиты, с 70-х годов прошлого столетия. С позиций эволюции этих представлений обсуждаются параметры современного сейсмогеодинамического воздействия на сейсмотектонический режим в пределах Байкальского рифта со стороны зон Западно-Тихоокеанской субдукции и Индо-Евразийской коллизии с целью оценить их вклад в современную геодинамику рифтогенных процессов в Прибайкалье. Проведены расчеты, основанные на анализе сейсмомиграционных процессов и распределения удельной плотности выделившейся сейсмической энергии в пределах двух выбранных профилей между БРЗ и областями коллизии и субдукции. С применением разработанного статистического метода пространственно-временных диаграмм охарактеризованы скорости сейсмомиграции и представлены уравнения спадания удельной плотности сейсмической энергии, выделившейся в литосфере при удалении от межплитных границ к Байкальскому рифту. Показано, что современное геодинамическое влияние на сейсмотектонический режим БРЗ со стороны Индо-Евразийской зоны коллизии в виде умеренного горизонтального сжатия литосферы распространяется преимущественно на юго-западный и отчасти на центральный район БРЗ. Удельная плотность сейсмической энергии на промежуточной территории по этому профилю составляет порядка 1.72×1010 Дж/км2. Геодинамическое влияние на сейсмичность БРЗ со стороны зоны субдукции от Нанкайского желоба имеет существенно мень- шее значение плотности высвобожденной сейсмической энергии – 1.02×1010 Дж/км2. В литосфере северо-восточного фланга БРЗ ослабленное геодинамическое влияние ощутимо проявляется преимущественно в откликах на сильные сейсмические события и в виде механизмов очагов землетрясений с выраженной сдвиговой компонентой в районах Чарской и Токкинской впадин, возникших в пределах Алданского щита Сибирской платформы.Обсуждается возможный механизм распространения геодинамического влияния на БРЗ со стороны областей межплитного контактного взаимодействия. Высказано мнение о том, что механизм прерывистого распространения геодинамического влияния в литосферных плитах обусловлен движением фронтов замедленных волновых деформаций, фиксируемых на диаграммах в виде миграций кластеров сейсмической активности. Дальнодействие распространения медленных волн реализуется через триггерные инициации существующих в литосфере активных разрывных нарушений. Последние при взаимодействии с медленными волновыми деформациями могут проявляться как возбужденные источники диссипации сейсмических колебаний вследствие спонтанного высвобождения накопленной энергии недр. Проявлением данного механизма эндогенной энергетической подпитки может быть объяснен наблюдаемый эффект распространения ощутимых замедленных упруго-пластических деформаций на расстояния во многие тысячи километров.При появлении новых материалов о более древнем возрасте зарождения ранних элементов БРЗ, а также с учетом уменьшения тектонической энергии при удалении от межплитных границ высказанная ранее гипотеза о родоначальной роли Индо-Евразийской коллизии в формировании БРЗ не находит подтверждения. Ощутимое сейсмотектоническое влияние на сейсмический режим БРЗ может эпизодически проявляться после масштаб- ной сейсмической активизации в областях коллизии и субдукции. Данное явление возможно использовать в качестве одного из критериев в среднесрочном прогнозе землетрясений с учетом запаздывания отклика.Исходя из короткопериодной цикличности, наблюдаемой в сейсмическом режиме БРЗ и за ее пределами, а также и в сейсмомиграционных процессах, формулируется вывод о вероятном модулирующем влиянии космогенных факторов на сейсмотектонические процессы межплитного взаимодействия и сейсмомиграционные явления. К числу внеземных факторов относятся короткопериодные вариации в режимах ротационного и орбитального вращения Земли, а также ее гравитационного взаимодействия с Солнцем и Луной. Подобные короткопериодные циклы не могут быть порождены медленными эндогенными процессами тепловой конвекции Земли
БОНИНИТЫ ВО ВРЕМЕНИ И ПРОСТРАНСТВЕ: ПЕТРОГЕНЕЗИС И ГЕОДИНАМИЧЕСКИЕ ОБСТАНОВКИ ОБРАЗОВАНИЯ
Get PDFThe article provides an overview of boninitic magmatism occurrences in space and time and shows that the boninite rock series were generated through the entire geological history of the Earth. In modern environments, the genesis of boninites is related to intra‐oceanic subduction initiation. Boninites are typical members of suprasubduc‐ tion zone ophiolite sequences in the Phanerozoic fold belts and also present in the early Precambrian greenstone belts. A comparative study on compositions of the early Precambrian and Phanerozoic boninites indicate their evolu‐ tion through time due to gradual transition from the early thick‐plate tectonics to the modern thin‐plate tectonics. A link between subduction initiation and mantle‐plume impingement at the oceanic lithosphere is discussed.