Инд. авторы:	Полянский О.П., Прокопьев А.В., Королева О.В., Томшин М.Д., Ревердатто В.В., Бабичев А.В., Свердлова В.Г., Васильев Д.А.
Заглавие:	Природа теплового источника базитового магматизма при формировании вилюйского рифта на основе данных о возрасте дайковых поясов и численного моделирования
Библ. ссылка:	Полянский О.П., Прокопьев А.В., Королева О.В., Томшин М.Д., Ревердатто В.В., Бабичев А.В., Свердлова В.Г., Васильев Д.А. Природа теплового источника базитового магматизма при формировании вилюйского рифта на основе данных о возрасте дайковых поясов и численного моделирования // Геология и геофизика. - 2018. - Т.59. - № 10. - С.1519-1541. - ISSN 0016-7886.
Внешние системы:	DOI: 10.15372/GiG20181003; РИНЦ: 36313345;
Реферат:	rus: Рассмотрены возможные механизмы рифтогенеза и термальный режим литосферы под рифтовой зоной Вилюйского осадочного бассейна на основе данных об изотопном возрасте дайковых поясов, скорости осадконакопления и численного моделирования. Корреляция по времени внедрений базитовой магмы и резкого ускорения погружения и осадконакопления в рифтовом бассейне доказывает, что в формировании Вилюйского рифта играли роль как плитотектонический, так и магматический факторы. Установлено соотношение между этапом быстрого растяжения литосферы и временем формирования роев базитовых даек Якутско-Вилюйской изверженной провинции Сибирской платформы на рубеже франского и фаменского времен с пиком около 374.1 млн лет и в конце позднего девона с пиком около 363.4 млн лет. Два импульса дайкообразования происходили в течение этапа быстрого погружения фундамента бассейна в интервале 380-360 млн лет со скоростью осадконакопления 100-130 м/млн лет при средней скорости 10-20 м/млн лет. Анализ построенных численно термомеханических моделей показал, что наиболее удовлетворительной является комбинированная модель, совмещающая механизмы внутриплитного растяжения (пассивный рифтогенез) и мантийного магматического диапира (активный рифтогенез). Сделан вывод о природе теплового источника траппового магматизма: плюмовый характер теплового режима литосферы более удовлетворительно объясняет динамику растяжения при формировании рифта в отличие от механизма декомпрессионного плавления. eng: Possible mechanisms of rifting and the thermal regime of the lithosphere beneath the rift zone of the Vilyui sedimentary basin are considered based on the available isotopic ages of dike swarms, rates of sedimentation, and results of numerical modeling. Temporal correlations between the intrusion of mafic magma and a sharp increase in the rate of subsidence and sedimentation in the rift basin prove the contribution of both plate-tectonic and magmatic factors to the formation of the Vilyui rift. The results show a relationship between the rapid extension of the lithosphere and the formation of mafic dike swarms in the Yakutsk-Vilyui Large Igneous Province of the Siberian Platform at the Frasnian-Famennian boundary, with a peak at ~374.1 Ma, and at the end of the Late Devonian, with a peak at ~363.4 Ma. There were two pulses of dike formation during the rapid subsidence of the basin basement in the period 380-360 Ma, with a sedimentation rate of 100-130 m/Myr, at a background rate of 10-20 m/Myr. Analysis of numerical thermomechanical models revealed that the best-fit model is that combining the mechanisms of intraplate extension (passive rifting) and the ascent of a mantle magmatic diapir (active rifting). A conclusion about the nature of the heat source of trap magmatism has been drawn: The plume-driven regime of the lithosphere can better explain the dynamics of extension during rifting than the decompression melting mechanism.
