References

gtcrust

Геодинамика и тектонофизика

Geodynamics & Tectonophysics

2078-502X

Institute of the Earth's crust of the Russian Academy of Sciences, Siberian Branch

10.5800/GT-2023-14-4-0708

gtcrust-1716

Research Article

ПАЛЕОГЕОДИНАМИКА

PALEOGEODYNAMICS

ТЕКТОНОТЕРМАЛЬНАЯ ЭВОЛЮЦИЯ ЗАГАНСКОГО КОМПЛЕКСА МЕТАМОРФИЧЕСКОГО ЯДРА ЗАБАЙКАЛЬЯ: РЕЗУЛЬТАТ ПОСТКОЛЛИЗИОННОГО РАЗРУШЕНИЯ МОНГОЛО-ОХОТСКОГО ОРОГЕНА В МЕЛУ – ПАЛЕОЦЕНЕ

TECTONOTHERMAL EVOLUTION OF THE ZAGAN METAMORPHIC CORE COMPLEX IN TRANSBAIKALIA AS A RESULT OF THE CRETACEOUS – PALEOCENE MONGOL-OKHOTSK POST-COLLISIONAL OROGEN DESTRUCTION

https://orcid.org/0000-0003-0606-2264

Буслов

М. М.

Buslov

M. M.

630090, Новосибирск, пр-т Академика Коптюга, 3

3 Academician Koptyug Ave, Novosibirsk 630090

buslov@igm.nsc.ru

https://orcid.org/0000-0002-5640-4560

Травин

А. В.

Travin

A. V.

630090, Новосибирск, пр-т Академика Коптюга, 3

3 Academician Koptyug Ave, Novosibirsk 630090

Бишаев

Ю. А.

Bishaev

Yu. A.

630090, Новосибирск, пр-т Академика Коптюга, 3

3 Academician Koptyug Ave, Novosibirsk 630090

https://orcid.org/0000-0002-9194-5506

Скляров

Е. В.

Sklyarov

E. V.

664033, Иркутск, ул. Лермонтова, 128

128 Lermontov St, Irkutsk 664033

Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО РАНРоссияSobolev Institute of Geology and Mineralogy, Siberian Branch of the Russian Academy of SciencesRussian Federation

Институт земной коры СО РАНРоссияInstitute of the Earth’s Crust, Siberian Branch of the Russian Academy of SciencesRussian Federation

2023

16082023

144708708

2023

Буслов М.М., Травин А.В., Бишаев Ю.А., Скляров Е.В.

Buslov M.M., Travin A.V., Bishaev Y.A., Sklyarov E.V.

Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.

https://www.gt-crust.ru/jour/article/view/1716

Термохронологические реконструкции Заганского комплекса метаморфического ядра проводились по образцам центральной части ядра, зоны милонитов из детачмента и нижней части покрова с использованием U/Pb датирования циркона, 40Ar/39Ar датирования амфибола и слюд, трекового датирования апатита. В тектонотермальной эволюции метаморфического ядра выделена активная фаза (тектоническая денудация) в период раннего мела (131–114 млн лет), которая продолжилась в позднем мелу – палеоцене (111–54 млн лет) пассивной фазой (эрозионная денудация). В активную фазу произошла инициация крупноамплитудного пологопадающего сброса (детачмента), которая сопровождалась сползанием пород по субпараллельным листрическим сбросам. В результате за 17 млн лет было денудировано около 7 км мощности пород со скоростью около 0.4 мм/год. В пассивную фазу за 57 млн лет было размыто около около 6 км со скоростью денудации около 0.1 мм/год. Таким образом, тектоническая экспозиция Заганского метаморфического ядра со средних уровней коры до глубин около 9 км осуществлялась в раннем мелу в результате постколлизионного растяжения Монголо-Охотского орогена. Дальнейшее охлаждение пород метаморфического ядра до глубины около 3 км происходило в позднем мелу – плиоцене в результате разрушения горного поднятия, имеющего высоту более 6 км.

Thermochronological reconstructions of the Zagan metamorphic core complex were carried out using samples from the central part of the core, mylonite zone detachment and lower nappe with U/Pb zircon dating, 40Ar/39Ar amphibole and mica dating, and apatite fission-track dating. In the tectonothermal evolution of the metamorphic core, there was distinguished an active phase (tectonic denudation) of the dome structure formation during the Early Cretaceous (131–114 Ma), which continued in the Late Cretaceous – Paleocene (111–54 Ma) in passive phase (erosive denudation). During an active phase, there was initiated a large-amplitude gently dipping normal fault (detachment), which was accompanied by tilting (sliding of rocks along subparallel listric faults). As a result, about 7 km thick rock strata underwent denudation over 17 Ma at a rate of about 0.4 mm/year. In passive phase, about 6 km thick rock strata were eroded over 57 Ma, with a denudation rate of about 0.1 mm/year. Thus, the Zagan metamorphic core complex was tectonically exposed from the mid-crust to depths of about 9 km in the Early Cretaceous as a result of post-collisional collapse of the Mongol-Okhotsk orogen. Further cooling of the rocks in the metamorphic core to depths of about 3 km occurred in the Late Cretaceous – Pliocene as a result of destruction of more than 6 km high mountains.

