Модель эволюции литосферы Гималайско-Тибетского орогена

Алексеев Р.С., Ребецкий Ю.Л.


DOI: 10.31431/1816-5524-2021-4-52-89-107

Аннотация

Гималайско-Тибетский ороген — один из наиболее высокогорных и активных орогенов на Земле. Процессы, вызванные столкновением двух континентов, привлекли внимание множество исследователей, и за последние десятилетия накопился большой объем геолого-геофизических данных, на которых строятся модели эволюции региона. В работе представлена модель эволюции плато Тибета и сопряженных с ним горных цепей, удовлетворяющая современным представлениям о строении коры. Опорными параметрами этой модели являются данные о величинах напряжений и о закономерностях пространственного распределения главных напряжений, полученные в наших собственных тектонофизических исследованиях в изучаемом регионе, а также в других внутриконтинентальных орогенах и в зонах субдукции литосферных плит. Базисными положениями модели являются факторы длительного этапа погружения океанской литосферы Индийской плиты под Евразийский континент, метаморфические процессы в погруженном слэбе (океанской литосфере) и в литосфере континента над ним, сочетание абсолютных горизонтальных движений Евразийской и Индийской плит, мелкомасштабная конвекция в верхней мантии и вертикальные перемещения вещества, как в самой континентальной литосфере, так и верхней мантии.

Ключевые слова

тектонофизика; напряжения; внутриконтинентальный ороген; Тибет; денудация; литосферные плиты

Полный текст:

PDF

Литература

Артюшков Е.В. Новейшие поднятия Земной коры как следствие инфильтрации в литосферу мантийных флюидов // Геология и геофизика. 2012. Т. 53. № 6. С. 738–760 [Artyushkov E.V. Neotectonic crustal uplifts as a consequence of mantle fluid infiltration into the lithosphere // Geology and geophysics. 2012. V. 53. № 6. P. 566–582. https://doi.org/10.1016/j.rgg.2012.04.005].

Глебовский В.И., Каминский В.Д., Минаков А.Н. и др. История формирования Евразийского бассейна Северного Ледовитого океана по результатам геоисторического анализа аномального магнитного поля // Геотектоника. 2006. № 4. С. 21–42 [Glebovsky V.I., Kaminsky V.D., Minakov A.N. et al. Formation of the Eurasia Basin in the Arctic Ocean as inferred from geohistorical analysis of the anomalous magnetic field // Geotectonics. 2006. № 4. P. 263–281].

Добрецов Н.Л. Раннепалеозойская тектоника и геодинамика Центральной Азии: роль раннепалеозойских мантийных плюмов // Геология и геофизика. 2011. Т. 52. № 12. С. 1957–1973 [Dobretsov N.L. Early Paleozoic tectonics and geodynamics of Central Asia: the role of Early Paleozoic plumes // Geology and geophysics. 2011. V. 52. № 12. P. 1957–1973 (in Russian)].

Дубинин Е.П., Розова А.В., Свешников А.А. Эндогенная природа изменений рельефа дна рифтовых зон Срединно-океанических хребтов со средними скоростями спрединга // Океанология. 2009. Т. 49. № 2. С. 287–303 [Dubinin E.P., Rozova A.V., Sveshnikov A.A. Endogenic nature of variations in the bottom topography of the mid-ocean rift zones with intermediate spreading rate. 2009. V. 49. Iss 2. P. 265–280].

Константиневская Е.А., Малавьей Ж. Аккреционные орогены: эрозия и эксгумация // Геотектоника. 2005. № 1. С. 78–98 [Konstantinevskaya E.A., Malavei Zh. Accretionary orogens: Erosion and exhumation // Geotectonics. 2005. V. 39. Iss. 1. P. 69–86].

Кохан А.В., Дубинин Е.П., Сущевская Н.М. Строение и эволюция восточной части Юго-Западного срединно-океанического Индийского хребта // Геотектоника. 2019. №. 4. С. 3–24. https://doi.org/10.31857/S0016-853X201933-24 [Kokhan A.V., Dubinin E.P., Sushchevskaya N.M. Structure and Evolution of the Eastern Part of the Southwest Indian Ridge // Geotectonics. 2019. V. 53. Iss. 4. P. 449–467. https://doi.org/10.1134/S0016852119040034].

