Приразломные тектониты Енисейского кряжа. Статья 2: P-T-t-d эволюция и геодинамические модели формирования

  • Игорь Иванович Лиханов Институт геологии и минералогии им. В. С. Соболева СО РАН
  • Александр Александрович Крылов Институт геологии и минералогии им. В. С. Соболева СО РАН
  • Жан-Люк Ренье Мугла, Мугла
Ключевые слова: высокобарические тектониты, минеральная геотермобарометрия, псевдосечения, тектонические модели, Енисейский кряж

Аннотация

В пределах Приенисейской региональной сдвиговой зон ы Енисейского кряжа изучены метапелиты и метабазиты, подвергшиеся интенсивным деформациям c перекристаллизацией субстрата и образованием тектонитов. Выявленные различия в Р-Т параметрах метаморфизма между сильно- и слабодеформированными породами и конфигурации P-T-t-d трендов, рассчитанные с использованием минеральной геотермобарометрии и псевдосечений в системе NCKFMASH, обсуждены в рамках геодинамических моделей, контролируемых разными тектоническими механизмами. Полихронный динамометаморфизм гнейсов Ангаро-Канского блока на юге и формирование основной массы бластомилонитов северного сегмента ПРСЗ происходили с повышением давления на 1,5–3 кбар при незначительном увеличении температуры с низким метаморфическим градиентом dT/dH <10°С/км в сравнении с фоновыми значениями более раннего регионального метаморфизма, что вероятно было обусловлено утолщением земной коры в результате быстрого надвига/субдукции с последующим быстрым подъемом пород. Максимальные превышения термодинамических параметров метаморфизма установлены в тектонитах базитового состава с реликтовыми глаукофансланцевыми ассоциациями, которые подверглись метаморфизму с одновременным значительным ростом давления на 3–5 кбар и температуры на 180–240°С при более высоком градиенте dT/dH=15–20°С/км. Такие превышения Р-Т параметров могли быть связаны с прогрессивным метаморфизмом, осложненным локальным разогревом пород при вязких деформациях и превышением ориентированного тектонического давления над литостатическим в зонах пластического сдвига. Полученные данные хорошо согласуются с результатами численных экспериментов, что подтверждает представления о роли тектонического стресса как дополнительного термодинамического фактора метаморфических преобразований в шовных зонах земной коры.

Скачивания

Данные скачивания пока не доступны.

Биографии авторов

Игорь Иванович Лиханов, Институт геологии и минералогии им. В. С. Соболева СО РАН

доктор геолого–минералогических наук, профессор, ведущий научный сотрудник

Александр Александрович Крылов, Институт геологии и минералогии им. В. С. Соболева СО РАН

