МОДЕЛИ ФОРМИРОВАНИЯ ПОЛИФАЗНЫХ ГАББРО-МОНЦОДИОРИТОВЫХ МАССИВОВ ЗАПАДНОГО САНГИЛЕНА В КОЛЛИЗИОННОЙ И ТРАСФОРМНО-СДВИГОВОЙ ОБСТАНОВКЕ

Разработана модель формирования интрузий коллизионного этапа 525–490 млн лет и модель магматизма трансформно-сдвигового этапа 465–440 млн лет в пределах Мугур-Чинчилигского и Эрзин-Нарынского блоков Западного Сангилена (Тува) для описания процесса коромантийного взаимодействия. Модельные эксперименты подтверждают петрологические данные о наличии многоуровневых камер при образовании Правотарлашкинского и Башкымугурского массивов. Предложенная модель описывает миграцию мантийных магм над головой мантийного плюма на коллизионном этапе и предполагает подъем магм по проницаемой тектонической зоне в мантийной литосфере и коре на трансформно-сдвиговом этапе. Результаты моделирования позволяют установить, что материал из магматического очага может достигать глубины вплоть до уровня верхней коры в соотношении объемной доли габброидов к диоритам от 1 : 2 до 3 : 4 и дополнительно привнести около 5 % объемной доли нижнекорового вещества.

Рассчитаны физические параметры исходных магм (вязкость, температура солидуса и ликвидуса, степень плавления в зависимости от температуры и состава, изменение плотности) с учетом реальных геохимических характеристик магматических пород из полифазных массивов Западного Сангилена.

1. ANSYS Fluent Theory Guide, 2013. Release 15.0. ANSYS Inc., USA, 779 p.

2. Azimov P.Y., Kozakov I.K., Glebovitsky V.A., 2018. Early Paleozoic UHT/LP Metamorphism in the Sangilen Block of the Tuvino-Mongolian Massif. Doklady Earth Sciences 479, 295–299. https://doi.org/10.1134/S1028334X18030145.

3. Babichev A.V., Polyansky O.P., Korobeynikov S.N., Reverdatto V.V., 2014. Mathematical Modeling of Magma Fracturing and Dike Formation. Doklady Earth Sciences 458, 1298–1301. https://doi.org/10.1134/S1028334X14100262.

4. Bea F., 2012. The Sources of Energy for Crustal Melting and the Geochemistry of Heat-Producing Elements. Lithos 153, 278–291. https://doi.org/10.1016/j.lithos.2012.01.017.

5. Burmakina G.N., Tsygankov A.A., 2013. Mafic Microgranular Enclaves in Late Paleozoic Granitoids in the Burgasy Quartz Syenite Massif, Western Transbaikalia: Composition and Petrogenesis. Petrology 21, 280–303. https://doi.org/10.1134/S086959111303003X.

6. Carter N.L., Tsenn M.C., 1987. Flow Properties of Continental Lithosphere. Tectonophysics 136 (1–2), 27–63. https://doi.org/10.1016/0040-1951(87)90333-7.

7. Chopra P.N., Patterson M.S., 1984. The Role of Water in the Deformation of Dunite. Journal of Geophysical Research: Solid Earth 89 (В9), 7861–7876. https://doi.org/10.1029/JB089iB09p07861.

8. Cruden A.R., Weinberg R.F., 2018. Mechanisms of Magma Transport and Storage in the Lower and Middle Crust – Magma Segregation, Ascent and Emplacement. In: S. Burchardt (Ed.), Volcanic and Igneous Plumbing Systems. Understanding Magma Transport, Storage, Evolution in the Earth’s Crust. Elsevier, p. 13–53. http://doi.org/10.1016/B978-0-12-809749-6.00002-9.

9. Droop G.T.R., Brodie K.H., 2012. Anatectic Melt Volumes in the Thermal Aureole of the Etive Complex, Scotland: The Roles of Fluid-Present and Fluid-Absent Melting. Journal of Metamorphic Geology 30 (8), 843–864. https://doi.org/10.1111/j.1525-1314.2012.01001.x.

10. Egorova V.V., Volkova N.I., Shelepaev R.A., Izokh A.E., 2006. The Lithosphere beneath the Sangilen Plateau, Siberia: Evidence from Peridotite, Pyroxenite and Gabbro Xenoliths from Alkaline Basalts. Mineralogy and Petrology 88, 419–441. https://doi.org/10.1007/s00710-006-0121-0.

11. Федоровский В.С., Владимиров А.Г., Хаин Е.В., Каргополов С.А., Гибшер А.С., Изох А.Э. Тектоника, метаморфизм и магматизм коллизионных зон каледонид Центральной Азии // Геотектоника. 1995. Т. 29. № 3. С. 3–22.

