РОЛЬ МАГМАТИЧЕСКИХ ИСТОЧНИКОВ ТЕПЛА ПРИ ФОРМИРОВАНИИ РЕГИОНАЛЬНОГО И КОНТАКТОВЫХ МЕТАМОРФИЧЕСКИХ АРЕАЛОВ ЗАПАДНОГО САНГИЛЕНА (ТУВА)

Тектономагматическая эволюция Сангиленского массива детально охарактеризована в многочисленных публикациях, в то время как источникам тепла при метаморфизме НТ/LР‐типа уделялось мало внимания. Моделирование процессов транспорта магм на верхнекоровые уровни является актуальным, так как для Западного Сангилена устанавливается связь метаморфизма НТ/LР‐типа с габбро‐монцодиоритовыми интрузиями. Статья посвящена результатам термомеханического моделирования порционного режима плавления и подъема расплавов в коре с наличием плотностных границ. Объект моделирования – Эрзинский гранитоидный массив. Показано, что в отличие от диапирового всплывания механизм подъема магмы при фракционном плавлении оказывается принципиально иным – в форме просачивания по магматическому каналу (системе кана‐ лов). Оценено, что скорости подъема диапиров в земной коре (0.8 см/год) более чем на порядок ниже скорости миграции расплава при фракционном плавлении, которая составляет 25 см/год. Показано, что этапы развития метаморфической термальной «антиклинали» могли быть обусловлены разным режимом плавления материала коры: на первом этапе –порционного типа, на втором –фракционного. Смена режимов плавления от условий плавления в «закрытой» системе к условиям фракционного плавления в «открытых» системах, вероятно, определялась тектоническими факторами. Сделаны оценки степени плавления в гранулитовом (6 об. %), гранитном (15 об. %) и осадочно‐метаморфическом (5 об. %) слое коры Сангиленского массива.

1. ANSYS Fluent Theory Guide, 2009. Release 12.1.

2. 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.

3. Brown M., 2006. Duality of thermal regimes is the distinctive characteristic of plate tectonics since the Neoarchean. Geology 34 (11), 961–964. https://doi.org/10.1130/G22853A.1.

4. Brown M., 2007. Metamorphic conditions in orogenic belts: a record of secular change. International Geology Review 49 (3), 193–234. https://doi.org/10.2747/0020-6814.49.3.193.

5. Clemens J.D., 2006. Melting of the continental crust: Fluid regimes, melting reactions, and source-rock fertility. In: M. Brown, T. Rushmer (Eds.), Evolution and differentiation of the continental crust. Cambridge University Press, Cambridge, p. 297–331.

6. 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.

7. 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 (3–4), 419–441. https://doi.org/10.1007/s00710-006-0121-0.

8. Elliot T., Spiegelman M., 2003. Melt migration in oceanic crustal production: a U-series perspective. In: R.L. Rudnick (Ed.), Treatise in geochemistry. Vol. 3. The crust. Elsevier-Pergamon, Oxford, p. 465–510.

9. Hewitt I.J., 2010. Modelling melting rates in upwelling mantle. Earth and Planetary Science Letters 300 (3–4), 264–274. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2010.10.010.

10. Изох А.Э., Каргополов С.А., Шелепаев Р.А., Травин А.В., Егорова В.В. Базитовый магматизм кемброордовикского этапа Алтае-Саянской складчатой области и связь с ним метаморфизма высоких температур и низких давлений // Актуальные вопросы геологии и минерагении юга Сибири: Материалы конференции. Новосибирск: Изд-во Института гидродинамики им. М.А. Лаврентьева СО РАН, 2001. С. 68–72.

11. Каргополов С.А. Метаморфизм мугурского зонального комплекса // Геология и геофизика. 1991. Т. 32. № 3. С. 109–119.

12. Karmysheva I.V., Vladimirov V.G., Vladimirov A.G., Shelepaev R.A., Yakovlev V.A., Vasyukova E.A., 2015. Tectonic position of mingling dykes in accretion-collision system of Early Caledonides of West Sangilen (South-East Tuva, Russia). Geodynamics & Tectonophysics 6 (3), 289–310. https://doi.org/10.5800/GT-2015-6-3-0183.

13. . Kelsey D.E., Hand M., 2015. On ultrahigh temperature crustal metamorphism: phase equilibria, trace element thermometry, bulk composition, heat sources, timescales and tectonic settings. Geoscience Frontiers 6 (3), 311–356. https://doi.org/10.1016/j.gsf.2014.09.006.

14. Kozakov I.K., Sal’nikova E.B., Bibikova E.V., Kirnozova T.I., Kotov A.B., Kovach V.P., 1999. Polychronous evolution of the paleozoic granitoid magmatism in the Tuva-Mongolia massif: U-Pb geochronological data. Petrology 7 (6), 592–601.