младший научный сотрудник

Жан-Люк Ренье, Мугла, Мугла

доктор философии, профессор отделения геологической инженерии

Литература

1.Passchier, C. W. Microtectonics / C. W. Passchier, R. A. J. Trouw // Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, 2nd ed. – 2005. – 366 p.
2.Thermal interaction of middle and upper crust during gneiss dome formation: example from the Montagne Noire (French Massif Central) / K. Fréville [et al.] // J. Metamorph. Geol. – 2016. – V. 34. – P. 447–462.
3.Régnier, J.-L. Metamorphism of Precambrian-Paleozoic schists of the Menderes core series and contact relationschips with Proterozoic orthogneisses of the western cine massif, Anatolide belt, western Turkey / J.-L. Régnier, J. E. Mezger, C. W. Passchier // Geol. Mag. – 2007. – V. 144. – P. 67–104.
4.Иванов, С. Н. Континентальный рифтовый метаморфизм / С. Н. Иванов, А. И. Русин // Геотектоника. – 1997. – № 1. – С. 6–19.
5.Tajchmanova, L. Pressure variations in metamorphic rocks: Implications for the interpretation of petrographic observations / L. Tajcmanova // Mineralogical Magazine. – 2013. – V. 77 (5). – P. 2300.
6.Multi-stage mountain building vs. relative plate motions in the Betic Cordillera deduced from integrated microstructural and petrological analysis of porphyroblast inclusion trails / D. G. A. M. Aerden [et al.] // Tectonophysics. – 2013. – V. 587. – P. 188–206.
7.Inter-relationships between deformation partitioning, metamorphism and tectonism / T. H. Bell [et al.] // Tectonophysics. – 2013. – V. 587. – P. 119–132.
8.Burg, J.-P. The role of viscous heating in Barrovian metamorphism: thermomechanical models and application to the Lepontine Dome in the Central Alps / J.-P. Burg, T. V. Gerya // J. Metamorphic Geol. – 2005. – V. 23. – P. 75–95.
9.Burg, J.-P. Viscous heating allows thrusting to overcome crustal scale buckling: numerical investigation with application to the Himalayan syntaxes / J.-P. Burg, S. M. Schmalholz // Earth Planet. Sci. Let. – 2008. – 274. – P. 189–203.
10.Gerya, T. Tectonic overpressure and underpressure in litho-14 spheric tectonics and metamorphism / T. Gerya // J. Metamorph. Geol. – 2015. – V. 33. – P. 785–800.
11.Schmalholz, S. M. Tectonic overpressure in weak crustal-scale shear zones and implications for exhumation of high-pressure rocks / S. M. Schmalholz, Y. Y. Podladchikov // Geophysical Researh Letters. – 2013. – V. 40. – P. 1984–1988.
12.Tajchmanova, L. Grain-scale pressure variations in metamorphic rocks: implications for the interpretation of petrographic observations / L. Tajchmanova, J. Vrijmoed, E. Moulas // Lithos. – 2015. – V. 216–217. – P. 338–351.
13.Mancktelow, N. S. Tectonic pressure: Theoretical concepts and models / N. S. Mancktelow // Lithos. – 2008. – V. 103. – P. 149–177.
14.Тен, А. А. Динамическая модель генерации высоких давлений при сдвиговых деформациях горных пород (результаты численного эксперимента) / А. А. Тен // Доклады Академии Наук. – 1993. – Т. 328. – № 3. – С. 322–324.
15.Petrini, K. Lithospheric pressure-depth relationship in compressive regions of thickened crust / K. Petrini, Yu. Podladchikov // J. Metamorphic Geol. – 2000. – V. 18. – P. 67–77.
16.The problem of depth in geology: When pressure does not translate into depth / E. Moulas [et al.] // Petrology. – 2013. – V. 21(6). – P. 577–587.
17.Schmalholz, S. M. Metamorphism under stress: The problem of relating minerals to depth / S. M. Schmalholz, Y. Y. Podladchikov // Geology. – 2014. – V. 42. – P. 733–734.