Леонов М.Г. Центростремительная конвергенция плито-потоков и ее отражение в геодинамической эволюции литосферы Земли (обзор проблемы) // Лiтасфера. 2019. №. 2. С. 158–164 [Leonov M.G. Cntripetal convergence of plate-streams and its reflection in the geodynamic evolution of the Earth’s lithosphere (an overview of the problem) // Litasfera. 2019. Iss. 2. P. 158–164 (in Russian)].

Ребецкий Ю.Л. Механизм генерации тектонических напряжений в областях больших вертикальных движений // Физическая мезомеханика. 2008. Т. 11. № 1. С. 66–73 [Rebetsky Yu.L. The mechanism of generation of tectonic stresses in the areas of large vertical movements // Physical mesomechanics. 2008. V. 11. Iss. 1. P. 66–73 (in Russian)].

Ребецкий Ю.Л. Напряженное состояние земной коры Курил и Камчатки перед Симуширскими землетрясениями // Тихоокеанская геология. 2009. Т. 28, № 5. С. 70–84 [Rebetsky Yu.L. Stress state of the Earth’s crust of the Kurils Islands and Kamchatka before the Simushir earthquake // Russian Journal of Pacific Geology. 2009. V. 3. Iss. 5. P. 477–490. https://doi.org.10.1134/S1819714009050108].

Ребецкий Ю.Л. Об особенности напряженного состояния коры внутриконтинентальных орогенов // Геодинамика и тектонофизика. 2015. Т. 6. № 4. С. 437–466 [Rebetsky Yu.L. On the specific state of crustal stresses in intracontinental orogens // Geodynamics & Tectonophysics. 2015. V. 6. Iss. 4. P. 437–466 (in Russian)].

Ребецкий Ю.Л. Закономерности разномасштабного разрывообразования в коре и тектонофизические признаки метастабильности разломов // Геодинамика и тектонофизика 2018. Т. 9. №. 3. С. 629–652 [Rebetsky Yu.L. Regularities of crustal faulting and tectonophysical indicators of fault metastability // Geodynamics & Tectonophysics. 2018. V. 9. Iss. 3. P. 629–652 (in Russian)].

Ребецкий Ю.Л. Поле глобальных коровых напряжений Земли // Геотектоника. 2020. № 6. C. 3–24. https://doi.org/10.31857/S0016853X20060119 [Rebetsky Yu.L. Pattern of Global crustal stresses of the Earth // Geotectonics. 2020. V. 54. Iss. 6. P. 723–740. https://doi.org/10.1134/S0016852120060114].

Ребецкий Ю.Л., Алексеев Р.С. Тектоническое поле современных напряжений Средней и Юго-Восточной Азии // Геодинамика и тектонофизика. 2014. Т. 5. № 1. С. 257–290 [Rebetsky Y.L., Alekseev R.S. The field of recent tectonic stresses in Central and South-Eastern Asia // Geodynamics & Tectonophysics. 2014. V. 5. Iss. 1. P. 257–290 (in Russian)].

Ребецкий Ю.Л., Кучай О.А., Маринин А.В. Напряженное состояние и деформации земной коры Алтае-Саян // Геология и геофизика. 2013. Т. 54. № 2. С. 271–291 [Rebetsky Yu.L., Kuchai O.A., Marinin A.V. Stress state and deformation of the Earth’s crust in the Altai-Sayan mountain region // Russian Geology and Geophysics. 2013. V. 54. Iss. 2. P. 206–222 http://dx.doi.org/10.1016/j.rgg.2013.01.011].

Ребецкий. Ю.Л., Маринин А.В. Напряженное состояние земной коры западного фланга Зондской субдукционнной зоны перед Суматра-Андаманским землетрясением 26.12.2004 // Доклады РАН. 2006. Т. 407. № 1. С. 106–110 [Rebetskii Yu. L., Marinin A.V. Stress state of Earth’s crust in the western region of Sunda subduction zone before the Sumatra-Andaman earthquake on December 26, 2004 // Doklady Earth Sciences. 2006. V. 407. Iss. 2. P. 321–325].