Ключевые слова:	Siberian platform; numerical modeling; rifting; dike; Якутско-Вилюйская крупная изверженная провинция; сибирская платформа; численное моделирование; рифтогенез; дайка; Yakutsk-Vilyui Large Igneous Province;
Издано:	2018
Физ. характеристика:	с.1519-1541
Цитирование:	1. Артемьев М.Е., Артюшков Е.В. О происхождении рифтовых впадин // Изв. АН СССР Сер. Геол., 1968, с. 58-73. 2. Артюшков Е.В. Физическая тектоника. М., Наука, 1993, 456 с. 3. Бабичев А.В., Полянский О.П., Коробейников С.Н., Ревердатто В.В. Математическое моделирование магморазрыва и формирования даек // ДАН, 2014, т. 458, № 6, с. 692-695. 4. Гайдук В.В. Вилюйская среднепалеозойская рифтовая система. Якутск, ЯФ СО АН СССР, 1988, 126 с. 5. Дэвис Г.Л., Соболев Н.В., Харькив А.Д. Новые данные о возрасте кимберлитов Якутии, полученные уран-свинцовым методом по цирконам // Докл. АН СССР, 1980, т. 254, № 1, с. 175-179. 6. Зайцев А.И., Томшин М.Д. Изотопная геохронология и геохимия базитов Накынского поля // Происхождение магматических пород. Материалы международного (Х Всероссийского) петрографического совещания, г. Апатиты, 20-22 июня 2005 г. Т. 2. Апатиты, Изд-во КНЦ РАН, 2005, с. 84-86. 7. Карякин Ю.В., Оксман В.С., Прокопьев А.В., Тарабукин В.П., Дейкуненко А.В. Позднепалеозойские вулканогенно-терригенные отложения Селенняхского хребта и их геодинамическая природа // Д??, 2000, ?. 370, ? 5, ?. 646?650. 8. АН, 2000, т. 370, № 5, с. 646-650. 9. Кинни П.Д., Гриффин Б.Дж., Хеамэн Л.М., Брахфогель Ф.Ф., Специус З.В. Определение U-Pb возрастов перовскитов из якутских кимберлитов ионно-ионным масс-спектрометрическим (SHRIMP) методом // Геология и геофизика, 1997, т. 38 (1), с. 91-99. 10. Киселев А.И., Ярмолюк В.В., Егоров К.Н., Чернышев Р.А., Никифоров А.В. Среднепалеозойский базитовый магматизм северо-западной части Вилюйского рифта: состав, источники, геодинамика // Петрология, 2006, т. 14, № 6, с. 626-648. 11. Киселев А.И., Ярмолюк В.В., Томшин М.Д. Девонские рои долеритовых даек на северо-востоке Сибирского кратона и их связь с Вилюйским плюмом // ДАН, 2010, т. 434, № 4, с. 502-508. 12. Киселев А.И., Ярмолюк В.В., Иванов А.В., Егоров К.Н. Пространственно-временные отношения среднепалеозойских базитов и алмазоносных кимберлитов на северо-западном плече Вилюйского рифта (Сибирский кратон) // Геология и геофизика, 2014, т. 55 (2), с. 185-196. 13. Колодезников К.Е. Девон и нижний карбон западной части Вилюйской синеклизы. М., Наука, 1982, 101 с. 14. Коробейников С.Н. Нелинейное деформирование твердых тел. Новосибирск, Изд-во СО РАН, 2000, 262 с. 15. Королева О.В. Особенности состава и генезис ассоциаций основных щелочно-кремнекислых магматитов Сибирской и Индостанской платформ // Траппы Сибири и Декана: черты сходства и различия / Ред. Г.В. Поляков. Новосибирск, Наука, 1991, с. 177-195. 16. Левашов К.К. Среднепалеозойская рифтовая система востока Сибирской платформы // Советская геология, 1975, № 10, с. 49-58. 17. Лобковский Л.И., Никишин А.М., Хаин В.Е. Современные проблемы геотектоники и геодинамики. М., Научный мир, 2004, 612 с. 18. Масайтис В.Л. Девонский вулканизм Патомско-Вилюйского авлакогена: многократное плавление неоднородных мантийных источников // Региональная геология и металлогения , 2006, № 29, с. 27-49. 