18.Ultrafast eclogite formation via melting-induced overpressure / X. Chu [et al.] // Earth Planet. Sci. Lett. – 2017. – V. 479. – P. 1–17.
19.Беляев, О. А. Локальные вариации РТ-параметров тектонометаморфизма в зоне пластического сдвига / О. А. Беляев, Ф. П. Митрофанов, В. П. Петров // Доклады Академии Наук. – 1998. – Т. 361. – № 3. – С. 370–374.
20.Кулаковский, А. Л. Тектонический стресс как дополнительный термодинамический фактор метаморфизма / А. Л. Кулаковский, Ю. А. Морозов, А. И. Смульская // Геофизические исследования. – 2015. – Т. 16. – № 1. – C. 44–68.
21.Likhanov, I. I. Mass-transfer and differential element mobility in metapelites during multistage metamorphism of Yenisei Ridge, Siberia / I. I. Likhanov // Metamorphic Geology: Mi-croscale to Mountain Belts. – London: Geological Society of London, 2018. – Special Publications 478. [S. Ferrero, P. Lanari, P. Gonsalves and E.G. Grosch, eds]. URL: https://doi.org/10.1144/ SP478.11
22.Лиханов, И. И. Железисто-глиноземистые метапелиты тейской серии Енисейского кряжа: геохимия, природа протолита и особенности поведения вещества при метаморфизме / И. И. Лиханов, В. В. Ревердатто, А. Е. Вершинин // Геохимия. – 2008. – Т. 46. – № 1. – С. 20–41.
23.Кианит-силлиманитовый метаморфизм докембрийских комплексов Заангарья Енисейского кряжа / И. И. Лиханов [и др.] // Геология и геофизика. – 2009. – Т. 50. – № 12. – С. 1335–1356.
24.Лиханов, И. И. Коллизионные метаморфические комплексы Енисейского кряжа: особенности эволюции, возрастные рубежи и скорость эксгумации / И. И. Лиханов, В. В. Ревердатто, П. С. Козлов // Геология и Геофизика. – 2011. – Т. 52. – № 10. – С. 1593–1611.
25.P–T–t реконструкция метаморфической истории южной части Енисейского кряжа (Сибирский кратон): петрологические следствия и связь с суперконтинентальными циклами / И. И. Лиханов [и др.] // Геология и геофизика. – 2015. – Т. 56. – № 6. – С. 1031–1056.
26.Возраст бластомилонитов Приенисейской региональной сдвиговой зоны как свидетельство вендских аккреционно– коллизионных событий на западной окраине Сибирского кратона / И. И. Лиханов [и др.] // Доклады Академии Наук. – 2013. – Т. 450. – № 2. – С. 199–203.
27.An alternative model for ultra-high pressure in the Svartber-get Fe-Ti garnetperidotite, western gneiss region, Norway / J. C. Vrijmoed [et al.] // Eur. J. Mineral. – 2009. – V. 21. – P. 1119–1133.
28.Pleuger, J. A purely structural restoration of the NFP20-east cross section and potential tectonic overpressure in the Adula nappe (central Alps) / J. Pleuger, Y. Y. Podladchikov // Tecton¬ics. – 2014. – V. 33. – P. 656–685.
29.Лиханов, И. И. Приразломные тектониты Енисейского кряжа. Статья 1: геолого-структурные, минералогические и геохронологические свидетельства полиметаморфизма / И. И. Лиханов, А. А. Крылов, Ж.-Л. Ренье // Вестн. Воронеж. гос. ун-та. – Сер.: Геология. – 2018. – № 2. – С. 56–72.
30.Holdaway, M. J. Application of new experimental and garnet Margules data to the garnet-biotite geothermometer / M. J. Holdaway // Am. Miner. – 2000. – V. 85. – P. 881–889.
31.Wu, C. M. Recalibration of the garnet–muscovite geothermometer and the garnet–muscovite–plagioclase–quartz geobarometer for metapelitic assemblages / C. M. Wu, G. C. Zhao //Journal of Petrology. – 2006. – V. 47. – P. 2357–2368.
32.Wu, C. M. Empirical garnet – biotite – plagioclase – quartz (GBPQ) geobarometry in medium– to high–grade metapelites / C. M. Wu, J. Zhang, L. D. Ren // Journal of Petrology. – 2004. – V. 45. – P. 1907–1921.