Ребецкий Ю.Л., Полец А.Ю. Напряженное состояние литосферы Японии перед катастрофическим землетрясением Тохоку 11.03.2011 // Геодинамика и тектонофизика. 2014. Т. 5. № 2. С. 469–506 [Rebetsky Yu.L., Polets A.Yu. The state of stresses of the lithosphere in Japan before the catastrophic Tohoku earthquake of 11 march 2011 // Geodynamics & Tectonophysics. 2014. V. 5. № 2. P. 469–506 (in Russian)].

Ребецкий Ю.Л., Сим Л.А., Козырев А.А. О возможном механизме генерации избыточного горизонтального сжатия рудных узлов Кольского полуострова (Хибины, Ловозеро, Ковдор) // Геология рудных месторождений. 2017. Т. 59. № 4. C. 263–280/ https://doi.org/10.7868/S0016777017040049 [Rebetsky Yu.L., Sim L.A., Kozyrev A.A. On a possible mechanism for generating excessive horizontal compression of ore nodes of the Kola Peninsula (Khibiny, Lovozero, Kovdor) // Geology of ore deposits. 2017. V. 59. № 4. P. 265–280 https://doi.org/10.1134/S1075701517040043].

Ребецкий Ю.Л., Сычева Н.А., Сычев В.Н. и др. Напряженное состояние коры Северного Тянь-Шаня по данным сейсмической сети КНЕТ // Геология и геофизика. 2016. Т. 57. № 3. С. 496–520 [Rebetsky Yu.L., Sycheva N.A., Sychev V.N. et al. The stress state of the northern Tien Shan crust based on the KNET seismic network data // Russian Geology and Geophysics. 2016. V. 57. P. 387–408. http://dx.doi.org/10.1016/j.rgg.2016.03.003].

Стеблов, Г.М., Грекова Т.А., Василенко Н.Ф. и др. Динамика Курило-Камчатской зоны субдукции по данным GPS // Тезисы докладов Всероссийской конференции 13–17 октября 2008 г. Тектонофизика и актуальные вопросы наук о Земле. г. Москва. 2008. C. 331–333 [Steblov G.M., Grekova T.A., Vasilenko N.F. et al. Dynamics of the Kuril-Kamchatka subduction zone according to GPS data // Abstracts of reports of the All-Russian Conference on October 13-17 2008. Tectonophysics and current issues of Earth sciences. Moscow. 2008. P. 331–333 (in Russian)]

Шеменда А.И. Физическое моделирование зоны поддвига океанических литосферных плит // ДАН. 1979. Т. 246. № 6. С. 1334–1337 [Shemenda A.I. Physical modeling of the zone of subduction of oceanic lithospheric plates // Doklady Earth Science. 1979. V. 246. Iss. 6. P. 1334–1337 (in Russian)]

Aitchison J.C., Ali J.R., Davis A.M. When and where did India and Asia collide? // JGR: Solid Earth. 2007. V. 112. № B05423. https://doi.org/10.1029/2006JB004706

Armijo R., Tapponnier P., Mercier J.L., Han T.L. Quaternary extension in southern Tibet: Field observations and tectonic implications // JGR: Solid Earth. 1986. V. 91. № B14. P. 13803–13872.

Bian S., Gong J., Zuza A.V. et al. Late Pliocene onset of the Cona rift, eastern Himalaya, confirms eastward propagation of extension in Himalayan-Tibetan orogen // Earth and Planetary Science Letters. 2020. V. 544. P. 116383. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2020.116383

Capitanio F.A. Current deformation in the Tibetan Plateau: A stress gauge in the India–Asia collision tectonics // Geochemistry, Geophysics, Geosystems. 2020. V. 21. № 2. https://doi.org/10.1029/2019GC008649

Cizkova H., Bina C.R. Effects of mantle and subduction-interface rheologies on slab stagnation and trench rollback // Earth and Planetary Science Letters. 2013. V. 379. P. 95–103.

Chen M., Niu F., Tromp J. et al. Lithospheric foundering and underthrusting imaged beneath Tibet // Nature communications. 2017. V. 8. № 1. P. 1–10.

