Условия формирования постколлизионных гранитов Карского орогена (Северный Таймыр, Центральная Арктика): применение трёхмерного численного моделирования

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В работе рассматривается формирование постколлизионных гранитоидов Карского орогена на Северном Таймыре в условиях повышенного теплового потока вследствие распада орогена на предплюмовом этапе его развития (280–250 млн лет назад) на основе применения трёхмерного численного моделирования. Начальная геометрия модельной области, граничные условия и физические свойства для коры и мантии подобраны соответствующими строению земной коры зоны сочленения Карского, Центрально-Таймырского и Сибирского блоков. Проведено сравнение результатов моделирования в двух- и трёхмерной постановке при полностью идентичных параметрах модели и физических свойств веществ, характеризующихся числом Рэлея. Установлено, что 3D-моделирование является более реалистичным и корректным способом описания соответствующих магматических процессов относительно 2D-постановки. Показано, что в основании земной коры в области моделирования на глубине около 50 км устанавливается зона плавления континентального корового материала, возможно при участии небольшого вклада мантийного компонента, генерирующая подъём магмы и формирование группы пространственно сближенных гранитоидных массивов. Становление массивов с диаметром 10–20 км происходило на глубинах от 14 до 8 км на протяжении 15 млн лет, что близко к реальному геологическому положению постколлизионных штоков Карского орогена.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

В. А. Верниковский

Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука Сибирского отделения Российской Академии наук; Новосибирский государственный университет

Email: MatushkinNY@ipgg.sbras.ru

Академик РАН

Россия, Новосибирск; Новосибирск

А. Н. Семенов

Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева Сибирского отделения Российской Академии наук; Новосибирский государственный университет

Email: MatushkinNY@ipgg.sbras.ru
Россия, Новосибирск; Новосибирск

О. П. Полянский

Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева Сибирского отделения Российской Академии наук

Email: MatushkinNY@ipgg.sbras.ru
Россия, Новосибирск

А. В. Бабичев

Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева Сибирского отделения Российской Академии наук; Новосибирский государственный университет

Email: MatushkinNY@ipgg.sbras.ru
Россия, Новосибирск; Новосибирск

А. Е. Верниковская

Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука Сибирского отделения Российской Академии наук; Новосибирский государственный университет

Email: MatushkinNY@ipgg.sbras.ru
Россия, Новосибирск; Новосибирск

Н. Ю. Матушкин

Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А.А. Трофимука Сибирского отделения Российской Академии наук; Новосибирский государственный университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: MatushkinNY@ipgg.sbras.ru
Россия, Новосибирск; Новосибирск

