PLUTONIC STRUCTURE OF THE DEEP-SEA BASINS IN THE SEA OF OKHOTSK REGION
https://doi.org/10.5800/GT-2018-9-1-0340
Abstract
The original continental crust of the deep-sea basins in the Sea of Okhotsk region was considerably reworked by tectonic and magmatic processes, whereby it has become substantially denser while less thick. The subcrustal lithospheric mantle of the South Okhotsk basin is characterized by the high velocities of longitudinal seismic waves (8.4 km/s) and higher density values, accordingly. A poly-astenospheric model is proposed for the South Okhotsk deep-water basin: it comprises three asthenospheric layers separated by hardened layers. The roof of the upper mantle asthenosphere in the basins is observed at shallow depths (70–75 km), showing low electrical resistivity (r=3–10 Om×m). The asthenospheric layers contain the substantial amounts of magmatic melts (11–16 %), which significantly reduce their viscosity. Emplacement of basic-ultrabasic melts in the Earth's crust and subcrustal lithospheric mantle (i.e. dense mass redistribution, and consolidation of the crust and mantle), as well as the lower viscosity asthenospheric layers facilitate the isostatic subsidence during the formation of deep-sea basins. The deep structure of the continental Pannonian basin, characterized by a high heat flow, is compared to the deep structure of the neotectonic deep-water depression in the Sea of Okhotsk region.
About the Authors
V. P. Semakin
Institute of Marine Geology and Geophysics, Far East Branch of RAS.
Russian Federation
Russian Federation
Viсtor P. Semakin, Senior Researcher.
Yuzhno-Sakhalinsk.
A. V. Kochergin
Institute of Marine Geology and Geophysics, Far East Branch of RAS.
Russian Federation
Russian Federation
Albert V. Kochergin, Candidate of Physics and Mathematics, Senior Researcher.
Yuzhno-Sakhalinsk.
T. I. Pitina
Institute of Marine Geology and Geophysics, Far East Branch of RAS.
Russian Federation
Russian Federation
Tatyana I. Pitina, Engineer.
Yuzhno-Sakhalinsk.
References
1. Andreev A.A., Zlobin T.K., 1990. Deep structure and the gravitational field of the Kuril system “arc–trench”. Tikhookeanskaya geologiya (Russian Journal of Pacific Geology) (2), 16–22 (in Russian) [Андреев А.А., Злобин Т.К. Глубинное строение и гравитационное поле Курильской системы дуга–желоб // Тихоокеанская геология. 1990. № 2. С. 16–22].
2. Borets V.V., 1972. Magnetotelluric soundings on the Island of Sakhalin and the Iturup Island. In: Geophysical research of the Earth's crust structure in the Transition Zone from the Asiatic Continent to the Pacific. Geophysical series No 3. Transactions SCSRI FESC AS USSR, Vol. 26, Yuzhno-Sakhalinsk, p. 203–210 (in Russian) [Борец В.В. Магнитотеллурические зондирования на Сахалине и Итурупе // Геофизические исследования строения земной коры в зоне перехода от Азиатского материка к Тихому океану. Геофизический сборник № 3. Труды СахКНИИ ДВНЦ АН СССР, вып. 26. Южно-Сахалинск, 1972. С. 203–210].
3. Chekunov A.V., 1988. Lithosphere of the Central and Eastern Europe. Naukova Dumka, Kiev, 172 p. (in Russian) [Чекунов А.В. Литосфера Центральной и Восточной Европы. Киев: Наукова думка, 1988. 172 с.].
4. Fedotov S.A., 1963. On the absorption of cross seismic waves in the upper mantle and energy classification of close earthquakes with intermediate focus depth. Izvestiya AN SSSR, Seriya Geofizicheskaya (3), 829–849 (in Russian) [Федотов С.А. О поглощении поперечных сейсмических волн в верхней мантии и энергетической классификации близких землетрясений с промежуточной глубиной очага // Известия АН СССР, серия геофизическая. 1963. № 3. С. 829–849].
5. Fedotov S.A., Boldyrev S.A., 1969. On the dependence of bodily waves absorption from the frequency in the crust and the upper mantle of the Kurile islands arc. Fizika Zemli (9), 17–23 (in Russian) [Федотов С.А., Болдырев С.А. О зависимости поглощения объемных волн от частоты в коре и верхней мантии Курильской островной дуги // Физика Земли. 1969. № 9. С. 17–23].
6. Fedotov S.A., Kuzin I.P., 1963. Velocity section of the upper mantle in the region of South Kuril Islands. Izvestiya AN SSSR, Seriya Geofizicheskaya (5), 670–686 (in Russian) [Федотов С.А., Кузин И.П. Скоростной разрез верхней мантии в области Южных Курильских островов // Известия АН СССР, серия геофизическая. 1963. № 5. С. 670–686].
7. Gordienko V.V., 1987. Geophysical Model of the Tectonosphere of Europe. Naukova Dumka, Kiev, 184 p. (in Russian) [Гордиенко В.В. Геофизическая модель тектоносферы Европы. Киев: Наукова думка, 1987. 184 с.].
8. Krasnyi M.L., 1992. Tectonosphere of the Asia of Pacific margin. FEB RAS Publishing House, Vladivostok, 238 p. (in Russian) [Красный М.Л. Тектоносфера Тихоокеанской окраины Азии. Владивосток: Изд-во ДВО РАН, 1992. 238 с.].
