МЕХАНИЗМ КАЙНОЗОЙСКОГО БАЙКАЛЬСКОГО РИФТОГЕНЕЗА ПО СЕЙСМИЧЕСКИМ ДАННЫМ О ГЛУБИННОМ СТРОЕНИИ Мордвинова В.В. Институт земной коры СО РАН, Иркутск. - презентация

1 МЕХАНИЗМ КАЙНОЗОЙСКОГО БАЙКАЛЬСКОГО РИФТОГЕНЕЗА ПО СЕЙСМИЧЕСКИМ ДАННЫМ О ГЛУБИННОМ СТРОЕНИИ Мордвинова В.В. Институт земной коры СО РАН, Иркутск

2 НАИБОЛЕЕ ИЗВЕСТНЫЕ ГИПОТЕЗЫ БАЙКАЛЬСКОГО РИФТОГЕНЕЗА: - Астеносферный диапиризм ( Зорин, 1971; 1977; Зорин и др., 1984; Logatchev, Zorin, 1991; Логачев, 1999 ) Механизм воздействия долгоживущего плюма, Zorin et al., 2003 ) - Коллизия Индостана и Евразии (Molnar, Tapponnier, 1975; Зоненшайн, Савостин, 1979; Zonenshain, Savostin, 1981; Хаин, 1990); - Эволюция флюидного режима (Артюшков и др., 1990).

3 В ДОКЛАДЕ: 1. Анализ комплекса сейсмических моделей. 2. Сведения о движении древних плит Евразии в юго-восточном направлении. 3. В качестве геодинамического вывода предлагается сценарий Байкальского горо- и рифтообразования.

4 Горизонтальные сечения мультимодальной поверхностно- волновой томографии ( Priestley, K. &McKenzie, D., 2006 ). Аномалии в мантии рассчитаны в % относительно стандартного скоростного разреза PREM.

5 Вертикальные сечения томографической модели ( Priestley et al., 2006 ) Ниж- неан- гарск Сибир платф. Западно- Сиб. плита Вост-Евр. платф. Aмур. плита Гоби- Алтай Хубсугул Тибет Япония Впадина Сoнг- лиао Сев. Ледов. океан Сибирская платф. Гима- лаи Индийс океан Сибир платф. Забайкалье Хангай Гоби- Алтай Гималаи Тибет Индийс щит Тарим Индийс океан Хангай Вывод: верхняя мантия везде относительно низкоскоростная кроме областей древних кратонов и современных и древних субдукционных плит – слэбов. Север Байкальской впадины, Верхне- Ангарская впадина и Северомуйский хребет расположены на Сибирском кратоне.

6 Томография вдоль простирания БРС показывает, что центр и северо-восток системы рифтов расположены над окраиной Сибирского кратона с мощной (100–200 км) высокоскоростной литосферой, юго-западный фланг рифтовой системы соответствует зоне низкой скорости в коре и верхней мантии. Низкоскоростная зона особенно хорошо локализована вдоль профиля PASSCAL. Близповерхностная интенсивная часть низкоскоростной аномалии совпадает не с Байкальской впадиной, а с южными отрогами Хамар-Дабан. Tomography along the BRZ along the profile PASSCAL_1992 along the profile MOBAL_2003 (Мордвинова и др., 2009) Выполненное нами моделирование ограничено региональной системой станций.

7 Vs -разрез по SV- функциям приемника вдоль профиля PASSCAL с пересечением оз. Байкал ( Мордвинова, Артемьев, 2010 ) Градиентность коро-мантийного перехода указывает на потерю жесткости нижней части коры из-за флюидизации из-под кратона или расплавов в деструктуризованной шовной зоне на границе Сибирского кратона.

8 Сл. 8 Примеры моделей такой шовной зоны, выполненных различными методами. В глубинном строении под Байкалом выявлена асимметрия. Это видно в области для Южного Байкала на нашей телесейсмической Р-томографии; в модели Петит и Девершера для Центрального Байкала, построенной на основании геологических и гравиметрических данных, и в нашей детальной модели ,% dVp/Vp астеносфера Л и т о с ф е р а астеносфера А с т е н о с ф е р а Мордвинова, Артемьев,2010

9 Непротиворечивость моделей, выполненных различными методами, подтверждает их надежность и дает возможность перейти к геодинамической интерпретации полученных результатов.