Монголо-Охотская орогениякомплекс метаморфических ядертермохронологиятектонотермальная эволюция

Mongol-Okhotsk orogenymetamorphic core complexthermochronologytectonothermal evolution

Авторы выражают свою искреннюю признательность рецензентам члену-корреспонденту А.А. Сорокину и доктору геолого-минералогических наук А.А. Цыганкову за предложения и замечания, позволившие значительно улучшить статью. Исследования выполнены при финансовой поддержке РНФ (геохронологические исследования, грант 22-17-00038), государственного задания ИЗК СО РАН (геологические исследования) и Правительства Российской Федерации (геологические исследования, грант 075-15-2019-1883).

The authors express their sincere gratitude to the reviewers, A.A. Sorokin, Corr. Mem., and A.A. Tsygankov, Dr. Sci. (Geol.-Min.), whose comments and suggestions have been very useful for improving the research paper. The research was supported by RSF (geochronological studies, grant 22-17-00038), state assignment for IEC SB RAS (geological studies) and Government of the Russian Federation (geological studies, grant 075-15-2019-1883).

References1

Anderson J.L., Barth A.P., Young E.D., 1988. Mid-Crustal Cretaceous Roots of Cordilleran Metamorphic Core Complexes. Geology 16 (4), 366–369. https://doi.org/10.1130/0091-7613(1988)016<0366:MCCROC>2.3.CO;2.

Бишаев Ю.А., Буслов М.М., Травин А.В. Тектонотермальная эволюция Западного Прибайкалья в позднем мелу – кайнозое по данным трекового датирования апатита // Геодинамическая эволюция литосферы Центрально-Азиатского подвижного пояса (от океана к континенту): Материалы научного совещания (18–21 октября 2022 г.). Иркутск: ИЗК СО РАН, 2022. Вып. 20. С. 27–28

Bishaev Yu.A., Buslov M.M., Travin A.V., 2022. Tectonothermal Evolution of Western Transbaikalia in the Late Cretaceous – Cenozoic Based on Apatite Fission-Track Dating. In: Geodynamic Evolution of the Lithosphere of the Central Asian Mobile Belt (from Ocean to Continent). Proceedings of Scientific Meeting (October 18–21, 2022). Iss. 20. IEC SB RAS, Irkutsk, p. 27–28 (in Russian)

Buslov M.M., 2012. Geodynamic Nature of the Baikal Rift Zone and Its Sedimentary Filling in the Cretaceous–Cenozoic: The Effect of the Far-Range Impact of the Mongolo-Okhotsk and Indo-Eurasian Collisions. Russian Geology and Geophysics 53 (9), 955–962. https://doi.org/10.1016/j.rgg.2012.07.010.

De Grave J., Buslov M.M., Van Den Haute P., 2007. Distant Effects of India-Eurasia Convergence and Mesozoic Intracontinental Deformation in Central Asia: Constraints from Apatite Fission-Track Thermochronology. Journal of Asian Earth Sciences 29 (2–3), 188–204. http://doi.org/10.1016/j.jseaes.2006.03.001.

Dobretsov N.L., Buslov M.M., Delvaux D., Berzin N.A., Ermikov V.D., 1996. Meso- and Cenozoic Tectonics of the Central Asian Mountain Belt: Effects of Lithospheric Plate Interaction and Mantle Plume. International Geology Review 38 (5), 430–466. https://doi.org/10.1080/00206819709465345.

Donskaya T.V., Gladkochub D.P., Mazukabzov A.M., Ivanov A.V., 2013. Late Paleozoic – Mesozoic Subduction-Related Magmatism at the Southern Margin of the Siberian Continent and the 150 Million-Year History of the Mongol-Okhotsk Ocean. Journal of Asian Earth Sciences 62, 79–97. https://doi.org/10.1016/j.jseaes.2012.07.023.

Donskaya T.V., Gladkochub D.P., Mazukabzov A.M., Wang T., Guo L., Rodionov N.V., Demonterova E.I., 2016. Mesozoic Granitoids in the Structure of the Bezymyannyi Metamorphic-Core Complex (Western Transbaikalia). Russian Geology and Geophysics 57 (11), 1591–1605. https://doi.org/10.1016/j.rgg.2016.10.005.