19. Масайтис В.Л., Михайлов М.В., Селивановская Т.В. Вулканизм и тектоника Патомско-Вилюйского среднепалеозойского авлакогена. М., Недра, 1975, 183 с. 20. Олейников Б.В. Геохимия и рудогенез платформенных базитов. Новосибирск, Наука, 1979, 263 с. 21. Отани Э., Дапэн Чжао. Роль воды в глубинных процессах в верхней мантии и переходном слое: дегидратация стагнирующих субдукционных плит и ее значение для «большого мантийного клина» // Геология и геофизика, 2009, т. 50 (12), с. 1385-1392. 22. Персиков Э.С., Бухтияров П.Г. Структурно-химическая модель прогноза и расчетов вязкости магм и диффузии в них в широком диапазоне составов и TP-параметров земной коры и верхней мантии // Геология и геофизика, 2009, т. 50 (12), с. 1393-1408. 23. Полянский О.П., Ревердатто В.В., Ананьев В.А. Эволюция рифтогенного осадочного бассейна как индикатора геодинамической обстановки (на примере Енисей-Хатангского прогиба) // ДАН, 2000, т. 370, № 1, с. 71-75. 24. Полянский О.П., Ревердатто В.В., Фомин А.Н. Модельные реконструкции погружения в Кузнецком осадочном бассейне // Геология и геофизика, 2004, т. 45 (6), с. 678-687. 25. Полянский О.П., Прокопьев А.В., Стефанов Ю.П. Стадийность формирования Вилюйского осадочного бассейна: возможные механизмы на основе бэкстриппинг-анализа и численного моделирования // ДАН, 2012, т. 443, № 4, с. 486-491. 26. Полянский О.П., Прокопьев А.В., Бабичев А.В., Коробейников С.Н., Ревердатто В.В. Рифтогенная природа формирования Вилюйского бассейна (Восточная Сибирь) на основе реконструкций осадконакопления и механико-математических моделей // Геология и геофизика, 2013, т. 54 (2), с. 163-183. 27. Полянский О.П., Коробейников С.Н., Бабичев А.В., Ревердатто В.В., Свердлова В.Г. Численное моделирование мантийного диапиризма как причины внутриконтинентального рифтогенеза // Физика Земли, 2014, № 6, с. 124-137. 28. Полянский О.П., Ревердатто В.В., Бабичев А.В., Свердлова В.Г. Механизм подъема магмы через «твердую» литосферу и связь мантийного и корового диапиризма: численное моделирование и геологические примеры // Геология и геофизика, 2016, т. 57 (6), с. 1073-1091. 29. Прокопьев А.В., Парфенов Л.М., Томшин М.Д., Колодезников И.И. Чехол Сибирской платформы и смежных складчато-надвиговых поясов // Тектоника, геодинамика и металлогения территории Республики Саха (Якутия). М., МАИК «Наука/Интерпериодика», 2001, с. 113-155. 30. Протопопов Ю.Х. Тектонические комплексы платформенного чехла Вилюйской синеклизы. Якутск, ЯНЦ СО РАН, 1993, 48 с. 31. Ревердатто В.В., Полянский О.П., Ананьев В.А. Модельные оценки палеотемператур и метаморфизм погружения при рифтинге // ДАН, 1992, т. 323, № 5, с. 921-924. 32. Соболев А.В., Соболев С.В., Кузьмин Д.В., Малич К.Н., Петрунин А.Г. Механизм образования сибирских меймечитов и природа их связи с траппами и кимберлитами // Геология и геофизика, 2009, т. 50 (12), с. 1293-1334. 33. Соболев В.С. Петрология верхней мантии и происхождение алмазов. Избранные труды. Новосибирск, Наука, 1989, 252 с. 34. Соболев Н.В., Соболев А.В., Томиленко А.А., Батанова В.Г., Толстов А.В., Логвинова А.М., Кузьмин Д.В. Уникальные особенности состава вкрапленников оливина посттрапповой алмазоносной кимберлитовой трубки Малокуонапская, Якутия // ДАН, 2015а, т. 463, № 5, с. 587-591. 