33.Wolfram, S. The Mathematica Book. 5th edn. / S. Wolfram // Champaign IL: Wolfram Media Inc. – 2003. – 544 p.
34.Contact metamorphism of Fe- and Al-rich graphitic met-apelites in the Transangarian region of the Yenisey Ridge, eastern Siberia, Russia / I. I. Likhanov [et al.] // Lithos. – 2001a. – V. 58. – P. 55–80.
35.Kohn, M. J. Error propagation for barometers / M. J. Kohn, F. S. Spear // Amer. Miner. – 1991. – V. 76. – P. 138–147.
36.Evidence from Fe- and Al-rich metapelites for thrust loading in the Transangarian Region of the Yenisey Ridge, eastern Siberia / I. I. Likhanov [et al.] // Journal of Metamorphic Geology. – 2004. – V. 22. – P. 743–762.
37.Metamorphic, thermal, and tectonic evolution of central New England / F. S. Spear [et al.] // Journal of Petrology. – 2002. – V. 43. – P. 2097–2120.
38.Cutts, K. A. Three metamorphic events recorded in a single garnet: Integrated phase modelling, in situ LA-ICPMS and SIMS geochronology from the Moine Supergroup, NW Scotland / K. A. Cutts [et al.] // J. Metamorphic Geol. – 2010. – V. 28. – P. 249–267.
39.P-T-t constraints on polymetamorphic complexes of the Yenisey Ridge, East Siberia: implications for Neoproterozoic paleocontinental reconstructions / I. I. Likhanov [et al.] // Journal of Asian Earth Sciences. – 2015. – V. 113. – P. 391–410.
40.Holland, T. J. Non-ideal interactions in calcic amphiboles and their bearing on amphibole-plagioclase geothermometry / T. J. Holland, J. D. Blundy // Contrib. Mineral. Petrol. – 1994. – V. 116. – P. 433–447.
41.Dale, J. Hornblende-garnet-plagioclase thermobarometry: a natural assemblage calibration of the thermodynamics of hornblende / J. Dale, T. Holland, R. Powell // Contrib. Mineral. Petrol. – 2000. – V. 140. – P. 353–362.
42.Massonne, H. J. Phengite geobarometry based on the limiting assemblage with K-feldspar, phlogopite, and quartz / H. J. Massonne, W. Schreyer // Contrib. Mineral. Petrol. – 1987. – V. 96. – P. 212–224.
43.Kohn, M. J. Two new barometers for garnet amphibolites with applications to southeastern Vermont / M. J. Kohn, F. S. Spear // Am. Miner. – 2000. – V. 75. – P. 89–96.
44.Spear, F. S. NaSi-CaA1 exchange equilibrium between plagioclase and amphibole: an empirical model / F. S. Spear // Con-trib. Mineral. Petrol. – 1980. – V. 72. – 33–41.
45.Triboulet, C. The (Na-Ca) amphibole-albite-chlorite-epidote-quartz geothermobarometer in the system S-A-F-M-C-Na-H2O. 1. An empirical calibration / C. Triboulet // Journal of Metamorphic Geology. – 1992. – V. 10. – 545–556.
46.Powell, R. Optimal geothermometry and geobarometry / R. Powell, T. J. B. Holland // American Mineralogist. – 1994. – V. 79. – P. 120–133.
47.Holland, T. J. An internally consistent thermodynamic data set for phases of petrological interest / T. J. Holland, R. Powell // J. Metamorph. Geol. – 1998. – V. 16. – P. 309–343.
48.Evans, B. W. Phase relations of epidote-blueschists / B. W. Evans // Lithos. – 1990. – V. 25. – P. 3–23.
49.Maruyama, S. Blueschists and eclogites of the world and their exhumation / S. Maruyama, J.G. Liou, M. Terabayashi // Intern. Geol. Review. – 1996. – V. 38. – P. 485–594.
50.Ernst, W. G. Tectonic history of subduction zones inferred from retrograde blueschist P-T paths / W. G. Ernst // Geology. – 1988. – V. 16. – P. 1081–1084.
51.Природа и модели метаморфизма / В. В. Ревердатто [et al.] // Новосибирск: Изд-во СО РАН. – 2017. – 331 с.
