- Код статьи
- S30345855S0869590325040035-1
- DOI
- 10.7868/S3034585525040035
- Тип публикации
- Статья
- Статус публикации
- Опубликовано
- Авторы
- Том/ Выпуск
- Том 33 / Номер выпуска 4
- Страницы
- 56-84
- Аннотация
- В юго-восточном фрагменте Раахе-Ладожской шовной зоны на территории России, в пределах Мейерской тектонической зоны, выявлены повышенные давления ("overpressure"), вызванные структурно-метаморфическими преобразованиями пород при коллизионном взаимодействии аллохтонного и автохтонного блоков. Предполагается, что тектоническое взаимодействие жесткого блока коры архейского основания Карельского кратона (автохтона) и протерозойского гранулитового блока Свекофеннского пояса (аллохтона) контролирует условия формирования аномалий сверхлитостатического давления. Методами минеральной геобарометрии и численным термомеханическим моделированием в породах надвиговой зоны фиксируются значения до 9–11 кбар при литостатическом давлении 4–6 кбар. Полученные результаты позволяют считать, что природа локального сверхлитостатического давления (до 7–9 кбар), устанавливаемая по минеральным геобарометрам и численному термомеханическому моделированию, может объясняться тектоническим взаимодействием неоднородных по физико-механическим свойствам блоков, а не отражать погрешность применяемых инструментов минеральной геобарометрии.
- Ключевые слова
- сверхлитостатическое давление тектоническая зона надвиг метаморфические породы P–T параметры
- Дата публикации
- 28.03.2025
- Год выхода
- 2025
- Всего подписок
- 0
- Всего просмотров
- 26
Библиография
- 1. Азимов П.Я., Ризвановa Н.Г. Проявление позднесвекофеннского метаморфизма повышенных давлений в зональном метаморфическом комплексе Северного Приладожья (Юго-Восток Фенноскандинавского щита) // Петрология. 2021. Т. 29. № 3. С. 292–308. https://doi.org/10.31857/S0869590321020023
- 2. Балтыбаев Ш.К., Вивдич Э.С. Эволюция Мейерской надвиговой зоны Северного Приладожья (Республика Карелия, Северо-Запад России): P–T условия формирования минеральных парагенезисов и геодинамические реконструкции // Геотектоника. 2021. Т. 225. № 4. С. 73–87. https://doi.org/10.31857/S0016853X21040032
- 3. Балтыбаев Ш.К., Глебовицкий В.А., Козырева И.В. и др. Мейерский надвиг – главный элемент строения сутуры на границе Карельского кратона и Свекофеннского пояса в Приладожье, Балтийский щит // Докл. АН. 1996. Т. 348. № 3. С. 353-356.
- 4. Балтыбаев Ш.К., Глебовицкий В.А., Козырева И.В. и др. Геология и петрология свекофеннид Приладожья. СПб.: Изд. СПбГУ, 2000. 199 с.
- 5. Балтыбаев Ш.К., Левченков О.А., Бережная Н.Г. и др. Время и длительность свекофеннской плутоно-метаморфической активности на юго-востоке Балтийского щита (Приладожье) // Петрология. 2004. Т. 12. № 4. С. 374–393.
- 6. Балтыбаев Ш.К., Левченков О.А., Левский Л.К. Свекофеннский пояс Фенноскандии: пространственно-временная корреляция раннепротерозойских эндогенных процессов. СПб.: Наука, 2009. 328 с.
- 7. Балтыбаев Ш.К., Вивдич Э.С., Галанкина О.Л., Борисова Е.Б. Флюидный режим формирования гнейсов в Мейерской надвиговой зоне Северного Приладожья (Юго-Восток Фенноскандинавского щита) // Петрология. 2022. Т. 30. № 2. С. 166–193. https://doi.org/10.31857/S0869590322020029
- 8. Балтыбаев Ш.К., Саватенков В.М., Петракова М.Е. T–t эволюция раннепротерозойских пород Северного Приладожья по данным изучения U-Pb, Rb-Sr и Sm-Nd систем в минералах // Геодинамика и тектонофизика. 2024. Т. 15. № 3. 0759. https://doi.org/10.5800/GT-2024-15-3-0759
- 9. Вивдич Э.С., Балтыбаев Ш.К., Галанкина О.Л. Метаморфические минеральные реакции и парагенезисы в породах Мейерской тектонической зоны (Юго-Восток Фенноскандинавского щита) // Петрология. 2024. Т. 32. № 2. C. 195–217. https://doi.org/10.31857/s0869590324020046
- 10. Гульбин Ю.Л. P–T тренды и моделирование эволюции минерального состава метапелитов Северного Приладожья в системе MnNCKFMASH // Записки РМО. 2014. Т. 143. № 6. С. 34–53.