35. Соболев Н.В., Соболев А.В., Томиленко А.А., Ковязин С.В., Батанова В.Г., Кузьмин Д.В. Парагенезис и сложная зональность вкрапленников оливина из неизмененного кимберлита трубки Удачная-Восточная (Якутия): связь с условиями образования и эволюцией кимберлита // Геология и геофизика, 2015б, т. 56 (1-2), с. 337-360. 36. Томшин М.Д., Травин А.В., Константинов К.М. Последовательность магматических событий в Накынском кимберлитовом поле // Крупные изверженные провинции, мантийные плюмы и металлогения в истории Земли. Материалы научной международной конференции. Иркутск, Листвянка, 1-8 сентября 2015 г. Иркутск, Изд-во Института географии СО РАН, 2015, с. 87-89. 37. Третьяков Ф.Ф. Среднепалеозойские рифтовые структуры в основании Верхоянского складчатого пояса // Отечественная геология, 2004, № 4, с. 57-60. 38. Трунилина В.А., Роев С.П., Орлов Ю.С., Мванов А.И. Магматизм хребта Тас-Хаяхтах. Якутск, Изд-во ЯГУ, 2009, 135 с. 39. Фрадкин Г.С. Геологическое строение и перспективы нефтегазоносности западной части Вилюйской синеклизы. М., Наука, 1967, 204 с. 40. Baragar W.R.A., Ernst R.E., Hulbert L., Peterson T. Longitudinal petrochemical variations in the Mackenzie dyke swarm // J. Petrol., 1996, v. 37, p. 317-359. 41. Bialas R.W., Buck W. R., Qin R. How much magma is required to rift a continent? // Earth Planet. Sci. Lett., 2010, v. 292, p. 68-78. 42. Bryan S.E., Ernst R.E. Revised definition of Large Igneous Provinces (LIPs) // Earth Sci. Rev., 2008, v. 86, p. 175-202. 43. Buck W.R. Modes of continental lithospheric extension // J. Geophys. Res., 1991, v. 96, № B12, p. 20161-20178. 44. Burov E., Cloetingh S. Controls of mantle plumes and lithospheric folding on modes of intraplate continental tectonics: differences and similarities // Geophys. J. Int., 2009, v. 178, p. 1691-1722. 45. Burov E., Guillou-Frottier L., d’Acremont E., Le Pourhiet L., Cloetingh S. Plume head-lithosphere interactions near intra-continental plate boundaries // Tectonophysics, 2007, v. 434, p. 15-38. 46. Carter N.L., Tsenn M.C. Flow properties of continental lithosphere // Tectonophysics, 1987, v. 136, p. 27-63. 47. Chopra P.N., Patterson M.S. The role of water in the deformation of dunite // J.Geophys. Res., 1984, v. 89, p. 7861-7876. 48. Courtillot V., Kravchinsky V.A., Quidelleur X., Renne P.R., Gladkochub D.P. Preliminary dating of the Viluy traps (Eastern Siberia): Eruption at the time of Late Devonian extinction events? // Earth Planet. Sci. Lett., 2010, v. 300. p. 239-245. 49. Egorkin A.V., Zuganov S.K., Pavlenkova N.A., Chernychev N.M. Results of lithospheric studies from long-range profiles in Siberia // Tectonophysics, 1987, v. 140, p. 29-47. 50. Ernst R.E. Large Igneous Provinces. Cambridge University Press, 2014, 653 p. 51. Govers R., Wortel M.J.R. Initiation of asymmetric extension in continental lithosphere // Tectonophysics, 1993, v. 223, p. 75-96. 52. Halls H.C. The Late Precambrian Central North American rift system - a survey of recent geological and geophysical investigations // Tectonics and geophysics of continental rifts. V. 2. Proceedings of the NATO Advanced Study Institute «Paleorift systems with emphasis on the Permian Oslo Rift», Oslo, Norway, July 27-August 5, 1977 / Eds. E.R. Neumann, I.B. Ramberg. Kluwer Academic Publishers, 1978, p. 111-124. 