52.Крылов, А. А. Геохимия, возраст протолита и метаморфизма высокобарических тектонитов Енисейского кряжа: связь с формированием палеоазиатского океана / А. А. Крылов, И. И. Лиханов // Вестн. Воронеж. гос. ун-та. – Сер.: Геология. – 2017. – № 1. – С. 49–60.
53.Лиханов, И. И. Геохимические и геохронологические свидетельства раннего этапа эволюции палеоазиатского океана на западной окраине Сибирского кратона / И. И. Лиханов, С. В. Зиновьев // Геохимия. – 2018. – Т. 56. – № 2. – С. 120–134.
54.Powell, R. Calculating phase diagrams involving solid solutions via non-linear equattions, with examples using THER-MOCALC / R. Powell, T. J. B. Holland, B. Worley // Journal of Metamorphic Geology. – 1998. – V. 16. – 577–588.
55.Holland, T. J. Mixing properties and activity-composition relationships of chlorites in the system MgO-FeO-Al2O3-SiO2-H2O / T. J. Holland, J. Baker, R. Powell // Eur. J. Mineral. – 1998. – V. 10. – P. 395–406.
56.A new thermodynamic model for clino- and orthoamphiboles in the system Na2O-CaO-FeO-MgO-Al2O3-SiO2-H2O-O / J. F. Diener [et al] // J. Metamorph. Geol. – 2007. – V. 25. – P. 631–656.
57.Green, E. An order-disorder model for omphacitic pyroxenes in the system jadeite-diopside-hedenbergite-acmite, with applications to eclogitic rocks / E. Green, T. Holland, R. Powell // Am. Mineral. – 2007. – V. 92. – P. 1181–1189.
58.Holland, T. Activity–composition relations for phases in petrological calculations: an asymmetric multicomponent formulation / T. Holland, R. Powell // Contrib. Mineral. Petrol. – 2003. – V. 145. – P. 492–501.
59.White, R. W. Progress relating to calculation of partial melting equilibria for metapelites / R. W. White, R. Powell, T. J. B. Holland // J. Metamorph. Geol. – 2007. – V. 16. – P. 511–527.
60.Holland, T. J. Mixing properties and activity-composition relationships of chlorites in the system MgO-FeO-Al2O3-SiO2-H2O / T. J. Holland, J. Baker, R. Powell // Eur. J. Mineral. – 1998. – V. 10. – P. 395–406.
61.Coggon, R. Mixing properties of phengitic micas and revised garnet-phengite thermobarometers / R. Coggon, T. J. B. Holland // J. Metamorph. Geol. – 2002. – V. 20. – P. 683–696.
62.Clarke, G. L. The lawsonite paradox: a comparison of field evidence and mineral equilibria modeling / G. L. Clarke, R. Powell, J. A. Fitzherbert // J. Metamorph. Geol. – 2006. – V. 24. – P. 715–725.
63.Wei, C. J. Eclogites from the south Tianshan, NW China: petrological characteristic and calculated mineral equilibria in the Na2O-CaO-FeO-MgO-Al2O3-SiO2-H2O system / C. J. Wei, R. Powell, L. F. Zhang // J. Metamorph. Geol. – 2003. – V. 21. – P. 163–179.
64.Тектоно-метаморфическая эволюция гаревского полиметаморфического комплекса как свидетельство проявления гренвильских событий на западной окраине Сибирского кратона / П. С. Козлов [и др.] // Геология и геофизика. – 2012. – Т. 53. – № 11. – С. 1476–1496.
65.Hymalayan tectonics explained by extrusion of a low-viscosity crustal channel coupled to focused surface denudation / C. Beaumont [et al.] // Nature. – 2001. – V. 414. – P. 738–742.
66.Ruppel, C. Pressure-temperature-time paths from two-dimensional thermal models: prograde, retrograde and inverted metamorphism / C. Ruppel, K. V. Hodges // Tectonics. – 1994. – V. 13. – P. 17–44.
67.Huerta, A. D. The effects of accretion, erosion and radiogenic heat on the metamorphic evolution of collisional orogens / A. D. Huerta, L. H. Royden, K. V. Hodges // J. Metamorph. Geol. – 1999. – V. 17. – P. 349–366.