- 11. Коробейников С.Н. Нелинейное деформирование твердых тел. Новосибирск: Наука СО РАН, 2000. 262 с.
- 12. Кулаковский А.Л., Морозов Ю.А., Смульская А.И. Стресс–метаморфизм и стресс–метаморфиты в докембрии Приладожья // Тр. КарНЦ РАН. 2015. № 7. С. 19–35. https://doi.org/10.17076/geo159
- 13. Полянский О.П., Бабичев А.В., Коробейников С.Н., Ревердатто В.В. Компьютерное моделирование гранитогнейсового диапиризма в земной коре: контролирующие факторы, длительность и температурный режим // Петрология. 2010. № 4. С. 450–466.
- 14. Полянский О.П., Лиханов И.И., Бабичев А.В. и др. Тектониты Приенисейской сдвиговой зоны (Енисейский кряж): свидетельства и термомеханическая численная модель генерации сверхлитостатического давления // Петрология. 2024. Т. 32. № 1. С. 19–45. https://doi.org/10.31857/S0869590324010036
- 15. Татаурова А.А., Стефанов Ю.П., Деев Е.В. Механизмы формирования тектонических структур в зонах сочленения горных хребтов и прилегающих впадин: геомеханическое численное моделирование// Геология и геофизика. 2024. https://doi.org/10.15372/GIG2024187
- 16. Babeyko A., Sobolev S., Trumbull R. et al. Numerical models of crustal scale convection and partial melting beneath the Altiplano-Puna plateau // Earth and Planetary Science Letters. 2002. V. 199. P. 373–388. https://doi.org/10.1016/S0012-821X (02)00597-6
- 17. Baltybaev S.K. Svecofennian orogen of the Fennoscandian shield: Compositional and isotopic zoning and its tectonic interpretation // Geotectonics. 2013. V. 47. No 5. P. 452–464. https://doi.org/10.1134/S0016852113060022
- 18. Beaumont C., Kamp J.J., Hamilton J., Fullsack P. The continental collision zone, South Island, New Zealand: Comparison of geodynamical models and observation // Journal of Geophysical Research. 1996. V. 101 (B2). P. 3333–3359. https://doi.org/10.1029/95JB02401
- 19. Berman R.G. Internally-consistent thermodynamic data for minerals in the system Na2O-K2O-CaO-MgO-FeO-Fe2O3-Al2O3-SiO2-TiO2-H2O-CO2 // Journal of Petrology. 1988. V. 29. No 2. P. 445–522. https://doi.org/10.1093/petrology/29.2.445
- 20. Berman R.G. Thermobarometry using multi-equilibrium calculations: A new technique with petrologic applications // Canadian Mineralogist. 1991. V. 29. No 4. P. 833–855.
- 21. Berman R.G. WinTWQ (version 2.3): A software package for performing internally-consistent thermobarometric calculations // Geological Survey of Canada. 2007. Open File 5462 (revised). URL: https://doi.org/10.4095/223228
- 22. Berman R.G., Aranovich L.Y. Optimized standard state and solution properties of minerals I. Model calibration for olivine, orthopyroxene, cordierite, garnet, and ilmenite in the system FeO-MgO-CaO-A12O3-TiO2-SiO2 // Contribution to Mineralogy and Petrology. 1996. V. 126. P. 1–24. https://doi.org/10.1007/s004100050232
- 23. Berman R.G., Aranovich L.Ya., Rancourt D.G., Mercier D.G. Reversed phase equilibrium constraints on the stability of Mg-Fe-Al biotite // American Mineralogist. 2007. V. 92. No 1. P. 139–150. https://doi.org/ 10.2138/am.2007.2051
- 24. Bos B., Spiers C.J. Frictional-viscous flow of phyllosilicate-bearing fault rock: Microphysical model and implications for crustal strength profiles // Journal of Geophysical Research. 2002. V. 107 (B2). https://doi.org/ 10.1029/2001JB000301
- 25. Buiter S.J.H., Babeyko A.Yu., Ellis S. et al. The numerical sandbox: сomparison of model results for a shortening and an extension experiment // Eds. S.J.H. Buiter, G. Schreurs. Analogue and Numerical Modelling of Crustal-Scale Processes. Geological Society, London, Special Publications. 2006. V. 253. P. 29–64.