53. Ivanov A.V. Why volatiles are required for cratonic flood basalt volcanism: Two examples from the Siberian craton / Eds. G.R. Foulger, M. Lustrino, and S.D. King, The interdisciplinary Earth: A volume in honor of D.L. Anderson. Geol. Soc. Amer. Special Paper 514 and AGU Special Publication 71, 2015, p. 325-338. 54. Katz R.F., Spiegelman M., Langmuir C.H. A new parameterization of hydrous mantle melting // Geochem. Geophys. Geosyst., 2003, v. 4, doi: 10.1029/2002gc000433. 55. Keir D., Bastow I.D., Pagli C., Chambers E.L. The development of extension and magmatism in the Red Sea rift of Afar // Tectonophysics, 2013, v. 607, p. 98-114. 56. Kennet B.L.N., Engdahl E.R., Buland R. Constraints on seismic velocities in the Earth from travel times // Geophys. J. Int., 1995, v. 122, p. 108-124. 57. Kiselev A.I., Ernst R.E., Yarmolyuk V.V., Egorov K.N. Radiated rifts and dyke swarms of the middle Paleozoic Yakutsk plume of eastern Siberian craton // J. Asian Earth Sci., 2012, v. 45, № 2, p. 1-16, http://dx.doi.org/10.1016/j.jseaes.2011.09.004 58. Koptev A., Calais E., Burov E., Leroy S., Gerya T. Dual continental rift systems generated by plume-lithosphere interaction // Nat. Geosci., 2015, v. 8, p. 388-392. 59. Kronenberg A.K., Tullis J. Flow strength of quartz aggregates: grain size and pressure effects due to hydrolytic weakening // J. Geophys. Res., 1984, v. 89, p. 4281-4297. 60. Kuzmin M.I., Yarmolyuk V.V., Kravchinsky V.A. Phanerozoic hot spot traces and paleogeographic reconstructions of the Siberian continent based on interaction with the African large low shear velocity province // Earth Sci. Rev., 2010, v. 102, p. 29-59. 61. Maimon O., Lyakhovsky V., Melnik O., Navon O. The propagation of a dyke driven by gas-saturated magma // Geophys. J. Int., 2012, doi: 10.1111/j.1365-246X.2012.05342.x. 62. MARC users guide. V. A: Theory and users information. Santa Ana (CA): MSC. Software Corporation, 2010. 63. MсKenzie D. Some remarks on the development of sedimentary basins // Earth Planet. Sci. Lett., 1978, v. 40, p. 25-32. 64. MсKenzie D., Bickle M.J. The volume and composition of melt generated by extension of the lithosphere // J. Petrol., 1988, v. 29, p. 625-679. 65. Mei S., Bai W., Hiraga T., Kohlstedt D.L. Influence of melt on the creep behavior of olivine-basalt aggregates under hydrous conditions // Earth Planet. Sci. Lett., 2002, v. 201, p. 491-507. 66. Neumann E.R., Ramberg I.B. Petrology and geochemistry of continental rifts. NATO ASI Series. Ser. C: Mathematical and Physical Sci.36. D. Reidel Publ. Company, 1977, 296 p. 67. Pavlov V., Bachtadse V., Mikhailov V. New Middle Cambrian and Middle Ordovician palaeomagnetic data from Siberia: Llandelian magnetostratigraphy and relative rotation between the Aldan and Anabar-Angara blocks // Earth Planet. Sci. Lett., 2008, v. 276, p. 229-242. 68. Phillip S.L., Afsar F., Gudmundsson A. Effects of mechanical layering on hydrofracture emplacement and fluid transport in reservoirs // Front. Earth Sci., 2013, doi.org/10.3389/feart.2013.00004. 69. Polyansky O.P. Dynamic causes for the opening of the Baikal Rift zone: a numerical modelling approach // Tectonophysics, 2002, v. 351, № 1-2, p. 89-115. 