Геодинамические условия кайнозойской активизации тектонических структур Юго-Восточной Монголии

Неотектонические структуры юго-восточной части территории Монголии значительно удаленной от активных границ, представляют большой интерес с точки зрения определения источника тектонических деформаций и закономерностей их активизации во внутриконтинентальных условиях. Наши исследования были сосредоточены на части Юго-Восточной Монголии, в которой выделяются в разной степени активизированные на неотектоническом этапе мезозойские Восточно-Гобийская и Южно-Гобийская депрессии. Задача настоящей работы – оценка палеонапряженного состояния земной коры этой территории, выявление этапов и механизмов кайнозойской активизации структур разного простирания и определение ее источников. Сопоставление литературных данных о геологической истории развитии Восточно-Гобийской и Южно-Гобийской депрессий свидетельствует о единой истории развития территории в позднеюрско-раннемеловое (рифтообразование) и позднемеловое – палеогеновое время (режим тектонической стабилизации). На кайнозойском этапе эти впадины испытали совершенно различную по стилю активизацию. Помимо активизации левосторонними сдвигами в Восточно-Гобийской впадине в третичное время эта территория характеризуется развитием постпозднемеловых надвигов на ряде северо-восточных разломов в северном борту Тотошанского поднятия. Деформации позднемеловых осадков и реконструкции стресс-тензоров режима сжатия и транспрессии в зонах разломов свидетельствуют о субмеридиональном и СЗ сжатии в раннем кайнозое. Суммируя литературные данные, можно заключить, что наиболее вероятным источником этих деформаций могла быть Западно-Тихоокеанская зона межплитных взаимодействий. Нельзя также полностью отрицать возможность влияния процессов сжатия, происходивших на ранних стадиях в зоне Индо-Азиатской коллизии. Во второй половине кайнозоя эта территория была малоактивна. Активизация Южно-Гобийской депрессии в отличие от Восточно-Гобийской началась с позднего кайнозоя (конца миоцена – начала плиоцена). В этом районе происходит активное формирование рельефа с образованием молодых поднятий и форбергов (восточное окончание Гобийского Алтая), «протыкающих» осадки уже существовавших с мезозоя впадин. Эта территория характеризуется признаками плиоцен-четвертичной активности субширотных и СЗ сдвигов и надвигов. Реконструкции полей напряжений характеризуют режимы сжатия, транспрессии и сдвига с ориентировкой оси сжатия на северо-восток. Источником этих деформаций, так же как и деформаций структур Западной и Юго-Западной Монголии, являются процессы конвергенции Индостана и Евразии.

1. Badarch G., Cunningham W.D., Windley B.F., 2002. A new terrane subdivision for Mongolia: implications for the Phanerozoic crustal growth of Central Asia. Journal of Asian Earth Sciences 21 (1), 87–110. https://doi.org/10.1016/S1367-9120(02)00017-2.

2. Baljinnyam I., Bayasgalan A., Borisov B.A., Cisternas A., Dem’yanovich M.G., Ganbataar L., Kochetkov V.M., Kurushin R.A., Molnar P., Hervé P., Vashchilov Yu.Ya., 1993. Ruptures of major earthquakes and active deformation in Mongolia and its surroundings. Geological Society of America Memoirs, vol. 181, 62 p. https://doi.org/10.1130/MEM181.

3. Bayasgalan A., Jackson J., Ritz J.-F., Carretier S., 1999. ‘Forebergs’, flowers structures, and the development of large intra-continental strike-slip fault: the Gurvan Bogd fault system in Mongolia. Journal of Structural Geology 21 (10), 1285–1302. https://doi.org/10.1016/S0191-8141(99)00064-4.

4. Bird P., 2003. An updated digital model of plate boundaries. Geochemistry, Geophysics, Geosystems 4 (3), 1027. https://doi.org/10.1029/2001GC000252.