Chung S.L., Chu M.F., Zhang Y. et al. Tibetan tectonic evolution inferred from spatial and temporal variations in post-collisional magmatism // Earth-Science Reviews. 2005. V. 68. № 3–4. P. 173–196.

Chung S.L., Chu M.F., Ji J. et al. The nature and timing of crustal thickening in Southern Tibet: geochemical and zircon Hf isotopic constraints from postcollisional adakites // Tectonophysics. 2009. V. 477. Iss. 1–2. P. 36–48.

Clark S.P., Jager E. Denudation rate in the Alps from geochronologic and heat flow data // American Journal of Science. 1969. V. 267. Iss. 10. P. 1143–1160.

Clark A.B. Late Cenozoic Uplift of Southeastern Tibet // Thesis of Doctor of Philosophy at the Massachusetts Institute of Technology. 2003. 226 p.

Cochran J.R. Himalayan uplift, sea level, and the record of Bengal Fan sedimentation at the ODP Leg 116 sites // Proceedings of the Ocean DrillingProgram. Scientific Results. 1990. V. 116.

Coleman M., Hodges K. Evidence for Tibetan plateau uplift before 14 Myr ago from a new minimum age for east–west extension // Nature. 1995. V. 374. № 6517. P. 49–52.

Dana J.D. On some results of the Earth’s contraction from cooling including a discussion of the origin of mountains and the nature of the Earth’s interior //American Journal of Science. 1873. V. 3. Iss. 30. P. 423–443.

De Celles P.G., Quade J., Kapp P. et al. High and dry in central Tibet during the Late Oligocene // Earth and Planetary Science Letters. 2007. V. 253. № 3–4. P. 389–401.

Deng J., Wang Q., Li G., Santosh M. Cenozoic tectono-magmatic and metallogenic processes in the Sanjiang region, southwestern China // Earth-Science Reviews. 2014. V. 138. P. 268–299.

de Sigoyer J., Chavagnac V., Blichert-Toft J. et al. Dating the Indian continental subduction and collisional thickening in the northwest Himalaya: Multichronology of the Tso Morari eclogites // Geology. 2000. Т. 28. № 6. С. 487–490.

Dewey J.F., Helman M.L., Knott S.D. et al. Kinematics of the western Mediterranean // Geological Society, London, Special Publications. 1989. V. 45. № 1. P. 265–283.

Ding L., Kapp P., Zhong D., Dёeng W. Cenozoic volcanism in Tibet: evidence for a transition from oceanic to continental subduction // Journal of Petrology. 2003. V. 44. № 10. P. 1833–1865.

Edwards M.A., Harrison T.M. When did the roof collapse? Late Miocene north-south extension in the high Himalaya revealed by Th-Pb monazite dating of the Khula Kangri granite // Geology. 1997. V. 25. № 6. P. 543–546.

Espurt N., Funiciello F., Martinod J. et al. Flat subduction dynamics and deformation of the South American plate: Insights from analog modeling // Tectonics. 2008. V. 27. TC3011. https://doi.org/10.1029/2007TC002175

Fang X., Yan M., Van der Voo R. et al. Late Cenozoic deformation and uplift of the NE Tibetan Plateau: evidence from high-resolution magnetostratigraphy of the Guide Basin, Qinghai Province, China // Geological Society of America Bulletin. 2005. V. 117. № 9–10. P. 1208–1225.

Flesch L., Bendick R., Bischoff S. Limitations on inferring 3D architecture and dynamics from surface velocities in the India–Eurasia collision zone // Geophysical Research Letters. 2018. V. 45. № 3. P. 1379–1386. https://doi.org/10.1002/2017GL076503

Fukao Y., Obayashi M. Subducted slabs stagnant above, penetrating through, and trapped below the 660 km discontinuity // Journal of Geophysical Research: Solid Earth. 2013. V. 118. № 11. P. 5920–5938.

Fumagalli P., Poli S. Experimentally determined phase relations in hydrous peridotites to 65 GPa and their consequences on the dynamics of subduction zones // Journal of Petrology. 2005. V. 46. № 3. P. 555–578.

