Overturned Eocene – Lower Pliocene alluvial stratum on the southern coast of Lake Baikal and its neotectonic significance

The study is focused on a section of sediments exposed on the right bank of Mishikha River, Russia. These sediments have a wide range of ages, from the Eocene to the Lower Pliocene. The stratigraphic subdivision of the section is based on the lithogeochemical data and X-ray phase analysis of the mineral compositions. The particle-size analysis shows the alluvial origin of the deposits. Their ages are constrained by spore-pollen spectra in three palynozones: I – Eocene – Oligocene, II – Early – Middle Miocene (subzone a – Tsuga, Picea in the lower part, and Quercus, Taxodiaceae, Momipites, Carya in the upper part; subzone b – Fagus, Quercus, Tsuga), and III – the Late Miocene – beginning of the Pliocene (subzone ν – Ulmus, Juglans, Carya; subzone g – Carya, Alnus). The section shows a combination of normal and overturned sedimentary layers. The tectonic displacement of the block with its flip was accompanied by the entry into contact of the unlithified Pliocene sediments with a rigid bed and the development of a landslide. The lower age limit of deformations is constrained from the youngest (beginning of the Pliocene) spore and pollen spectrum extracted from deformed layers. It is suggested that the overturned layers result from strike-slip deformations of the sediments at the beginning of the late orogenic stage of the Baikal rift development. The regional correlations of the sedimentary strata give grounds to conclude that the Mishikha section is characteristic of alluvial sedimentation that dominated at the eastern end of the Tankhoi tectonic step (Mishikha-Klyuevka paleovalley), in contrast to the Tankhoi block in the central part of the step, wherein a thick Lower Miocene stratum of swampy-oxbow sediments accumulated. The stratons of the Mishikha section correlate with sedimentary units detected by drilling in the Selenga delta at the central part of the South Baikal basin.

1. Al Hamoud A., Rasskazov S.V., Chuvashova I.S., Tregub T.F., Volkov M.A., Kulagina N.V., Kolomiets V.L., Budaev R.T., 2019. Temporal Compositional Variations of Cenozoic Sediments on the Tankhoi Tectonic Step, the Southern Baikal. The Bulletin of Irkutsk State University, Earth Sciences Series 30, 108–129 (in Russian) [Аль Хамуд А., Рассказов С.В., Чувашова И.С., Трегуб Т.Ф., Волков М.А., Кулагина Н.В., Коломиец В.Л., Будаев Р.Ц. Временные вариации состава кайнозойских отложений на Танхойской тектонической ступени Южного Байкала // Известия ИГУ. Серия Науки о Земле. 2019. Т. 30. С. 108–129]. https://doi.org/10.26516/2073-3402.2019.30.108.

2. Bolotnikova M.D., 1979. Spore-Pollen Complexes of Tertiary Deposits of the Western Coast of the Sea of Japan. Nauka, Moscow, 194 p. (in Russian) [Болотникова М.Д. Спорово-пыльцевые комплексы третичных отложений западного побережья Японского моря. М.: Наука, 1979. 194 с.].

3. Brown G. (Ed.), 1965. The X-Ray Identification and Crystal Structures of Clay Minerals. Mir Publishing House, Moscow, 599 p. (in Russian) [Рентгеновские методы изучения и структуры глинистых минералов / Ред. Г. Браун. М: Изд-во «Мир», 1965. 599 с.].

4. Chuvashova I.S., Hassan A., Al Hamoud A., Kovalenko S.N., Rudneva N.A., Rasskazov S.V., 2019. From the Selenga-Vitim Downwarp to the Vitim Plateau: Cenozoic Sedimentation and Volcanism. The Bulletin of Irkutsk State University. Series Earth Sciences 27, 138–153 (in Russian) [Чувашова И.С., Хассан А., Аль Хамуд А., Коваленко С.Н., Руднева Н.А., Рассказов С.В. Переход от Селенгино-Витимского прогиба к Витимскому плоскогорью: кайнозойское осадконакопление и вулканизм // Известия ИГУ. Серия Науки о Земле. 2019. Т. 27. С. 138–153]. https://doi.org/10.26516/2073-3402.2019.27.138.