12. Ghiorso M.S., Gualda G.A.R., 2015. An H2O-CO2 Mixed Fluid Saturation Model Compatible with Rhyolite-MELTS. Contributions to Mineralogy and Petrology 169, 53. https://doi.org/10.1007/s00410-015-1141-8.

13. Gibsher A.A., Malkovets V.G., Travin A.V., Sharygin V.V., Belousova E.A., Konc Z., 2012. The Age of Camptonite Dikes of the Agardag Alkali-Basalt Complex (Western Sangilen): Results of Ar/Ar and U/Pb Dating. Russian Geology and Geophysics 53 (8), 763–775. https://doi.org/10.1016/j.rgg.2012.06.004.

14. Гибшер А.С., Гибшер А.А., Мальковец В.Г., Шелепаев Р.А., Терлеев А.А., Сухоруков В.П., Руднев С.Н. Природа и возраст высокобарического (кианитового) метаморфизма Западного Сангилена (Юго-Восточная Тува) // Геодинамические обстановки и термодинамические условия регионального метаморфизма в докембрии и фанерозое: Материалы V Российской конференции по проблемам геологии и геодинамики докембрия (24–26 октября 2017 г.). СПб.: ИГГД РАН, 2017. С. 52–53.

15. Gualda G.A.R., Ghiorso M.S., Lemons R.V., Carley T.L., 2012. Rhyolite-MELTS: A Modified Calibration of MELTS Optimized for Silica-Rich, Fluid-Bearing Magmatic Systems. Journal of Petrology 53 (5), 875–890. https://doi.org/10.1093/petrology/egr080.

16. Huppert H.E., Sparks R.S.J., 1988. The Generation of Granitic Magmas by Intrusion of Basalt into Continental Crust. Journal of Petrology 29 (3), 599–624. https://doi.org/10.1093/petrology/29.3.599.

17. Изох А.Э., Каргополов С.А., Шелепаев Р.А., Травин А.В., Егорова В.В. Базитовый магматизм кембро-ордовикского этапа Алтае-Саянской складчатой области и связь с ним метаморфизма высоких температур и низких давлений // Актуальные вопросы геологии и минерагении юга Сибири: Материалы научно-практической конференции (31 октября – 2 ноября 2001 г., пос. Елань Новокузнецкого района, Кемеровской области). Новосибирск: Изд-во ИГиЛ СО РАН, 2001. С. 68–72.

18. Каргополов С.А. Метаморфизм мугурского зонального комплекса (Юго-Восточная Тува) // Геология и геофизика. 1991. Т. 32. № 3. С. 109–119.

19. Каргополов С.А. Малоглубинные гранулиты Западного Сангилена (Юго-Восточная Тува): Дис. ... канд. геол.-мин. наук. Новосибирск, 1997. 272 с.

20. Karmysheva I.V., Vladimirov V.G., Shelepaev R.A., Rudnev S.N., Yakovlev V.A., Semenova D.V., 2019. Bayan-Kol Gabbro-Granite Association (Western Sangilen, Southeastern Tuva): Composition, Age Boundaries, and Tectonic and Geodynamic Settings. Russian Geology and Geophysics 60 (7), 720–734. https://doi.org/10.15372/RGG2019065.

21. Кармышева И.В., Владимиров В.Г., Владимиров А.Г., Шелепаев Р.А., Яковлев В.А., Васюкова Е.А. Тектоническая позиция минглинг-даек в аккреционно-коллизионной системе ранних каледонид Западного Сангилена (Юго-Восточная Тува) // Геодинамика и тектонофизика. 2015. Т. 6. № 3. С. 289–310. https://doi.org/10.5800/GT-2015-6-3-0183.

22. Keller T., May D.A., Kaus B.J.P., 2013. Numerical Modelling of Magma Dynamics Coupled to Tectonic Deformation of Lithosphere and Crust. Geophysical Journal International 195 (3), 1406–1442. https://doi.org/10.1093/gji/ggt306.

23. Kozakov I.K., Azimov P.Y., 2017. Geodynamics of the Origin of Granulites in the Sangilen Block of the Tuva-Mongolian Terrane, Central Asian Orogenic Belt. Petrology 25, 615–624. https://doi.org/10.1134/S0869591117060042.

24. Kozakov I.K., Kotov A.B., Sal’nikova E.B., Kovach V.P., Natman A., Bibikova E.V., Kirnozova T.I., Todt W., Kröner A., Yakovleva S.Z., Lebedev V.I., Sugorakova A.M., 2001. Timing of the Structural Evolution of Metamorphic Rocks in the Tuva-Mongolia Massif. Geotectonics 35 (3), 165–184.