Донская Т.В., Мазукабзов А.М. Геохимия и возраст пород нижних пластин Бутулийн-Нурского и Заганского комплексов метаморфических ядер (Северная Монголия – Западное Забайкалье) // Геодинамика и тектонофизика. 2014. Т. 5. № 3. С. 683–701 https://doi.org/10.5800/GT-2014-5-3-0149.

Donskaya T.V., Mazukabzov A.M., 2014. The Geochemistry and Ages of Rocks in the Footwall of the Butuliyn-Nur and Zagan Metamorphic Core Complexes (North Mongolia – Western Transbaikalia). Geodynamics & Tectonophysics 5 (3), 683–701 (in Russian)

Donskaya T.V., Windley B.F., Mazukabzov A.M., Kröner A., Sklyarov E.V., Gladkochub D.P., Ponomarchuk V.A., Badarch G., Reichow M.K., Hegner E., 2008. Age and Evolution of Late Mesozoic Metamorphic Core Complexes in Southern Siberia and Northern Mongolia. Journal of the Geological Society 165 (1), 405–421. http://doi.org/10.1144/0016-76492006-162.

Hodges K.V., 2004. Geochronology and Thermochronology in Orogenic Systems. In: H.D. Holland, K.K. Turekian (Eds), Treatise on Geochemistry. Vol. 3. Elsevier, p. 263–292. https://doi.org/10.1016/B0-08-043751-6/03024-3.

Jolivet M., De Boisgrollier T., Petit C., Fournier M., Sankov V.A., Ringenbach J.-C., Byzov L., Miroshnichenko A.I., Kovalenko S.N., Anisimova S.V., 2009. How Old Is the Baikal Rift Zone? Insight from Apatite Fission Track Thermochronology. Tectonics 28 (3). http://doi.org/10.1029/2008TC002404.

Kuzmin M.I., Yarmolyuk V.V., Kravchinsky V.A., 2010. Phanerozoic Hot Spot Traces and Paleogeographic Reconstructions of the Siberian Continent Based on Interaction with the African Large Low Shear Velocity Province. Earth-Science Reviews 102 (1–2), 29–59. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2010.06.004.

Lister G.S., Baldwin S.L., 1993. Plutonism and Origin of Metamorphic Core Complexes. Geology 21 (7), 607–610. https://doi.org/10.1130/0091-7613(1993)021<0607:PATOOM>2.3.CO;2.

Mazukabzov A.M., Donskaya T.V., Gladkochub D.P., Sklyarov E.V., Ponomarchuk V.A., Sal’nikova E.B., 2006. Structure and Age of the Metamorphic Core Complex of the Burgutui Ridge (Southwestern Transbaikal Region). Doklady Earth Sciences 407, 179–183. https://doi.org/10.1134/S1028334X06020048.

Мазукабзов А.М., Скляров Е.В., Донская Т.В., Гладкочуб Д.П., Федоровский В.С. Комплексы метаморфических ядер Забайкалья: обзор // Геодинамика и тектонофизика. 2011. Т. 2. № 2. С. 95–125 https://doi.org/10.5800/GT-2011-2-2-0036.

Mazukabzov A.M., Sklyarov E.V., Donskaya T.V., Gladkochub D.P., Fedorovsky V.S., 2011. Metamorphic Core Complex of the Transbaikalia: Review. Geodynamics & Tectonophysics 2 (2), 95–125 (in Russian)

Parfenov L.M., Popeko L.I., Tomurtogoo O., 2001. Problems of Tectonics of the Mongol‐Okhotsk Orogenic Belt. Geology of the Pacific Ocean 16 (5), 797–830.

Шевченко Б.Ф., Попеко Л.И., Диденко А.Н. Тектоника и эволюция литосферы восточной части Монголо-Охотского орогенного пояса // Геодинамика и тектонофизика. 2014. Т. 5. № 3. С. 667–682 https://doi.org/10.5800/GT-2014-5-3-0148.

Shevchenko B.F., Popeko L.I., Didenko A.N., 2014. Tectonics and Evolution of the Lithosphere of the Eastern Fragment of the Mongol-Okhotsk Orogenic Belt. Geodynamics & Tectonophysics 5 (3), 667–682 (in Russian)

Скляров Е.В., Мазукабзов А.М., Донская Т.В., Доронина Н.А., Шафеев А.А. Комплекс метаморфического ядра Заганского хребта (Забайкалье) // Доклады АН. 1994. Т. 339. № 1. С. 83–86

Sklyarov E.V., Mazukabzov A.M., Donskaya T.V., Doronina N.A., Shafeev A.A., 1994. Complex of the Metamorphic Core of the Zagan Ridge (Transbaikalia). Doklady Earth Science 339 (1), 83–86 (in Russian)

Скляров Е.В., Мазукабзов А.М., Мельников А.И. Комплексы метаморфических ядер кордильерского типа. Новосибирск: Изд-во НИЦ ОИГГМ СО РАН, 1997. 182 с.