15. Kronenberg A.K., Tullis J., 1984. Flow strengths of quartz aggregates: grain size and pressure effects due to hydrolytic weakening. Journal of Geophysical Research: Solid Earth 89 (B6), 4281–4297. https://doi.org/10.1029/JB089iB06p04281.

16. . Nahodilová R., Faryad Sh. W., Dolejšac D., Tropper P., Konzett J., 2011. High-pressure partial melting and melt loss in felsic granulites in the Kutná Hora complex, Bohemian Massif (Czech Republic). Lithos 125 (1–2), 641–658. https://doi.org/10.1016/j.lithos.2011.03.017.

17. Pattison D.R.M., Chako T., Farquhar J., McFarlane C.R.M., 2003. Temperatures of granulite-facies metamorphism: constraints from experimental phase equilibria and thermobarometry corrected from retrograde exchange. Journal of Petrology 44 (5), 867–900. https://doi.org/10.1093/petrology/44.5.867.

18. Polyansky O.P., Babichev A.V., Korobeynikov S.N., Reverdatto V.V., 2010. Computer modeling of granite gneiss diapirism in the Earth’s crust: Controlling factors, duration, and temperature regime. Petrology 18 (4), 432–446. https:// doi.org/10.1134/S0869591110040077.

19. Polyansky O.P., Korobeynikov S.N., Babichev A.V., Reverdatto V.V., Sverdlova V.G., 2009. Computer modeling of granite magma diapirism in the Earth’s crust. Doklady Earth Sciences 429 (8), 1380–1384. https://doi.org/10.1134/S1028334X09080315.

20. Polyansky O.P., Korobeynikov S.N., Babichev A.V., Reverdatto V.V., Sverdlova V.G., 2014. Numerical modeling of mantle diapirism as a cause of intracontinental rifting. Izvestiya, Physics of the Solid Earth 50 (6), 839–852. https:// doi.org/10.1134/S1069351314060056.

21. Polyansky O.P., Reverdatto V.V., Babichev A.V., Sverdlova V.G., 2016. The mechanism of magma ascent through the solid lithosphere and relation between mantle and crustal diapirism: numerical modeling and natural examples. Russian Geology and Geophysics 57 (6), 843–857. https://doi.org/10.1016/j.rgg.2016.05.002.

22. 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, Cангилен, Tува) // Геодинамика и тектонофизика. 2017. Т. 8. № 2. С. 385–403. https://doi.org/10.5800/GT-2017-8-2-0247.

23. Атлас «Опорные геолого-геофизические профили России». Глубинные сейсмические разрезы по профилям ГСЗ, отработанным в период с 1972 по 1995 год. Электронное издание. СПб.: Роснедра, ВСЕГЕИ, 2013. Available from: https://vsegei.ru/ru/info/seismic/ (last accessed March 25, 2019).

24. Rosenberg C.L., Handy M.R., 2005. Experimental deformation of partially melted granite revisited: implications for the continental crust. Journal of Metamorphic Geology 23 (1), 19–28. https://doi.org/10.1111/j.1525-1314.2005.00555.x.

25. Sawyer E.W., 2001. Melt segregation in the continental crust: Distribution and movement of melt in anatectic rocks. Journal of Metamorphic Geology 19 (3), 291–309. https://doi.org/10.1046/j.0263-4929.2000.00312.x.

26. 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.

27. 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.

28. Шелепаев Р.А. Эволюция базитового магматизма Западного Сангилена (Юго-Восточная Тува): Автореф. дис. … канд. геол.-мин. наук. Новосибирск, 2006. 16 с.

29. 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.

30. Sokol E.V., Polyansky O.P., Semenov A.N., Reverdatto V.V., Kokh S.N., Devyatiyarova A.S., Kolobov V.Yu., Khvorov P.V., Babichev A.V., 2019. High-grade contact metamorphism in the Kochumdek River valley (Podkamennaya Tunguska basin, East Siberia): Evidence for Magma Flow. Russian Geology and Geophysics 60 (4), 386–399. https://doi.org/10.15372/RGG2019088.

31. Tirone M., 2018. Petrological geodynamics of mantle melting II. AlphaMELTS+ multiphase flow: dynamic fractional melting. Frontiers in Earth Science 6, Article 18. https://doi.org/10.3389/feart.2018.00018.

32. 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: Изд-во ИГиГ СО АН СССР, 1985. 243 с.

33. Vigneresse J.L., Barbey P., Cuney M., 1996. Rheological transitions during partial melting and crystallization with application to felsic magma segregation and transfer. Journal of Petrology 37 (6), 1579–1600. https://doi.org/10.1093/petrology/37.6.1579.

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

35. Yegorova T.P., Pavlenkova G.A., 2015. Velocity-density models of the Earth’s crust and upper mantle from the Quartz, Craton, and Kimberlite superlong seismic profiles. Izvestiya, Physics of the Solid Earth 51 (2), 250–267. https:// doi.org/10.1134/S1069351315010048.

36. 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.