5. Florensov N.A., 1968. Baikal Rift Zone and Some Problems of Its Study. In: Baikal Rift. Nauka, Moscow, 40–56 (in Russian) [Флоренсов Н.А. Байкальская рифтовая зона и некоторые задачи ее изучения // Байкальский рифт. М.: Наука, 1968. C. 40–56].

6. Hubbard C.R., Snyder R.L., 1988. RIR – Measurement and Use in Quantitative XRD. Cambridge University Press 3 (2), 74–77. https://doi.org/10.1017/S0885715600013257.

7. Kolomiets V.L., 1998. Reconstructions of Paleostream Parameters from Fossil Sediments. Bulletin of the Buryat University. Series 3: Geography, Geology 2, 92–100 (in Russian) [Коломиец В.Л. Реконструкции параметров палеопотоков по ископаемым осадкам // Вестник Бурятского университета. Серия 3: география, геология. 1998. № 2. С. 92–100].

8. Logatchev N.A., 1958. Cenozoic Continental Deposits in Basins of the Baikal Type. Bulletin of the USSR Academy of Sciences. Geological Series 4, 18–29 (in Russian) [Логачев Н.А. Кайнозойские континентальные отложения впадин байкальского типа // Известия АН СССР. Серия геологическая. 1958. № 4. С. 18–29].

9. Logatchev N.A., 1974. The Sayan-Baikal and Stanovoe Highlands. In: N.A. Florensov, Highlands of Pribaikalie and Transbaikalia. Nauka, Moscow, 16–162 (in Russian) [Логачев Н.А. Саяно Баукальское становое нагорье // Нагорья Прибайкалья и Забайкалья / Ред. Н.А. Флоренсов. М.: Наука, 1974. С. 16–162].

10. Logatchev N.A., 2003. History and Geodynamics of the Baikal Rift. Russian Geology and Geophysics 4 (5), 391–406 (in Russian) [Логачев Н.А. История и геодинамика Байкальского рифта // Геология и геофизика. 2003. Т. 44. № 5. С. 391–406].

11. Logatchev N.A., Brandt I.S., Rasskazov S.V., Ivanov A.V., Brandt S.B., Konev A.A., Ilyasova A.M., 2002. K−Ar Dating of the Paleocene Weathering Crust in the Baikal Region. Doklady Earth Sciences 385А (6), 648–650.

12. Logatchev N.A., Lomonosova T.K., Klimanova V.M., 1964. Cenozoic Sediments of the Irkutsk Amphitheater. Nauka, Moscow, 195 p. (in Russian) [Логачев Н.А., Ломоносова Т.К., Климанова В.М. Кайнозойские отложения Иркутского амфитеатра. М.: Наука, 1964. 195 с.].

13. Mashchuk I.M., Akulov N.I., 2012. Oligocene Deposits of the Baikal Rift Valley. Russian Geology and Geophysics 53 (4), 356–366 https://doi.org/10.1016/j.rgg.2012.02.012.

14. Mats V.D., 1985. New Data on Stratigraphy of the Miocene and Pliocene Deposits in the Southern Baikal. In: Issues of Geology and Paleogeography of Siberia and the Far East. ISU Publishing House, Irkutsk, 36–53 (in Russian) [Мац В.Д. Новые данные по стратиграфии миоценовых и плиоценовых отложений на юге Байкала // Вопросы геологии и палеогеографии Сибири и Дальнего Востока. Иркутск: Изд-во ИГУ, 1985. С. 36–53].

15. Mats V.D., 2015. The Baikal Rift: Pliocene (Miocene) – Quaternary Episode or Product of Extended Development since the Late Cretaceous under Various Tectonic Factors. A Review. Geodynamics & Tectonophysics 6 (4), 467–489 (in Russian) [Мац В.Д. Байкальский рифт: плиоцен (миоцен) – четвертичный эпизод или продукт длительного развития с позднего мела под воздействием различных тектонических факторов. Обзор представлений // Геодинамика и тектонофизика. 2015. Т. 6. № 4. С. 467–489]. https://doi.org/10.5800/GT-2015-6-4-0190.