5. Carroll A.R., Graham S.A., Smithz M.E., 2010. Walled sedimentary basins of China. Basin Research 22 (1), 17–32. https://doi.org/10.1111/j.1365-2117.2009.00458.x.

6. Constenius K., Coogan J., Erdenebat B., Tully J., Johnson C., Graham S., Cunningham D., 2013. Late Jurassic – Early Cretaceous rifting in the Tugrug and Taatsiin Tsagaan Nuur Basins, Gobi-Altai Region of SW Mongolia – implications for petroleum exploration. In: AAPG Annual Convention and Exhibition, Search and Discovery Article #10485.

7. Cunningham D., 2007. Structural and topographic characteristics of restraining bend mountain ranges of the Altai, Gobi Altai and easternmost Tien Shan. In: W.D. Cunningham, P. Mann (Eds.), Tectonics of strike-slip restraining and releasing bends. Geological Society, London, Special Publications, vol. 290, p. 219–237. https://doi.org/10.1144/SP290.7.

8. Cunningham D., 2010. Tectonic setting and structural evolution of the Late Cenozoic Gobi Altai orogeny. In: T.M. Kusky, M.G. Zhai, W.J. Xiao (Eds.), The evolving continents: understanding processes of continental growth and stabilization. Geological Society, London, Special Publication, vol. 338, p. 361–387. https://doi.org/10.1144/SP338.17.

9. Cunningham D., 2013. Mountain building processes in intracontinental oblique deformation belts: lessons from the Gobi Corridor, Central Asia. Journal of Structural Geology 46, 255–282. https://doi.org/10.1016/j.jsg.2012.08.010.

10. Cunningham D., Davies S., McLean D., 2009. Exhumation of a Cretaceous rift complex within a Late Cenozoic restraining bend, southern Mongolia: implications for the crustal evolution of the Gobi Altai region. Journal of the Geological Society 166 (2), 321–333. https://doi.org/10.1144/0016-76492008-082.

11. Daoudene Y., Gapais D., Ledru P., Cocherie A., Hocquet S., Donskaya T.V., 2009. The Ereendavaa Range (north-eastern Mongolia): an additional argument for Mesozoic extension throughout eastern Asia. International Journal of Earth Sciences 98 (6), 1381–1393. https://doi.org/10.1007/s00531-008-0412-2.

12. Darby B.J., Ritts B.D., Yue Y., Meng Q., 2005. Did the Altyn Tagh fault extend beyond the Tibetan Plateau? Earth and Planetary Science Letters 240 (2), 425–435. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2005.09.011.

13. Davis G.A., Darby B.J., Yadong Z., Spell T.L., 2002. Geometric and temporal evolution of an extensional detachment fault, Hohhot metamorphic core complex, Inner Mongolia, China. Geology 30 (11), 1003–1006. https://doi.org/10.1130/0091-7613(2002)030%3C1003:GATEOA%3E2.0.CO;2.

14. Davis G.A., Qian X., Zheng Y.D., Tong H.M., Yu H., Gehrels G., Shafiqullah M., Fryxell J., 1996. Mesozoic deformation and plutonism in the Yunmeng Shan: a metamorphic core complex north of Beijing, China. In: A. Yin, T.M. Harrison (Eds.), The tectonic evolution of Asia. Cambridge University Press, Cambridge, p. 253–280.

15. Delvaux D., 1993. The TENSOR programm for reconstruction: examples from east African and the Baikal rift systems. Terra Abstracts. Abstract Supplement to Terra Nova 5, 216.

16. Delvaux D., 2012. Release of program Win-Tensor 4.0 for tectonic stress inversion: statistical expression of stress parameters. Geophysical Research Abstracts 14, EGU2012-5899. Available from: https://meetingorganizer.copernicus.org/EGU2012/EGU2012-5899.pdf (Software available from: http://users.skynet.be/damien.delvaux/Tensor/tensor-index.html).