68.Jamieson, R. A. Interaction of metamorphism, deformation and exhumation in large convergent orogens / R. A. Jamieson, C. Beaumont, M. H. Nguyen, B. Lee // J. Metamorph. Geol. – 2002. – V. 20. – P. 9–24.
69.Лиханов, И. И. Массоперенос при замещении андалузита кианитом в глиноземисто-железистых метапелитах Енисейского кряжа / И. И. Лиханов, В. В. Ревердатто // Петрология. – 2002. – Т. 10. – № 5. – С. 543–560.
70.Математическое моделирование надвига как причины формирования андалузит-кианитовой метаморфической зональности в Енисейском кряже / С. Н. Коробейников [и др.] // Доклады Академии Наук. – 2006. – Т. 408. – № 4. – С. 512–516.
71.Metamorphic evolution of high-alumina metapelites near the Panimba overthrust (Yenisei Range): mineral associations, PT-conditions and tectonic model / I. I. Likhanov [et al.] // Geologiya i Geofizika. – 2001. – V. 42. – P. 1205–1220.
72.Лиханов, И. И. Аккреционная тектоника комплексов западной окраины Сибирского кратона / И. И. Лиханов, А. Д. Ножкин, К. А. Савко // Геотектоника. – 2018. – Т. 52. – № 1. – С. 28–51.
73.Shi, Y. Two-dimensional modeling of the P-T paths of regional metamorphism in simple overthrust terranes / Y. Shi, C. Wang // Geology. – 1987. – V. 15. – P. 1048–1051.
74.Karabinos, P. Thermal structure of active thrust belts / P. Karabinos, R. Ketchman // J. Metamorph. Geol. – 1988. – V. 6. – P. 559–570.
75.Burov, E. Continental plate collision, P-T-t-z conditions and unstable vs. stable plate dynamics: insights from thermo-mechanical modeling / E. Burov, P. Yamato // Lithos. – 2008. – V. 103. – P. 178–204.
76.Faccenda, M. Deep slab hydration induced by bending related variations in tectonic pressure / M. Faccenda, T. V. Gerya, L. Burlini // Nat. Geosci. – 2009. – V. 2. – P. 790–793.
77.Li, Z. H. Influence of tectonic overpressure on P-T paths of HP-UHP rocks in continental collision zones: thermomechanical modeling / Z. H. Li, T. V. Gerya, P. Burg // J. Metamorph. Geol. – 2010. – V. 28. – P. 227–247.
78.Лиханов, И. И. Р–Т–t эволюция метаморфизма в Заангарье Енисейского кряжа: петрологические и геодинамические следствия / И. И. Лиханов, В. В. Ревердатто // Геология и геофизика. – 2014. – Т. 55. – № 3. – С. 385–416.
79.Likhanov, I. I. Neoproterozoic intraplate magmatism along the western margin of the Siberian Craton: implications for breakup of the Rodinia supercontinent / I. I. Likhanov, M. Santosh // Precambrian Research. – 2017. – V. 300. – P. 315–331.
80.Likhanov, I. I. Blueschist facies fault tectonites from the western margin of the Siberian Craton: Implications for subduction and exhumation associated with early stages of the Paleo-Asian Ocean / I. I. Likhanov, J.-L. Régnier, M. Santosh // Li-thos. – 2018. – V. 304–307. – P. 468–488.
81.Ernst, W. G. Subduction-zone metamorphism, calc-alkaline magmatism, and convergent-margin crustal evolution / W. G. Ernst // Gondwana Res. – 2010. – V. 18. – P. 8–16.
82.Whitney, D. L. Abbreviations for rock-forming minerals / D. L. Whitney, B. W. Evans // American Mineralogist. – 2010. – V. 95. – P. 185–187.
Опубликован
2018-03-28
Как цитировать
Лиханов, И. И., Крылов, А. А., & Ренье, Ж.-Л. (2018). Приразломные тектониты Енисейского кряжа. Статья 2: P-T-t-d эволюция и геодинамические модели формирования. Вестник ВГУ. Серия: Геология, (3), 5-16. https://doi.org/10.17308/geology.2018.3/1556
Раздел
Общая и региональная геология