16. Mats V.D., Ufimtsev G.F., Mandelbaum M.M., Alakshin A.M., Pospeev A.V., Shimaraev M.N., Khlystov O.M., 2001. The Cenozoic Baikal Rift Basin: Its Structure and Geological History. GEO, Novosibirsk, 252 p. (in Russian) [Мац В.Д., Уфимцев Г.Ф., Мандельбаум М.М., Алакшин А.М., Поспеев А.В., Шимараев М.Н., Хлыстов О.М. Кайнозой Байкальской рифтовой впадины: строение и геологическая история. Новосибирск: ГЕО, 2001. 252 с.].

17. Mazilov V.N., Lomonosova T.K., Klimanova V.M., Kashaeva G.M., Ershov R.I., Semenova G.O., 1972. Lithology of Tertiary Sediments in Basins of the Southwestern Baikal Rift Zone. Nauka, Moscow, 120 p. (in Russian) [Мазилов В.Н., Ломоносова Т.К., Климанова В.М., Кашаева Г.М., Ершов Р.И., Семенова Г.О. Литология третичных отложений впадин юго-западной части Байкальской рифтовой зоны. Москва: Наука, 1972. 120 с.]

18. Pavlov S.F., Kashik S.A., Lomonosova T.K., Klimanova V.M., 1976. Cenozoic Weathering Crusts and Sedimentary Formations of the Western Baikal Region. Nauka, Novosibirsk, 160 p. (in Russian) [Павлов С.Ф., Кашик С.А., Ломоносова Т.К., Климанова В.М. Кайнозойские коры выветривания и осадочные формации Западного Прибайкалья. Новосибирск: Наука, 1976. 160 с.].

19. Rasskazov S.V., Lyamina N.A., Chernyaeva G.P., Luzina I.V., Rudnev A.F., Rezanov I.N., 2007. Cenozoic Stratigraphy of the Vitim Plateau: Phenomenon of Long Rifting in the South of East Siberia. GEO, Novosibirsk, 193 p. (in Russian) [Рассказов С.В., Лямина Н.А., Черняева Г.П., Лузина И.В., Руднев А.Ф., Резанов И.Н. Стратиграфия кайнозоя Витимского плоскогорья: феномен длительного рифтогенеза на юге Восточной Сибири. Новосибирск: ГЕО, 2007. 193 с.].

20. Rasskazov S.V., Lyamina N.А., Luzina I.V., Chernyaeva G.P., Chuvashova I.S., Usol’tseva М.V., 2014. Sediments in the Tertiary Tankhoi Field, South Baikal Basin: Stratigraphy, Correlation and Structural Transformations in the Baikal Region. Geodynamics & Tectonophysics 5 (4), 993–1032 (in Russian) [Рассказов С.В., Лямина Н.А., Лузина И.В., Черняева Г.П., Чувашова И.С., Усольцева М.В. Отложения Танхойского третичного поля, Южно-Байкальская впадина: стратиграфия, корреляции и структурные перестройки в Байкальском регионе // Geodynamics & Tectonophysics. 2014. Т. 5. № 4. С. 993–1032]. https://doi.org/10.5800/GT-2014-5-4-0165.

21. Tomskaya A.I., 1981. Cenozoic Palynology of Yakutia. Nauka, Novosibirsk, 221 p. (in Russian) [Томская А.И. Палинология кайнозоя Якутии. Новосибирск: Наука, 1981. 221 с.].

22. Zamaraev S.M., Samsonov V.V., 1959. Geology and Petroleum Potential of the Selenga Depression. In: Geology and Petroleum Potential of East Siberia. Gostoptekhizdat, Moscow, 456–474 (in Russian) [Замараев С.М., Самсонов В.В. Геологическое строение и нефтегазоносность Селенгинской депрессии // Геология и нефтегазоносность Восточной Сибири. М.: Гостоптехиздат, 1959. С. 456–474].