10 Вертикальное сечение А-А томографической модели ( Priestley et al., 2006 ) Н-АСПЗСПВЕПAПAПЯпония Basin Songliao GPS-velocities с ж а т и ерастяжение

11 ИМЕЕМ: (1) главная впадина Байкальский рифтовой системы и ее восточные и юго-восточные высокие хребты расположены преимущественно над прочной и довольно мощной литосферой окраины Сибирского кратона, а отроги хребтов – над местом контакта кратона с областью пластичной мантии; (2) к поздней перми сложилась и в основном сохраняется конфигурация плит Евразии (Pisarevsky et al., 2006); (3) кайнозойская тектоническая обстановка на периферии Евразии способствует движению «состава» трех древних мощных плит в ЮВ направлении На этом основании можно предположить коллизионный сценарий Байкальского горообразования и отстающего по времени пассивного рифтогенеза. Основная роль в сценарии принадлежит южному выступу Сибирского кратона, оказывающему непосредственное давление на пластичную мантию юго-востока.

12 Сценарий горо- и рифтообразования в результате коллизии «Сибирский кратон – подвижный пояс»: (Использованы элементы моделей Sloan et al., 2011 c изменениями) I. Область с низкой скоростью и плот- ностью в силу боль- шей плавучести возвышается над высокоскоростным и прочным кратоном. II. При надвига- нии кратона слабое плато « стекает » под действием гравитации на прочный кратон. III. При дальней- шем перемеще- нии фронта колли- зии к ЮВ, из-за сил сцепления в среде территория сфор- мировавшихся гор испытывает растяжение. IV. Современное состояние: Перед фронтом коллизии растут горы и возможен плутонический магматизм. В тылу коллизии про- должается растяжение, растет ширина впадин.

13 СЗ ЮВ СТАДИЯ IV СТАДИЯ III Отчасти сценарий соответствует модели континентального рифтогенеза Б.П. Вернике (Wernike, 1985) Продвижение на ЮВ идет, возможно, рывками. При Vср=10 мм/год за 30 млн лет мог сформироваться существующий горно- рифтовый рельеф.

14 График Состояния БРЗ в мезозое – кайнозое Согласно анализу результатов геологических и тектонофизических исследований Н.А.Флоренсова, И.В. Гордиенко, В.В. Ярмолюка, С.М. Замараева, А.М. Мазукабзова, Н.А.Логачева, С.И Шермана,К.Г.Леви, В.В.Ружича,В.Д.Маца, Е.В.Склярова, Г.Ф.Уфимцева и др. Впадины Байкальской рифтовой зоны являются структурами древнего заложения, которое произошло, по крайней мере в мезозое, в течение длительных эпох возможного растяжения (рассеянный рифтогенез). Для запуска коллизионного механизма развития БРЗ был необходим существенный этап сжатия. Им мог стать период сжатия 215–190 млн лет назад, в соответствии с рассматриваемым подходом сменившийся позже СЗ-ЮВ растяжением того же направления, продолжавшимся около 40 млн лет. После нового цикла «сжатие– растяжение» с наиболее мощным излиянием базальтов наступил длительный период покоя. В это время если и было растяжение, то только за счет общего опускания поверхности. Новый период активизации движения мог начаться в середине кайнозоя по той же коллизионной схеме «сжатие, вызывающее растяжение в тылу коллизии». - растяжение- сжатие

15 Конторович и др., 1999 Топография, механизмы и глубины очагов землетрясений ( Sloan et al., 2011 ) Байкало-Муйский

16 Molnar and Tapponnier, 1975 : Теоретическая схема для объяснения механизма пассивного рифтогенеза Шанси - действие индентера на более пластичную среду: (Hill, 1959 – Математич. теория пластичности; Backofen, Процессы деформ )

17 ЗАКЛЮЧЕНИЕ Комплекс современных данных свидетельствует, что причиной кайнозойского Байкальского рифтогенеза является не влияние плюма или подъем астеносферы, не удаленная Индо-Азиатская коллизия, а местное взаимодействие плит. Индентором в данной коллизии, является мощный и прочный докембрийский Сибирский кратон. Воздействие наклонной окраины Сибирского кратона при его продвижении в юго-восточном направлении на более молодые тектонические области, приток флюидов из-под кратона привели к деформации пластичной мантии и вынужденным сдвигам слабой земной коры в их пределах, что обусловило Байкальское горообразование и отстающий от него по времени рифтогенез.

18

19

20

21