70. Polyansky O.P., Prokopiev A.V., Koroleva O.V., Tomshin M.D., Reverdatto V.V., Selyatitsky A.Yu., Travin A.V., Vasiliev D.A. Temporal correlation between dyke swarms and crustal extension in the middle Palaeozoic Vilyui rift basin, Siberian platform // Lithos, 2017, № 282-283, p. 45-64, dx.doi.org/10.1016/j.lithos.2017.02.020. 71. Powerman V., Shatsillo A., Coe, R., Xixi Zhao, Gladkochub, D., Buchwaldt, R., Pavlov, V. Palaeogeography of the Siberian platform during middle Palaeozoic Times (~450-400 Ma): new palaeomagnetic evidence from the Lena and Nyuya rivers // Geophys. J. Int., 2013, doi: 10.1093/gji/ggt197. 72. Ramberg I.B., Spjeldnæs N. The tectonic history of the Oslo region // Tectonics and geophysics of continental rifts. V. 2. Proceedings of the NATO Advanced Study Institute «Paleorift systems with emphasis on the Permian Oslo Rift», Oslo, Norway, July 27-August 5, 1977 / Eds. E.R. Neumann, I.B. Ramberg. Kluwer Academic Publishers, 1978, p. 167-194. 73. Ricci J., Quidelleur X., Pavlov V., Orlov S., Shatsillo A., Courtillot V. New 40Ar/39Ar and K-Ar ages of the Viluy traps (Eastern Siberia): Further evidence for a relationship with the Frasnian-Famennian mass extinction // Palaeogeogr. Palaeoclimatol. Palaeoecol., 2013, v. 386, p. 531-540. 74. Schmidt M.W., Poli S. Devolatilization during subduction // Treatise on geochemistry. V. 4. The crust / Eds. H.D. Holland, K.K. Turekian. Oxford, Elsevier, 2014, p. 669-701. 75. Sengor A.M.C., Burke K. Relative timing of rifting and volcanism on the earth and its tectonic implications // Geophys. Res. Lett., 1978, v. 5, p. 419-421. 76. Sobolev S.V., Sobolev A.V., Kuzmin D.V., Krivolutskaya N.A., Petrunin A.G., Arndt N.T., Radko V.A., Vasiliev Y.R. Linking mantle plumes, large igneous provinces and environmental catastrophes // Nature, 2011, v. 477, p. 312-316. 77. Thybo H., Artemieva I.M. Moho and magmatic underplating in continental lithosphere // Tectonophysics, 2013, v. 609, p. 605-619. 78. Tomshin M.D., Koroleva O.V. Composite dykes of the Vilyuisk paleorift system, Siberian Platform, Yakutia, USSR // Mafic dykes and emplacement mechanisms / Eds. A.J. Parker, P.C. Rickwood, D.H. Tucker. Rotterdam, Balkema, 1990, p. 535-540. 79. Tomshin M.D., Konstantinov K.M. Basic dike belts of the Viluyi paleorift (Siberian platform) // Fifth International Dyke Conference IDC-5, Rovaniemi, Finland, 2005, p. 51. 80. Walter M.J. Melt extraction and compositional variability in mantle lithosphere // The mantle and core / Ed. R.W. Carlson. V. 2. Treatise on geochemistry Eds. H.D. Holland, K.K. Turekian. Elsevier-Pergamon, Oxford. 2005, p. 363-394. 81. Wright T.J., Sigmundsson F., Pagli C., Belachew M., Hamling I.J., Brandsdóttir B., Keir D., Pedersen R., Ayele A., Ebinger C., Einarsson P., Lewi E., Calais E. Geophysical constraints on the dynamics of spreading centres from rifting episodes on land // Nat. Geosci., 2012, v. 5, p. 242-250. 82. Zienkiewicz O.C., Taylor R.L. The finite element method. Fifth Ed. V. 2. Solid mechanics. Oxford, Butterworth-Heinman, 2000, 460 p. 83. Zonenshain L.P., Kuzmin M.I., Natapov L.M. Geology of the USSR: a plate-tectonic synthesis. American Geophysical Union, Washington, 1991, 442 p.