17. Delvaux D., Moeys R., Stapel G., Petit C., Levi K., Miroshnichenko A., Ruzhich V., Sankov V., 1997. Paleostress reconstructions and geodynamics of the Baikal region, Central Asia, Part 2. Cenozoic rifting. Tectonophysics 282 (1–4), 1–38. https://doi.org/10.1016/S0040-1951(97)00210-2.

18. Delvaux D., Moyes R., Stapel G., Melnikov A., Ermikov V., 1995. Paleostress reconstruction and geodynamics of the Baikal region, Central Asia, Part 1. Palaeozoic and Mesozoic pre-rift evolution. Tectonophysics 252 (1–4), 61–101. https://doi.org/10.1016/0040-1951(95)00090-9.

19. Dill H.G., Altangerel S., Bulgamaa J., Hongor O., Khishigsuren S., Majigsuren Yo., Myagmarsuren S., Heunisch C., 2004. The Baganuur coal deposit, Mongolia: depositional environments and paleoecology of a Lower Cretaceous coal-bearing intermontane basin in Eastern Asia. International Journal of Coal Geology 60 (2–4), 197–236. https://doi.org/10.1016/j.coal.2003.09.008.

20. Dugarmaa T., Shlupp A. (Eds.), 2000. One Century of Seismicity of Mongolia. CAG MAS, Ulaanbaatar, 141 p.

21. Feng Z.Q., Jia C.Z., Xie X.N., Zhang S., Feng Z.H., Cross A.T., 2010. Tectonostratigraphic units and stratigraphic sequences of the nonmarine Songliao basin, northeast China. Basin Research 22 (1), 79–95. https://doi.org/10.1111/j.1365-2117.2009.00445.x.

22. Гоби-Алтайское землетрясение / Ред. Н.А. Флоренсов, В.П. Солоненко. М.: Изд-во АН СССР, 1963. 391 с.

23. Graham S.A., Hendrix M.S., Johnson C.L., Badamgarav D., Badarch G., Amory J., Porter M., Barsbold R., Webb L.E., Hacker B.R., 2001. Sedimentary record and tectonic implications of Mesozoic rifting in southeast Mongolia. Geological Society of America Bulletin 113 (12), 1560–1579. https://doi.org/10.1130/0016-7606(2001)113%3C1560:SRATIO%3E2.0.CO;2.

24. Horton B.K., Constenius K.N., Tully J., Coogan J.C., Menotti T., Buyan-Arivjikh D., Yasli M., Erdenejav U., Payton A., 2013. Late Jurassic – Early Cretaceous Synrift Sedimentation in the Tsagaan Suvarga Basin, Gobi-Altai Region of SW Mongolia. In: AAPG Annual Convention and Exhibition, Search and Discovery Article #10487.

25. Howard J.P., Cunningham W.D., Davies S.J., 2006. Competing processes of clastic deposition and compartmentalized inversion in an actively evolving transpressional basin, Western Mongolia. Journal of the Geological Society 163 (4), 657–670. https://doi.org/10.1144/0016-764904-073.

26. Howard J.P., Cunningham W.D., Davies S.J., Dijkstra A.H., Badarch G., 2003. The stratigraphic and structural evolution of the Dzereg Basin, Western Mongolia: clastic sedimentation, transpressional faulting and basin destruction in an intraplate, intracontinental setting. Basin Research 15 (1), 45–72. https://doi.org/10.1046/j.1365-2117.2003.00198.x.

27. Johnson C.L., 2004. Polyphase evolution of the East Gobi basin: sedimentary and structural records of Mesozoic-Cenozoic intraplate deformation in Mongolia. Basin Research 16 (1), 79–99. https://doi.org/10.1111/j.1365-2117.2004.00221.x.

28. Johnson L., Constenius K., Graham S., Mackey G., Menotti T., Payton A., Tully J., 2015. Subsurface evidence for Late Mesozoic extension in Western Mongolia: tectonic and petroleum systems implications. Basin Research 27 (3), 272–294. https://doi.org/10.1111/bre.12073.