25. Kozakov I.K., Sal’nikova E.B., Kotov A.B., Kovach V.P., Bibikova E.V., Kirnozova T.I., 1999. Polychronous Evolution of the Paleozoic Granitoid Magmatism in the Tuva-Mongolia Massif: U-Pb Geochronological Data. Petrology 7 (6), 592–601.

26. Kronenberg A.K., Tullis J., 1984. Flow Strength of Quartz Aggregates: Grain Size and Pressure Effects Due to Hydrolytic Weakening. Journal of Geophysical Research: Solid Earth 89 (В6), 4281–4297. https://doi.org/10.1029/JB089iB06p04281.

27. Кузнецова Л.Г., Шокальский С.П., Сергеев С.А., Дриль С.И. Возрастные рубежи проявления и особенности состава раннепалеозойского магматизма и связанных с ним редкометалльных пегматитов в юго-восточной части Сангиленского блока Тувино-Монгольского массива // Геодинамика и тектонофизика. 2021. Т. 12. № 2. С. 261–286. https://doi.org/10.5800/GT-2021-12-2-0524.

28. Litvinovsky B.A., Zanvilevich A.N., Wickham S.M., Jahn B.M., Vapnik Y., Kanakin S.V., Karmanov N.S., 2017. Composite Dikes in Four Successive Granitoid Suites from Transbaikalia, Russia: The Effect of Silicic and Mafic Magma Interaction on the Chemical Features of Granitoids. Journal of Asian Earth Sciences 136, 16–39. https://doi.org/10.1016/j.jseaes.2016.12.037.

29. Marsh B.D., 1982. On the Mechanics of Igneous Diapirism, Stoping, and Zone Melting. American Journal of Science 282 (6), 808–855. https://doi.org/10.2475/ajs.282.6.808.

30. Mei S., Bai W., Hiraga T., Kohlstedt D.L., 2002. Influence of Melt on the Creep Behavior of Olivine-Basalt Aggregates under Hydrous Conditions. Earth and Planetary Science Letters 201 (3–4), 491–507. https://doi.org/10.1016/S0012-821X(02)00745-8.

31. Nair R., Chacko T., 2002. Fluid-Absent Melting of High-Grade Semi-Pelites: P-T Constraints on Orthopyroxene Formation and Implications for Granulite Genesis. Journal of Petrology 43 (11), 2121–2142. https://doi.org/10.1093/petrology/43.11.2121.

32. Nimis P., 2002. Clinopyroxene Geobarometry of Magmatic Rocks. Structural Geobarometers for Basic to Acid, Tholeiitic and Mildly Alkaline Magmatic Systems. Contributions to Mineralogy and Petrology 135, 62–74. https://doi.org/10.1007/s004100050498.

33. O’Reilly S.Y., Griffin W.L., 2013. Moho vs Crust-Mantle Boundary: Evolution of an Idea. Tectonophysics 609, 535–546. https://doi.org/10.1016/j.tecto.2012.12.031.

34. Persikov E.S., 1984. Viscosity of Magmatic Melts. Nauka, Moscow, 159 p. (in Russian) [Персиков Э.С. Вязкость магматических расплавов. М.: Наука, 1984. 159 с.].

35. Persikov E.S., Bukhtiyarov P.G., 2009. Interrelated Structural Chemical Model to Predict and Calculate Viscosity of Magmatic Melts and Water Diffusion in a Wide Range of Compositions and T-P Parameters of the Earth’s Crust and Upper Mantle. Russian Geology and Geophysics 50 (12), 1079–1090. https://doi.org/10.1016/j.rgg.2009.11.007.

36. Petrova A.Yu., Kostitsyn Yu.A., 1997. Age of High-Gradient Metamorphism and Granite Formation in Western Sangilen. Geochemistry 3, 343–347 (in Russian) [Петрова А.Ю., Костицын Ю.А. Возраст высокоградиентного метаморфизма и гранитообразования на Западном Сангилене // Геохимия. 1997. № 3. С. 343–347].

37. Полянский О.П., Бабичев А.В., Семенов А.Н., Ревердатто В.В. Моделирование теплогенерации при трении и вязкопластической деформации на примере Приенисейской сдвиговой зоны (Восточная Сибирь) // Геодинамика и тектонофизика. 2021. Т. 12. № 4. С. 909–928. https://doi.org/10.5800/GT-2021-12-4-0563.

38. Polyansky O.P., Izokh A.E., Semenov A.N., Selyatitskii A.Y., Shelepaev R.A., Egorova V.V., 2021b. Thermomechanical Modeling of the Formation of Multi-Сhamber Intrusions for Identifying the Relationship of Plutonic Metamorphism with Gabbro-Diorite Massifs of Western Sangilen, Tuva, Russia. Geotectonics 55, 1–19. https://doi.org/10.1134/S001685212101009X.