Бониниты получили широкую известность благодаря глубоководным исследованиям преддуговых областей современных зон плитовой конвергенции Юго‐Западной Пацифики. Однако они имеют широкое распространение и в офиолитах складчатых поясов, которые традиционно рассматриваются в качестве океанической коры геологического прошлого. Поскольку бониниты не известны в срединно‐океанических хребтах, неизбежно возникает вопрос о природе офиолитов.Общепринято, что под бонинитами понимаются вулканические породы, которые удовлетворяют следующим критическим параметрам составов (в пересчете на сухой остаток) – SiO2>52 вес. %; MgO>8 вес. % и TiO2<0.5 вес. % [Le Bas, 2000]. Их классификация основана на различиях в химических, а не минералогических составах, и принято различать две крупные группы бонинитов – высококальциевые и низкокальциевые [Crawford et al., 1989]. С бонинитами пространственно и генетически связаны примитивные островодужные низко‐Ti лавы, что предопределило необходимость выделения обособленной магматической серии, известной как бонинитовая серия [Pearce, Robinson, 2010]. Собственно бониниты являются наиболее фракционированной ветвью серии, которая берет начало в пикритовых низко‐Ti расплавах. Характер распределения спектра малых элементов бонинитов наглядно показывает необычайно высокую степень деплетации мантийного источника при одновременных свидетельствах их надсубдукционного генезиса, например отрицательных аномалиях Nb(Ta) и Ti. Спектры малых элементов бонинитовой серии таковы, что, во‐первых, исключается участие какого‐либо вклада в их петрогенезис материала континентальной коры и, во‐вторых, требуется плавление мантийного источника, более деплетированного по сравнению с лерцолитовой мантией, генерирующей расплавы MORB. В то же время геохимия пород бонинитовой серии демонстрирует их отчетливую связь с толеитами островных дуг – структур, в которых происходит формирование ювенильных порций континентальной коры.В статье обобщены литературные данные по 36 объектам находок бонинитов в современных обстановках, офиолитах и раннедокембрийских зеленокаменных поясах. Показано, что породы бонинитовой серии формировались на протяжении всей геологической истории Земли.Петрологическая уникальность пород бонинитовой серии состоит в том, что для их генезиса требуется сочетание различных факторов, которое может реализовываться только в определенных, и очень ограниченных по месту локализации, геодинамических обстановках. Во‐первых, происхождение источника бонинитовых магм требует предварительного истощения верхнемантийного резервуара одним или несколькими эпизодами экстракции базальтовых расплавов; т.е. источником являлась гарцбургитовая мантия. Во‐вторых, лавы бонинитовой серии характеризуются заметной обогащенностью крупноионными литофильными элементами и легкими редкоземельными элементами по сравнению с несовместимыми высокозарядными ионами. Такие их геохимические характеристики указывают на активность водного флюида, который должен был быть инфильтрирован в мантийный источник бонинитовых расплавов. Несмотря на неопределенности в экспериментальном моделировании расплавов бонинитовой серии, составы которых зависят от многих факторов, включающих степень деплетации мантии и флюидный режим плавления, существует ясность в том, что для их генерации требуются аномально высокие температуры и присутствие водосодержащего флюида в заметном количестве. На основе современной теории декомпрессионного плавления верхней мантии были проведены расчеты условий генерации первичных расплавов бонинитовой серии различного возраста, что позволило установить отчетливый эволюционный тренд их изменения. Показано, что раннедокембрийские бонинитовые серии формировались при более высоких степенях плавления гарцбургитовой мантии (30–40 %), а формирование мантийных расплавных колонн происходило на существенно бóльших глубинах (3.5–4.0 ГПа), чем в фанерозойском эоне (2.5–3.0 ГПа).Исследования современных проявлений бонинитового вулканизма демонстрируют, что они локализованы только в зонах интраокеанической плитовой конвергенции, и нет ни одного доказанного примера, свидетельствующего об иных геодинамических обстановках их формирования. Благодаря многочисленным находкам пород бонинитовой серии, в настоящее время стало очевидным, что большинство офиолитов мира мар‐ кируют формации не древних срединно‐океанических хребтов, а палеозоны спрединга в надсубдукционных обстановках на границах океанических плит геологического прошлого. Понимание геодинамической обстановки формирования бонинитовых серий было связано с тем, что офиолиты супрасубдукционных зон связаны с начальными стадиями возникновения интраокеанических островных дуг. С физической точки зрения, главным условием для начала субдукции является возникновение гравитационной нестабильности в океанической литосфере, приводящей к ее полному расколу или коллапсу, а следовательно, к декомпрессионному плавлению верхней мантии и инициации погружения одной части плиты под другую. Это явление, как и генетическая связь бонинитов с офиолитами, легло в основание «правила инициации субдукции» (subduction initiation rule, SIR) [Whattam, Stern, 2011].