- 26. Chu X., Ague J.J., Podladchikov Y.Y., Tian M. Ultrafast eclogite formation via melting-induced overpressure // Earth and Planetary Science Letters. 2017. V. 479. P. 1–17. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2017.09.007
- 27. Connolly J.A. Multivariable phase–diagrams – an algorithm based on generalized thermodynamics // American Journal of Science. 1990. V. 290. P. 666–718. https://doi.org/10.2475/ajs.290.6.666
- 28. Dale J., Holland T., Powell R. Hornblende-garnet-plagioclase thermobarometry: A natural assemblage calibration of the thermodynamics of hornblende // Contribution to Mineralogy and Petrology. 2000. V. 140. P. 353–362. https://doi.org/10.1007/s004100000187
- 29. England P.C., Thompson A.B. Pressure-temperature-time paths of regional metamorphism I. Heat transfer during the evolution of regions of thickened continental crust // Journal of Petrology. 1984. V. 25. P. 894–928. https://doi.org/10.1093/petrology/25.4.894
- 30. Fullsack P. An arbitrary lagrangian-eulerian formulation for creeping flows and its applications in tectonic models // Geophysical Journal International. 1995. V. 120. P. 1–23.
- 31. Gaal G., Gorbatschev R. An outline of the Precambrian evolution of the Baltic Shield // Precambrian Research. 1987. V. 35. No 1. P. 15–25. https://doi.org/10.1016/0301-9268 (87)90044-1
- 32. Gerya T. Tectonic overpressure and underpressure in lithospheric tectonics and metamorphism // Journal of Metamorphic Geology. 2015. V. 33. P. 785–800. https://doi.org/10.1111/jmg.12144
- 33. Gerya T.V., Yuen D.A. Rayleigh–Taylor instabilities from hydration and melting propel “cold plumesˮ at subduction zones // Earth and Planetary Science Letters. 2003. V. 212. No 1–2. P. 47–62. https://doi.org/10.1016/S0012-821X (03)00265-6
- 34. Green E.C.R., White R.W., Diener J.F.A. et al. Activity–composition relations for the calculation of partial melting equilibria in metabasic rocks // Journal of Metamorphic Geology. 2016. V. 34. P. 845–869. https://doi.org/ 10.1111/jmg.12211
- 35. Hawthorne F.C., Oberti R., Harlow G.E. et al. Nomenclature of the amphibole supergroup // American Mineralogist. 2012. V. 97. No 11–12. P. 2031–2048. https://doi.org/10.2138/am.2012.4276
- 36. Holland T.J.B. Powel R. An internally-consistent thermodynamic dataset for phases of petrological interest // Journal of Metamorphic Geology. 1998. V. 16. P. 309–344. https://doi.org/10.1111/j.1525-1314.1998.00140.x
- 37. Holland T.J.B., Powell R. An improved and extended internally consistent thermodynamic dataset for phases of petrological interest, involving a new equation of state for solids // Journal of Metamorphic Geology. 2011. V. 29. P. 333–383. https://doi.org/10.1111/j.1525-1314.2010.00923.x
- 38. Jamtveit B., Moulas E., Andersen T.B. et al. High pressure metamorphism caused by fluid induced weakening of deep continental crust // Scientific Reports. 2018. V. 8. https://doi.org/10.1038/s41598-018-35200-1
- 39. Kaus B.J.P. Modelling approaches to geodynamic processes. PhD thesis, Los Angeles: University of California, 2005. ETH Zurich.