Sklyarov E.V., Mazukabzov A.M., Melnikov A.I., 1997. Metamorphic Core Complexes of the Cordilleran Type. Publishing House of SPC UIGGM SB RAS, Novosibirsk, 182 p. (in Russian)

Sorokin A.A., Zaika V.A., Kadashnikova A.Yu., Ponomarchuk V.A., Travin A.V., Ponomarchuk V.A., Buchko I.V., 2022. Mesozoic Thermal Events and Related Gold Mineralization in the Eastern Mongol-Okhotsk Orogenic Belt: Constraints from Regional Geology and 40Ar/39Ar Dating. International Geology Review 65 (9), 1476–1499. https://doi.org/10.1080/00206814.2022.2092781.

Sorokin A.A., Zaika V.A., Kovach V.P., Kotov A.B., Xu W., Yang H., 2020. Timing of Closure of the Eastern Mongol‐Okhotsk Ocean: Constraints from U‐Pb and Hf Isotopic Data of Detrital Zircons from Metasediments along the Dzhagdy Transect. Gondwana Research 81, 58–78. https://doi.org/10.1016/j.gr.2019.11.009.

Tomurtogoo O., Windley B.F., Kröner A., Badarch G., Liu D.Y., 2005. Zircon Age and Occurrence of the Adaatsag Ophiolite and Muron Shear Zone, Central Mongolia: Constraints on the Evolution of the Mongol-Okhotsk Ocean, Suture and Orogen. Journal of the Geological Society 162, 125–134. https://doi.org/10.1144/0016-764903-146.

Travin A.V., 2016. Thermochronology of Early Paleozoic Collisional and Subduction-Collisional Structures of Central Asia. Russian Geology and Geophysics 57 (3), 434–450. https://doi.org/10.1016/j.rgg.2016.03.006.

Travin A.V., Buslov M.M., Bishaev Yu.A., Tsygankov A.A., 2022. Thermochronology of the Angara-Vitim Granitoid Batholith as an Evolution Record of the Mongol-Okhotsk Orogen. Doklady Earth Sciences 507 (S3), S396–S399. https://doi.org/10.1134/S1028334X22601687.

Tsygankov A.A., Burmakina G.N., Khubanov V.B., Buyantuev M.D., 2017. Geodynamics of Late Paleozoic Batholith Forming Processes in Western Transbaikalia. Petrology 25, 396–418. https://doi.org/10.1134/S0869591117030043.

Wang T., Guo L., Zheng Y., Donskaya T., Gladkochub D., Zeng L., Li J., Wang Y., Mazukabzov A., 2012. Timing and Processes of Late Mesozoic Mid-Lower-Crustal Extension in Continental NE Asia and Implications for the Tectonic Setting of the Destruction of the North China Craton: Mainly Constrained by Zircon U-Pb Ages from Metamorphic Core Complexes. Lithos 154, 315–345. https://doi.org/10.1016/j.lithos.2012.07.020.

Wang T., Zheng Y., Zhang J., Zeng L., Donskaya T., Guo L., Li J., 2011. Pattern and Kinematic Polarity of Late Mesozoic Extension in Continental NE Asia: Perspectives from Metamorphic Core Complexes. Tectonics 30 (6), TC6007. https://doi.org/10.1029/2011TC002896.

Warr L.N., 2021. IMA–CNMNC Approved Mineral Symbols. Mineralogical Magazine 85 (3), 291‒320. https://doi.org/10.1180/mgm.2021.43.

Wernicke B., 1981. Low-Angle Normal Faults in the Basin and Range Province: Nappe Tectonics in Extended Orogen. Nature 291, 645–648. https://doi.org/10.1038/291645a0.

Yarmolyuk V.V., Kovalenko V.I., Sal’nikova E.B., Budnikov S.V., Kovach V.P., Kotov A.B., Ponomarchuk V.A., 2002. Tectonomagmatic Zoning, Magma Sources, and Geodynamics of the Early Mesozoic Mongolia–Transbaikal Province. Geotectonics 36 (4), 293–311.

Зоненшайн Л.П., Кузьмин М.И., Натапов Л.М. Тектоника литосферных плит территории СССР. Кн. 1. М.: Недра, 1990. 328 с.

Zonenshain L.P., Kuzmin M.I., Natapov L.M., 1990. Tectonics of Lithospheric Plates of the USSR. Book 1. Nedra, Moscow, 328 p. (in Russian)

Zorin Yu.A., 1999. Geodynamics of the Western Part of the Mongolia–Okhotsk Collisional Belt, Trans-Baikal Region (Russia) and Mongolia. Tectonophysics 306 (1), 33–56. https://doi.org/10.1016/S0040-1951(99)00042-6.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.