Теоретически, коллапс литосферы может произойти в двух случаях: 1) когда в соприкосновение приходят плиты с разными термальными характеристиками, например при трансформном совмещении плит разного возраста – древней, холодной, и молодой, горячей [Stern, 2004]; 2) когда место инициации субдукции определяется плотностными неоднородностями на границах нормальной океанической литосферы и утолщенной океанической литосферы плюмовой природы, т.е. океанических плато или трассеров воздействия горячих точек – асейсмических хребтов или симаунтов [Niu et al., 2003]. Хорошо известно, что подъем мантийного плюма приводит к ослаблению прочности литосферы и может вызвать раскол континентов. Но, помимо этого явления, внедрение плюма в литосферу существенно изменяет ее плотностные характеристики. Привнос в верхние горизонты мантии и океаническую литосферу расплавов из обогащенного глубинного источника должен приводить к рефертилизации ранее деплетированной мантии. По мере охлаждения такой процесс будет вести к уплотнению переработанной мантийным плюмом верхней мантии, а возникший в области переработки новый сегмент литосферы со временем может приобрести отрицательную плавучесть. Это обусловлено тем, что вулканиты OIB заметно обогащены Fe и Ti. Кроме того, хорошо известно, что Fe‐Ti базальты/габбро эклогитизируются гораздо быстрее их магнезиальных эквивалентов.По-видимому, процесс установления стационарного режима субдукции требует некоторого периода аккомодации, связанного с обрывами слэба и, как следствие, контрастностью тектонических режимов на поверхности. Причиной малоглубинного отрыва слэба могла стать плотностная неоднородность погружавшейся литосферы, например ее локальная переутяжеленность продуктами OIB магматизма. Важнейшими геодинамическими следствиями этого являются, во‐первых, кратковременное сильное термальное возмущение над узколокализованной областью слэбового окна и, во‐вторых, быстрый аплифт ее надсубдукционной области. Такой механизм хорошо объясняет кратковременность (3–5 млн лет) и большие объемы вулканизма, существенно превышающие объемы вулканизма в режимах стационарной субдукции [Stern, 2002, 2004]. Ап‐ лифт надсубдукционной области приводит к образованию на месте висячей плиты офиолитовой «платформы» – фундамента для островодужной постройки.В раннем докембрии бонинитовый магматизм представлен широко, а количество новых находок древних бонинитов неуклонно возрастает. Согласно недавно опубликованным оценкам, объем бонинитового магматизма в архее примерно соответствует объемам коматиитов [Furnes et al., 2014]. Установление пород бонинитовой серии, ассоциирующих с фрагментами параллельных даек и метабазитами IAT‐типа в древнейшем сохранившемся комплексе Исуа, по‐видимому, указывает на то, что процессы субдукции имеют корни, простирающиеся к началу геологической истории Земли. Поскольку процессы инициации субдукции требуют раскола океанической литосферы на ее полную мощность, раннедокембрийская литосфера по реологическим свойствам до ее основания должна была находиться в области хрупких или хрупко‐пластических деформаций. Другими словами, такую литосферу можно рассматривать как жесткое тело, способное противостоять конвективной нестабильности, что является атрибутом плитовой тектоники [Sleep, 1992]. Мощность архейской океанической литосферы оценивается в 85–120 км, тогда как современной – примерно в 60 км.В отличие от фанерозойских бонинитовых серий, родоначальные расплавы раннедокембрийских серий формировались на глубинах ~120–130 км, т.е. в поле стабильности алмаза. Учитывая то, что примитивные расплавы древних бонинитовых серий несут метки субдукционного влияния, можно думать о способности глубокого погружения слэбов в раннедокембрийскую мантию. Таким образом, можно полагать, что в раннем докембрии действовал механизм толстоплитовой тектоники, который к неопротерозою постепенно сменился на механизм тонкоплитовой тектоники. Мантийно‐плюмовое воздействие на литосферу Земли – сквозное явление на протяжении всей геологической истории, которое определяет возникновение в ней существенных плотностных неоднородностей и, как следствие, мест инициации субдукции и роста континентальной коры
ОПЫТ КОМПЛЕКСИРОВАНИЯ ГЛОБАЛЬНЫХ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ НАБЛЮДЕНИЙ