- 40. Korobeynikov S.N., Reverdatto V.V., Polyanskii O.P. et al. Computer simulation of underthrusting and subduction due to collision of slabs // Numerical Analysis and Applications. 2009. V. 2. No 1. P. 58–73. https://doi.org/10.1134/S1995423909010066
- 41. Korsman K., Korja T., Pajunen M. et al. and GGT/SVEKA Working Group. The GGT/SVEKA Transect: Structure and Evolution of the Continental Crust in the Paleoproterozoic Svecofennian Orogen in Finland // International Geology Review. 1999. V. 41. P. 287–333.
- 42. Kremenetsky A.A., Milanovsky S.Y., Ovchinnikov L.N. A heat generation model for the continental crust based on deep drilling in the Baltic Shield // Tectonophysics. 1989. V. 159. P. 231–246.
- 43. Kronenberg A.K., Tullis J. Flow strengths of quartz aggregates: grain size and pressure effects due to hydrolytic weakening // Journal of Geophysical Research: Solid Earth. 1984. V. 89 (B6). P. 4281–4297. https://doi.org/10.1029/JB089iB06p04281
- 44. Kukkonen I.T., Peltonen P. Xenolith-controlled geotherm for the central Fennoscandian Shield: Implications for lithosphere–asthenosphere relations // Tectonophysics. 1999. V. 304. P. 301–315.
- 45. Lahtinen R., Huhma H., Kousa J. Contrasting source components of the Paleoproterozoic Svecofennian metasediments: detrital zircon U-Pb, Sm-Nd and geochemical data // Precambrian Research. 2002. V. 116. P. 81–109.
- 46. Leak B.E., Woolley A.R., Arps C.E.S. et al. Nomenclature of Amphiboles: Report of the sub-committee on amphiboles of the international mineralogical association. Commission on new minerals and mineral names // American Mineralogist. 1997. V. 82. P. 1019–1037. https://doi.org/10.1180/minmag.1997.061.405.13
- 47. Leloup P., Ricard Y., Battaglia J., Lacassin R. Shear heating in continental strike-slip shear zones: Model and field examples // Geophysical Journal International. 1999. V. 136. No 1. P. 19–40. https://doi.org/10.1046/j.1365-246X.1999.00683.x
- 48. Li Z., Gerya T.V., Burg J.P. Influence of tectonic overpressure on P–T paths of HP-UHP rocks in continental collision zones: Thermomechanical modelling // Journal of Metamorphic Geology. 2010. V. 28. P. 227–247. https://doi.org/10.1111/j.1525-1314.2009.00864.x
- 49. Mancktelow N.S. Tectonic overpressure in competent mafic layers and the development of isolated eclogites // Journal of Metamorphic Geology. 1993. V. 11. P. 801–812. https://doi.org/10.1111/j.1525-1314.1993.tb00190.x
- 50. Mancktelow N.S. Nonlithostatic pressure during sediment subduction and the development and exhumation of high-pressure metamorphic rocks // Journal of Geophysical Research. 1995. V. 100. P. 571–583. https://doi.org/10.1029/94JB02158
- 51. Mancktelow N.S. Tectonic pressure: Theoretical concepts and modelled examples // Lithos. 2008. V. 103. P. 149–177. https://doi.org/10.1016/j.lithos.2007.09.013
- 52. MARC Users Guide. Vol. A: Theory and Users Information. Santa Ana (CA): MSC. Software Corporation. 2010.
- 53. Marques F.O., Ranalli G., Mandal N. Tectonic overpressure at shallow depth in the lithosphere: the effects of boundary conditions // Tectonophysics. 2018a. V. 746. https://doi.org/10.1016/j.tecto.2018.03.022
- 54. Marques F.O., Mandal N., Ghosh S. et al. Channel flow, tectonic overpressure, and exhumation of high-pressure rocks in the Greater Himalayas // Solid Earth. 2018b. V. 9. P. 1061–1078. https://doi.org/10.5194/se-9-1061-2018
- 55. Moulas E., Podladchikov Y.Y., Aranovich L.Y., Kostopoulos D. The problem of depth in geology: When pressure does not translate into depth // Petrology. 2013. V. 21. No 6. P. 577–587. https://doi.org/10.1134/S0869591113060052
- 56. Nironen M. The Svecofennian Orogen: a tectonic model // Precambrian Research. 1997. V. 86. No 1–2. P. 21–44.