9. Kutsov A.M., Lyapishev A.M. 1997. Deep electric conductivity of the Pacific transacts and the nature of high conductivity zones. In: Geophysical fields and simulation of tectonosphere. Geodynamics of tectonosphere of the Pacific-Eurasia conjunction zone. Vol. III. IMGG FEB RAS, Yuzhno-Sakhalinsk, p. 52–77 (in Russian) [Куцов А.М., Ляпишев А.М. Глубинная электропроводность тихоокеанских трансектов и природа зон высокой проводимости // Геофизические поля и моделирование тектоносферы. Геодинамика тектоносферы зоны сочленения Тихого океана с Евразией. Т. III. Южно-Сахалинск: ИМГиГ ДВО РАН, 1997. С. 52–77].
10. Piskarev A.L., Butsenko V.V., Poselov V.A., Savin V.A., 2012. Deep structure of the crust beneath the Sea of Okhotsk inferred from 3D seismic density modeling. Oceanology 52 (3), 411–421. https://doi.org/10.1134/S0001437012030095.
11. Rodnikov A.G. (Ed.), 1996. Structure and Dynamics of the Lithosphere and the Asthenosphere of the Okhotsk Sea Region. Moscow, 335 p. (in Russian) [Структура и динамика литосферы и астеносферы Охотоморского региона / Ред. А.Г. Родников. М., 1996. 335 c.].
12. Semakin V.P., Kochergin A.V., Pitina T.I., 2016. Neotectonics of the Sea of Okhotsk. Geodynamics & Tectonophysics 7 (2), 251–271 (in Russian) [Семакин В.П., Кочергин А.В., Питина Т.И. Неотектоника Охотского моря // Геодинамика и тектонофизика. 2016. Т. 7. № 2. С. 251–271]. https://doi.org/10.5800/GT-2016-7-2-0205.
13. Sergeyev K.F., 2006. Tectonic Zoning and Hydrocarbon Potential of the Okhotsk Sea. Nauka, Moscow, 130 p. (in Russian) [Сергеев К.Ф. Тектоническое районирование и углеводородный потенциал Охотского моря. М.: Наука, 2006. 130 с.]
14. Sollogub V.B., 1978. The Structure of the Earth's Crust and Upper Mantle of the Central and Eastern Europe. Naukova Dumka, Kiev, 272 p. (in Russian) [Соллогуб В.Б. Строение земной коры и верхней мантии Центральной и Восточной Европы. Киев: Наукова думка, 1978. 272 с.].
15. Starshinova E.A., 1980. Nonuniformity of the structure of the Sea of Okhotsk crust and mantle. Doklady AN SSSR 255 (6), 1339–1343 (in Russian) [Старшинова Е.А. Неоднородность строения коры и мантии Охотского моря // Доклады АН СССР. 1980. Т. 255. № 6. С. 1339–1343].
16. Suvorov A.A., 1975. Depth Structure of the Earth’s Crust South-Okhotsk Sector on Seismic Data. Nauka, Novosibirsk, 102 p. (in Russian) [Суворов А.А. Глубинное строение земной коры Южно-Охотского сектора по сейсмическим данным. Новосибирск: Наука, 1975. 102 с.].
17. Svetov B.S., Tuezov I.K., 1980. Depth Electromagnetic Sounding of the Far East. FESC AS USSR, Vladivostok, 132 p. (in Russian) [Светов Б.С., Туезов И.К. Глубинные электромагнитные зондирования Дальнего Востока. Владивосток: ДВНЦ АН СССР, 1980. 132 c.].
18. Sychev P.M., 1985. Anomalous zones in the upper mantle, mechanism of formation and their role for the Earth’s crust structures development. Tikhookeanskaya Geologiya (Russian Journal of Pacific Geology) (6), 25–35 (in Russian) [Сычёв П.М. Аномальные зоны в верхней мантии, механизм их образования и роль в развитии структур земной коры // Тихоокеанская геология. 1985. № 6. С. 25–35].
19. Tarakanov R.Z., Levyi N.V., 1967. A polyasthenospheric model of the upper mantle of the Earth designed according to seismologic data. Doklady AN SSSR 176 (3), 571–574 (in Russian) [Тараканов Р.З., Левый Н.В. Полиастеносферная модель верхней мантии Земли по сейсмологическим данным // Доклады АН СССР. 1967. Т. 176. № 3. С. 571–574].
20. Tarakanov R.Z., Omelchenko O.K., Bobkov A.O., 2003. Velocity Models of Structure of the Asia Pacific Margin Tectonosphere from General Geotraverses. IMGIG FEB RAS, Yuzhno-Sakhalinsk, 95 p. (in Russian) [Тараканов Р.З., Омельченко О.К., Бобков А.О. Скоростные модели строения тектоносферы Тихоокеанской окраины Азии по генеральным геотраверсам. Южно-Сахалинск: ИМГиГ ДВО РАН, 2003. 95 с.].
21. Tarakanov R.Z., Veselov O.V., Andreeva M.Y., 2015. The possible boundary of phase transitions at a depth of 350 km in the transition zone between continents and oceans. Doklady Earth Sciences 460 (2), 159–162. https://doi.org/10.1134/S1028334X15020130.
22. Volgin P.F., Lyutaya L.M., Kochergin A.V., 2009. Density section of the Earth’s crust in the Deryugin Basin (Sea of Okhotsk): Gravity modeling results. Russian Journal of Pacific Geology 3 (3), 210–219. https://doi.org/10.1134/S1819714009030026.
Review
For citations:
Semakin V.P., Kochergin A.V., Pitina T.I. PLUTONIC STRUCTURE OF THE DEEP-SEA BASINS IN THE SEA OF OKHOTSK REGION. Geodynamics & Tectonophysics. 2018;9(1):109-122. (In Russ.) https://doi.org/10.5800/GT-2018-9-1-0340
Views:
1367
Email this article 