Список литературы

  1. Верниковский В. А. Геодинамическая эволюция Таймырской складчатой области // Труды ОИГГ М. Вып. 831. Новосибирск: Изд. СО РАН НИЦ ОИГГМ, 1996. 202 с.
  2. Vernikovsky V. A., Vernikovskaya A., Proskurnin V., Matushkin N., Proskurnina M., Kadilnikov P., Larionov A., Travin A. Late Paleozoic – Early Mesozoic Granite Magmatism on the Arctic Margin of the Siberian Craton during the Kara-Siberia Oblique Collision and Plume Events // Minerals. 2020. V. 10(6). 571. http://dx.doi.org/10.3390/min10060571
  3. Верниковский В. А., Полянский О. П., Бабичев А. В., Верниковская А. Е., Проскурнин В. Ф., Матушкин Н. Ю. Тектонотермальная модель для позднепалеозойского синколлизионного этапа формирования Карского орогена (Северный Таймыр, Центральная Арктика) // Геология и геофизика. 2022. Т. 63. № 4. С. 440–457. http://dx.doi.org/10.15372/GiG2021178
  4. Верниковский В. А., Семенов А. Н., Полянский О. П., Бабичев А. В., Верниковская А. Е., Матушкин Н. Ю. Тектонотермальная модель и эволюция магматизма на постколлизионном (предплюмовом) этапе развития Карского орогена (Северный Таймыр, Центральная Арктика) // Доклады РАН. Науки о Земле. 2024. Т. 514. № 1. С. 56–64. https://doi.org/10.31857/S2686739724010077
  5. Проскурнина М. А., Проскурнин В. Ф., Ремизов Д. Н., Ларионов А. Н. Кольцевые интрузивы Беспамятнинского ареала: проявления шошонит-латитового магматизма на Северном Таймыре // Региональная геология и металлогения. 2019. № 79. С. 5–22.
  6. Khudoley A. K., Verzhbitsky V. E., Zastrozhnov D. A., O’Sullivan P., Ershova V. B., Proskurnin V. F., Tuchkova M. I., Rogov M. A., Kyser T. K., Malyshev S. V., Schneider G. V. Late Paleozoic—Mesozoic tectonic evolution of the Eastern Taimyr-Severnaya Zemlya Fold and Thrust Belt and adjoining Yenisey-Khatanga Depression // J. Geodyn. 2018. V. 119. P. 221–241. https://doi.org/10.1016/j.jog.2018.02.002
  7. 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. https://doi.org/10.1038/nature10385
  8. Jamieson R. A., Beaumont C. On the origin of orogens // GSA Bull. 2013. V. 125(11–12). P. 1671–1702. https://doi.org/10.1130/B30855.1
  9. Полянский О. П., Филиппов Ю. Ф., Фомин А. Н., Федорович М. О., Ревердатто В. В. Реконструкция динамики погружения и палеотемпературного режима северной окраины Сибирской платформы // Геология и геофизика. 2025. Т. 66. № 1. С. 90–108. https://doi.org/10.15372/GiG2024145
  10. Priestley K., McKenzie D. The relationship between shear wave velocity, temperature, attenuation and viscosity in the shallow part of the mantle // Earth Planet. Sci. Lett. 2013. V. 381. P. 78–91. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2013.08.022
  11. Семенов А. Н., Полянский О. П. Численное моделирование механизмов минглинга и миксинга магмы на примере формирования сложных интрузивов // Геология и геофизика. 2017. Т. 58. № 11. С. 1665–1683. https://doi.org/10.15372/GiG20171104
  12. Lee J. R. On the three-dimensional effect for natural convection in horizontal enclosure with an adiabatic body: Review from the 2D results and visualization of 3D flow structure // Int. Comm. Heat and Mass Transfer. 2018. V. 92. P. 31‒38. https://doi.org/10.1016/j.icheatmasstransfer.2018.02.010
  13. Janssen R. J. A., Henkes R. A. W. M. Instabilities in three‐dimensional differentially heated cavities with adiabatic horizontal walls // Physics of Fluids. 1996. V. 8(1). P. 62–74. https://doi.org/10.1063/1.868814
  14. Astanina M. S., Buonomo B., Manca O., Sheremet M. A. Three-dimensional natural convection of fluid with temperature-dependent viscosity within a porous cube having local heater // Int. Comm. Heat and Mass Transfer. 2022. V. 139. 106510. https://doi.org/10.1016/j.icheatmasstransfer.2022.106510
  15. Zhu W., Wang M., Chen H. 2D and 3D lattice Boltzmann simulation for natural convection melting // Int. J. Thermal Sci. 2017. V. 117. P. 239–250. https://doi.org/10.1016/j.ijthermalsci.2017.03.025
  16. Добрецов Н. Л., Кирдяшкин А. Г., Кирдяшкин А. А. Глубинная геодинамика. Новосибирск: Изд. Гео, 2001. 409 с.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Геолого-тектоническая схема северо-восточной части Карского орогена по [2] c изменениями. 1–2 – Южный домен (Южно-Таймырский складчатый пояс) – деформированная пассивная окраина Сибирского палеоконтинента): 1 – преимущественно доломиты и известняки Северо-Быррангской зоны (O–C2); 2 – преимущественно песчаники, аргиллиты и угленосные отложения Южно-Быррангской зоны (C3–P2); 3–5 – образования Сибирских траппов (P3–T1): 3 – базальты и туфы; 4 – долеритовые силлы; 5 – щелочные и субщелочные сиениты, граниты и монцониты (249–233 млн лет); 6–10 – Центральный домен (Центрально-Таймырский аккреционный пояс): 6 – Мамонто-Шренковский (I) и Фаддеевский (II) гранитно-метаморфические террейны (PP–MP); 7 – неопротерозойские гранитоиды (940–850 млн лет); 8 – островодужные комплексы (NP1–3); 9 – офиолиты, включая плагиограниты (750–730 млн лет); 10 – карбонатные террейны; 11 – деформированный чехол Сибирского палеоконтинента (NP3–C1); 12 – Северный домен (Северо-Таймырский (Карский) блок) – пассивная окраина Карского микроконтинента (NP3–Є); 13 – синколлизионные граниты (315–305 и 287–282 млн лет); 14 – постколлизионные граниты (264–248 млн лет) (красным пунктиром – предполагаемые контуры интрузий); 15 – тектонические швы – надвиги (Г – Главный Таймырский, Ф – Пясино-Фаддеевский); 16 – П – Пограничный надвиг; 17 – перекрывающие отложения (J–Q). Значения U‒Pb-возраста по цирконам взяты из [1, 2, 5, 6]

Скачать (1MB)
Метаданные
3. Рис. 2. Результаты 3D-моделирования. Область соответствует прямоугольнику на рис. 1, где левый дальний край модели относится к Карскому блоку, правый ближний – Центрально-Таймырскому, нижняя поверхность – основание земной коры. Показана изотермическая поверхность солидуса в момент 30 (а) и 36 (б) млн лет от начала действия повышенного теплового потока, максимальный подъём обозначен метками. Цветовая шкала дана в интервале 240–730 °С для детализации структуры массивов

Скачать (1MB)
Метаданные
4. Рис. 3. Горизонтальные сечения модели (рис. 2) на глубине 10 и 15 км для моментов времени 21, 24, 27, 30, 33.5 и 36 млн лет, что соответствует геологическому времени 260–245 млн лет назад. Красные области с температурой >730 °С показывают форму и положение в плане массивов на данный момент времени

Скачать (503KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Сравнение результатов моделирования в двухмерной (слева) и трёхмерной (справа) постановках приведено для подобной геометрии модельной области. Вертикальное сечение в 3D-варианте модели приведено в середине модельной области, где происходит подъём порций частичного расплава на разный глубинный уровень. Показана область частичного плавления (верхний ряд) и температуры (нижний ряд)

Скачать (392KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».