- 57. Perchuk A.L., Safonov O.G., Smit C.A. et al. Precambrian ultra-hot orogenic factory: Making and reworking of continental crust // Tectonophysics. 2018. V. 746. P. 572–586. https://doi.org/10.1016/j.tecto.2016.11.041
- 58. Petrini K., Podladchikov Y. Lithospheric pressure depth relationship in compressive regions of thickened crust // Journal of Metamorphic Geology. 2000. V. 18. P. 67–77. https://doi.org/10.1046/j.1525-1314.2000.00240.x
- 59. Ranalli G. Rheology of the Earth. London, Glasgow, Weinheim, New York, Tokyo, Melbourne, Madras: Chapman & Hall, 1995. 413 p.
- 60. Reuber G., Kaus B., Schmalholz S., White R. Nonlithostatic pressure during subduction and collision and the formation of (ultra)high-pressure rocks // Geology. 2016. V. 44. G37595.1. https://doi.org/10.1130/G37595.1
- 61. Reverdatto V.V., Likhanov I.I., Polyansky O.P. et al. Causes, geodynamic factors and models of metamorphism // The Nature and Models of Metamorphism. Switzerland: Springer Geology, 2019. P. 83–228. https://doi.org/10.1007/978-3-030-03029-2_3
- 62. Rutland R.W.R. Tectonic overpressures, in Controls of Metamorphism. Eds. W.S. Pitcher, G.W. Flinn. Edinburgh: Oliver and Boyd, 1965. P. 119–139.
- 63. Schmalholz S.M., Podladchikov Y.Y. Tectonic overpressure in weak crustal-scale shear zones and implications for the exhumation of high-pressure rocks // Geophysical Research Letters. 2013. V. 40. P. 1984–1988. https://doi.org/10.1002/grl.50417
- 64. Schmalholz S.M., Medvedev S., Lechmann S.M., Podladchikov Y. Relationship between tectonic overpressure, deviatoric stress, driving force, isostasy and gravitational potential energy // Geophysical Journal International. 2014. V. 197. P. 680–696. https://doi.org/ 10.1093/gji/ggu040
- 65. Schreurs G., Buiter S.J.H., Boutelier D. et al. Analogue benchmarks of shortening and extension experiments // Eds. S.J.H. Buiter, G. Schreurs. Analogue and Numerical Modelling of Crustal-Scale Processes. Geological Society, London, Special Publications. 2006. V. 253. P. 1–27.
- 66. Selzer C., Buiter S.J.H., Pfiffner O.A. Numerical modelling of frontal and basal accretion at collisional margins // Tectonics. 2008. V. 27. TC3001. https://doi.org/10.1029/2007TC002169.
- 67. Tajčmanová L., Vrijmoed J., Moulas E. Grain-scale pressure variations in metamorphic rocks: implications for the interpretation of petrographic observations // Lithos. 2015. V. 216–217. P. 338–351. https://doi.org/10.1016/j.lithos.2015.01.006
- 68. Vrijmoed J.C., Podladchikov Y.Y., Andersen T.B., Hartz E.H. An alternative model for ultra-high pressure in the Svartberget Fe-Ti garnet-peridotite, Western Gneiss Region, Norway // European Journal of Mineralogy. 2009. V. 21. P. 1119–1133. https://doi.org/10.1127/0935-1221/2009/0021-1985
- 69. White R., Powell R., Johnson T. The effect of Mn on mineral stability in metapelites revisited: New a-x relations for manganese-bearing minerals // Journal of Metamorphic Geology. 2014. V. 32 № 8. P. 261–286. https://doi.org/10.1111/jmg.12095
- 70. Whitney D.L., Evans B.W. Abbreviations for rock-forming minerals // American Mineralogist. 2010. V. 95. P. 185–187. https://doi.org/10.2138/am.2010.3371
- 71. Zhou Y., Rybacki E., Wirth R. et al. Creep of partially molten fine-grained gabbro under dryconditions // Journal of Geophysical Research. 2012. V. 117. B05204. https://doi.org/10.1029/2011JB008646