39. Полянский О.П., Каргополов С.А., Изох А.Е., Семенов А.Н., Бабичев А.В., Василевский А.Н. Роль магматических источников тепла при формировании регионального и контактовых метаморфических ареалов Западного Сангилена (Тува) // Геодинамика и тектонофизика. 2019. Т. 10. № 2. С. 309–323. https://doi.org/10.5800/GT-2019-10-2-0416.

40. Полянский О.П., Семенов А.Н., Владимиров В.Г., Кармышева И.В., Владимиров А.Г., Яковлев В.А. Численная модель магматического минглинга (на примере баянкольской габбро-гранитной серии, Сангилен, Тува) // Геодинамика и тектонофизика. 2017. Т. 8. № 2. С. 385–403. https://doi.org/10.5800/GT-2017-8-2-0247.

41. Reverdatto V.V., Babichev A.V., Korobeinikov S.N., Polyanskii O.P., 2010. Estimation of the Emplacement Depth of a Magmatic Intrusive Body Based on the Data for Distribution of Isogrades in the Surrounding Metamorphic Zoning (Model Approximation). Doklady Earth Sciences 430, 244–247. https://doi.org/10.1134/S1028334X10020212.

42. Schmeling H., Marquart G., Weinberg R., Wallner H., 2019. Modelling Melting and Melt Segregation by Two-Phase Flow: New Insights into the Dynamics of Magmatic Systems in the Continental Crust. Geophysical Journal International 217 (1), 422–450. https://doi.org/10.1093/gji/ggz029.

43. Selyatitskii A.Yu., Polyansky O.P., Shelepaev R.A., 2021. A High-Pressure Thermal Aureole of the Bayankol Gabbro-Monzodiorite Intrusion (Western Sangilen, Southeastern Tuva): Evidence for Lower-Crust Mafic Magma Chambers. Russian Geology and Geophysics 62 (9), 987–1005. https://doi.org/10.2113/RGG20194157.

44. Semenov A.N., Polyansky O.P., 2017. Numerical Modeling of the Mechanisms of Magma Mingling and Mixing: A Case Study of the Formation of Complex Intrusions. Russian Geology and Geophysics 58 (11), 1317–1332. https://doi.org/10.1016/j.rgg.2017.11.001.

45. Shelepaev R.A., Egorova V.V., Izokh A.E., Seltmann R., 2018. Collisional Mafic Magmatism of the Fold-Thrust Belts Framing Southern Siberia (Western Sangilen, Southeastern Tuva). Russian Geology and Geophysics 59 (5), 525–540. https://doi.org/10.1016/j.rgg.2018.04.006.

46. Смолякова А.Е., Владимиров В.Г., Кармышева И.В., Яковлев В.А. Становление синколлизионного Баянкольского габбро-гранодиорит-гранитного массива: на основе анализа мафических магматических включений (северо-западная окраина Тувино-Монгольского массива) // Петрология и геодинамика геологических процессов: Материалы XII всероссийского петрографического совещания с участием зарубежных ученых (6–13 сентября, 2021 г.). Иркутск: Изд-во Института географии им. В.Б. Сочавы СО РАН, 2021. Т. 3. С. 83–84.

47. Василевский А.Н., Болдырев М.А., Михеев В.В., Дергачев А.А., Красавин В.В., Кирин Ю.М., Фомин Ю.Н., Филина А.Г., Благовидова Т.Я., Кучай О.А. Научно-технический отчет Алтае-Саянской опытно-методической сейсмологической экспедиции. Новосибирск: ИГиГ СО АН СССР, 1985. 243 с.

48. Владимиров В.Г., Кармышева И.В., Яковлев В.А., Травин А.В., Цыганков А.А., Бурмакина Г.Н. Термохронология минглинг-даек Западного Сангилена (Юго-Восточная Тува): свидетельства развала коллизионной системы на северо-западной окраине Тувино-Монгольского массива // Геодинамика и тектонофизика. 2017. T. 8. № 2. С. 283–310. https://doi.org/10.5800/GT-2017-8-2-0242.

49. Vladimirov V.G., Vladimirov A.G., Gibsher A.S., Travin A.V., Rudnev S.N., Shemelina I.V., Barabash N.V., Savinykh Ya.V., 2005. Model of the Tectonometamorphic Evolution for the Sangilen Block (Southeastern Tuva, Central Asia) as a Reflection of the Early Caledonian Accretion – Collision Tectogenesis. Doklady Earth Sciences 405 (8), 1159–1165.