29. Leonov M.G., 2012. Within-plate zones of concentrated deformation: Tectonic structure and evolution. Geotectonics 46 (6), 389–411. https://doi.org/10.1134/S0016852112060052.

30. Леви К.Г. Новая неотектоническая карта северо-восточного сектора Азии // Геодинамическая эволюция литосферы Центрально-Азиатского подвижного пояса (от океана к континенту). Вып. 5. Иркутск: ИЗК СО РАН, 2007. Т. 1. С. 136–139.

31. Li K., Jolivet M., Zhang Z., Li J., Tang W., 2016. Long-term exhumation history of the Inner Mongolian Plateau constrained by apatite fission track analysis. Tectonophysics 666, 121–133. https://doi.org/10.1016/j.tecto.2015.10.020.

32. Геология Монгольской Народной Республики. Том 1. Стратиграфия / Ред. Н.А. Маринов, Л.П. Зоненшайн, В.А. Благонравов. М.: Недра, 1973. 584 с.

33. 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 (2), 179–183. https://doi.org/10.1134/S1028334X06020048.

34. Mazukabzov A.M., Gladkochub D.P., Donskaya T.V., Sklyarov E.V., Ripp G.S., Izbrodin I.A., Wang T., Zeng L.S., 2011. The Selenga metamorphic core complex (Western Transbaikalian Region). Doklady Earth Sciences 440 (1), 1212–1215. https://doi.org/10.1134/S1028334X11090066.

35. Meng Q.-R., 2003. What drove late Mesozoic extension of the northern China–Mongolia tract? Tectonophysics 369 (3–4), 155–174. https://doi.org/10.1016/S0040-1951(03)00195-1.

36. Metelkin D.V., Gordienko I.V., Klimuk V.S., 2007. Paleomagnetism of Upper Jurassic basalts from Transbaikalia: new data on the time of closure of the Mongol-Okhotsk Ocean and Mesozoic intraplate tectonics of Central Asia. Russian Geology and Geophysics 48 (10), 825–834. https://doi.org/10.1016/j.rgg.2007.09.004.

37. Radziminovich N.A., Bayar G., Miroshnichenko A.I., Demberel S., Ulzibat M., Ganzorig D., Lukhnev A.V., 2016. Focal mechanisms of earthquakes and stress field of the crust in Mongolia and its surroundings. Geodynamics and Tectonophysics 7 (1), 23–38. https://doi.org/10.5800/GT-2016-7-1-0195.

38. Ritts B.D., Berry A.K., Johnson C.L., Darby B.J., Davis G.A., 2010. Early Cretaceous supradetachment basins in the Hohhot metamorphic core complex, Inner Mongolia, China. Basin Research 22 (1), 45–60. https://doi.org/10.1111/j.1365-2117.2009.00433.x.

39. San’kov V.A., Parfeevets A.V., Lukhnev A.V., Miroshnichenko A.I., Ashurkov S.V., 2011. Late Cenozoic geodynamics and mechanical coupling of crustal and upper mantle deformations in the Mongolia-Siberia mobile area. Geotectonics 45 (5), 378–393. https://doi.org/10.1134/S0016852111050049.

40. Шерман С.И., Кучай О.А., Бушенкова Н.А. Геодинамическая и сейсмическая зональность формирования сильнейших землетрясений Центральной Азии // Интерэкспо Гео-Сибирь. 2017. Т. 2. № 4. С. 71–75.

41. Sherman S.I., Ma Jin, Gorbunova Е.А., 2015. Recent strong earthquakes in Central Asia: regular tectonophysical features of locations in the structure and geodynamics of the lithosphere. Part 1. Main geodynamic factors predetermining locations of strong earthquakes in the structure of the lithosphere in Central Asia. Geodynamics & Tectonophysics 6 (4), 409–436. https://doi.org/10.5800/GT-2015-6-4-0188.