Get PDFThe technique of joint analysis of heterogeneous time series of geophysical monitoring systems for the purpose of detecting time intervals and specific periods of bursts of synchronous behavior is presented. The technique is based on the use of the Fourier‐aggregated signals and spectral measures of coherent behavior of multivariate time series, estimated in moving time windows. The article presents results of the analysis of data of underground electrical surveys at stations located in Kamchatka, Altai and Italy; the data were analysed together with torsion pendulum movements in Tula (Russia) and the time series of seismic noise parameters at the Japanese islands for the interval 2012–2015. The analysis identified a number of significant bursts of coherent behavior for these observations, some of which are presumably due to the strong mantle Okhotsk Sea earthquake of 24 May 2013. The coherent behavior of various geophysical fields before and after strong earthquakes is interpreted as a manifestation of the general pattern of increasing synchronization of fluctuations of complex systems at their approach to the rapid changes in their properties. Излагается методика совместного анализа разнородных временных рядов систем геофизического мониторинга с целью выделения временных интервалов и характерных периодов всплесков их синхронного поведения. Методика основана на использовании Фурье‐агрегированных сигналов и спектральных мер когерентного поведения многомерных временных рядов, оцениваемых в скользящих временных окнах. В качестве примера рассматриваются данные подземных электрических наблюдений на станциях, расположенных на Камчатке, Алтае и Италии, совместно с показаниями крутильных маятников в Туле и временными рядами изменения параметров сейсмического шума на Японских островах для интервала наблюдений 2012–2015 гг. В результате анализа выделен ряд значимых всплесков когерентного поведения полей в рассмотренном ряду наблюдений, часть из которых предположительно связана с сильнейшим мантийным Охотоморским землетрясением 24.05.2013 г. Когерентное поведение различных геофизических полей до и после сильных землетрясений интерпретируется как проявление общей закономерности увеличения синхронизации флуктуаций сложных систем при их приближении к резким изменениям своих свойств.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ АТМОСФЕРНОГО ВЛАГОСОДЕРЖАНИЯ ПО МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИМ И GPS-ДАННЫМ
Get PDFThe Global Positioning System (GPS) based on satellites and the networks of dual frequency receivers are actively used for geodetic and geophysical applications, as well as for studying the ionosphere and troposphere. The atmospheric water content is in the focus of research as a key parameter for determining of the accuracy of weather forecasting and hydrological monitoring. The precision of atmospheric water content calculations depends on the accuracy of determination of the delays of signals propagating from GPS satellites to ground-based GPS receivers when geodynamic measurements are conducted. This paper describes a technique that allows us to estimate the integrated water vapor (IWV) in the atmosphere from measurements of GPS satellite signal delays.We consider remote sensing of the lower atmosphere by GPS measurements to detect the water vapor content in the conventional vertical column to the top level of the troposphere (up to 12 km above the Earth's surface). In studies of the propagation of signals from GPS satellites to ground receivers, the atmospheric water vapor is taken into account as a ‘wet’ component (ZWD) of the zenith tropospheric delay (ZTD). ZTD is the sum of ZHD (hydrostatic or ‘dry’ delay) and ZWD (‘wet’ delay). ZWD values can be converted with a very high confidence in integrated water vapor (IWV) values for each installed GPS receiver.Система спутникового позиционирования GPS с использованием сетей двухчастотных приемников активно применяется не только для решения задач геодинамики, но и для исследования ионосферы и тропосферы. Особый интерес представляет оценка атмосферного влагосодержания, так как это один из ведущих параметров определения точности прогнозов погоды и гидрологического мониторинга. Точность оценки влагосодержания определяет точность оценки задержки GPS-сигнала при геодинамических измерениях. В работе описывается методика, позволяющая оценивать значение интегрального влагосодержания атмосферы по измеряемым фазовым задержкам сигнала спутников GPS.Рассматривается дистанционное зондирование нижней части атмосферы посредством GPS-измерений с целью определения содержания водяного пара в условном вертикальном столбе до уровня верхней части тропосферы (до 12 км над поверхностью Земли). Атмосферный водяной пар учитывается в процессе распространения сигналов от GPS-спутников до наземных приемников в виде «влажной» компоненты полной тропосферной задержки (ZWD). Полная тропосферная зенитная задержка (ZTD) является суммой «сухой», или гидростатической (ZHD), и «влажной» (ZWD) компонент. Данные по ZWD могут быть преобразованы с очень высокой достоверностью в данные по суммарному водяному пару (IWV) над каждым установленным GPS-приемником