42. Скляров Е.В., Мазукабзов А.М., Мельников А.И. Комплексы метаморфических ядер кордильерского типа. Новосибирск: Изд-во РИНЦ ОИГГМ СО РАН, 1997. 192 с.

43. Tomurtogoo O. (Ed.), 1999. Geological Map of Mongolia. Scale 1:1000000. Institute of Geology and Mineral Resources, Mongolian Academy of Sciences.

44. Traynor J.J., Sladen C., 1995. Tectonic and stratigraphic evolution of the Mongolian People's Republic and its influence on hydrocarbon geology and potential. Marine and Petroleum Geology 12 (1), 35–52. https://doi.org/10.1016/0264-8172(95)90386-X.

45. Van der Beek P.A., Delvaux D., Andriessen P.A.M., Levi K.G., 1996. Early Cretaceous denudation related to convergent tectonics in the Baikal region, SE Siberia. Journal of the Geological Society 153 (4), 515–523. https://doi.org/10.1144/gsjgs.153.4.0515.

46. Vincent S.J., Allen M.B., 1999. Evolution of the Minle and Chaoshui Basins, China: Implications for Mesozoic strike-slip basin formation in Central Asia. Geological Society of America Bulletin 111 (5), 725–742. https://doi.org/10.1130/0016-7606(1999)111%3C0725:EOTMAC%3E2.3.CO;2.

47. 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.

48. Watson M.P., Hayward A.B., Parkinson D.N., Zhang Z.M., 1987. Plate tectonic history, basin development and petroleum source rock deposition onshore China. Marine and Petroleum Geology 4 (3), 205–225. https://doi.org/10.1016/0264-8172(87)90045-6.

49. Webb L.E., Graham S.A., Johnson C.L., Badarch G., Hendrix M.S., 1999. Occurrence, age, and implications of the Yagan–Onch Hayrhan metamorphic core complex, southern Mongolia. Geology 27 (2), 143–146. https://doi.org/10.1130/0091-7613(1999)027%3C0143:OAAIOT%3E2.3.CO;2.

50. Webb L.E., Johnson C.L., 2006. Tertiary strike-slip faulting in southeastern Mongolia and implications for Asian tectonics. Earth and Planetary Science Letters 241 (1–2), 323–335. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2005.10.033.

51. Worrall D.M., Kruglyak V., Kunst F., Kuznetsov V., 1996. Tertiary tectonics of the Sea of Okhotsk, Russia: Far‐field effects of the India‐Eurasia collision. Tectonics 15 (4), 813–826. https://doi.org/10.1029/95TC03684.

52. Yang Y.T., 2013. An unrecognized major collision of the Okhotomorsk block with East Asia during the Late Cretaceous, constraints on the plate reorganization of the Northwest Pacific. Earth-Science Reviews 126, 96–115. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2013.07.010.

53. Мезозойская и кайнозойская тектоника и магматизм Монголии / Ред. А.Л. Яншин (Труды совместной советско-монгольской геологической экспедиции, вып. 11). М.: Наука, 1975. 308 с.

54. Yin A., 2010. Cenozoic tectonic evolution of Asia: A preliminary synthesis. Tectonophysics 488 (1–4), 293–325. https://doi.org/10.1016/j.tecto.2009.06.002.

55. Yue Y., Liou J.G., 1999. Two-stage evolution model for the Altyn Tagh fault, China. Geology 27 (3), 227–230. https://doi.org/10.1130/0091-7613(1999)027%3C0227:TSEMFT%3E2.3.CO;2.

56. Zhang F., Wu Z., Li W., 2018. Structural anatomy and dynamics of evolution of the Huanghua Depression during the Indosinian-Yanshan movement: Implication for the destruction of North China Craton. Geophysical Research Abstracts 20, EGU2018-7072. Available from: https://meetingorganizer.copernicus.org/EGU2018/EGU2018-7072.pdf.

57. Зоненшайн Л.П., Савостин Л.А. Введение в геодинамику. М.: Недра, 1979. 311 с.

58. Zorin Y.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.