Garzanti E., Baud A., Mascle G. Sedimentary record of the northward flight of India and its collision with Eurasia (Ladakh Himalaya, India) // Geodinamica Acta. 1987. V. 1. № 4–5. P. 297–312.

Ghosh A., Holt W.E. Plate Motions and Stresses from Global Dynamic Models // Science. 2012. V. 335. Iss. 6070. P. 838–843.

Ghosh A., Holt W.E., Flesch L.M., Haines A.J. Gravitational potential energy of the Tibetan Plateau and the forces driving the Indian plate // Geology. 2006. V. 34. Iss. 5. P. 321–324.

Harrison T.M., Copeland P., Hall S.A. et al. Isotopic preservation of Himalayan/Tibetan uplift, denudation, and climatic histories of two molasse deposits // The Journal of Geology. 1993. V. 101. № 2. P. 157–175.

Iwata S. Mode and rate of uplift of the central Nepal Himalaya // Zeitschrift fur Geomorphologie. Supplementband. 1987. Iss. 63. P. 37–49.

Jacoby W.R. Paraffin model experiment on plate tectonics // Tectonophysics. 1976. V. 35. Iss. 1–3. P. 103–113.

Johnson N.M., Opdyke N.D., Johnson G.D. et al. Magnetic polarity stratigraphy and ages of Siwalic Group rocks of the Potwar Plateau, Pakistan // Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology. 1982. V. 37. № 1. P. 17–42.

Kapp P., DeCelles P.G., Gehrels G.E. et al. Geological records of the Lhasa-Qiangtang and Indo-Asian collisions in the Nima area of central Tibet //Geological Society of America Bulletin. 2007. V. 119. № 7–8. P. 917–933.

Maheo G., Leloup P. H., Valli F., et al. Post 4 Ma initiation of normal faulting in southern Tibet. Constraints from the Kung Co half graben // Earth and Planetary Science Letters. 2007. V. 256. Iss. 1–2. P. 233–243.

Masalu D.C.P. Absolute migration and the evolution of the Rodriguez Triple Junction since 75 Ma // Tanzania Journal of Science. 2002. V. 28. Iss. 2. P. 97–104.

Mercier J.L., Armijo R., Tapponnier P. et al. Change from late Tertiary compression to Quaternary extension in southern Tibet during the India–Asia collision // Tectonics. 1987. V. 6. № 3. P. 275–304.

Molnar P., England P., Martinod J. Mantle dynamics, uplift of the Tibetan Plateau, and the Indian monsoon // Reviews of Geophysics. 1993. V. 31. № 4. P. 357–396.

Molnar P., Tapponnier P. The collision between India and Eurasia //Scientific American. 1977. V. 236. № 4. P. 30–41.

Munack H., Korup O., Resentini A. et al. Postglacial denudation of western Tibetan Plateau margin outpaced by long-term exhumation // Geological Society of America Bulletin. 2014. V. 126. № 11–12. P. 1580–1594.

Rebetsky Y.L., Guo Y.S. From natural stresses in seismic zones to predictions of megaearthquake nucleation zones // Pure and Applied Geophysics. 2020. V. 177. Iss. 1. P. 421–440.

Rebetsky Yu.L., Polets A.Yu., Zlobin T.K. The state of stress in the Earth’s crust along the northwestern flank of the Pacific seismic focal zone before the Tohoku earthquake of 11 March 2011 // Tectonophysics. 2016. V. 685. P. 60–76. https://doi.org/10.1016/j.tecto.2016.07.016

Roger F., Jolivet M., Cattin R., Malavieille J. Mesozoic-Cenozoic tectonothermal evolution of the eastern part of the Tibetan Plateau (Songpan-Garzê, Longmen Shan area): insights from thermochronological data and simple thermal modelling // Geological Society, London, Special Publications. 2011. V. 353. № 1. P. 9–25.

Schellart W.P. Evolution of the slab bending radius and the bending dissipation in three-dimensional subduction models with a variable slab to upper mantle viscosity ratio // Earth and Planetary Science Letters. 2009. V. 288. Iss. 1–2. P. 309–319.

Spicer R.A., Harris N.B., Widdowson M. et al. Constant elevation of southern Tibet over the past 15 million years // Nature. 2003. V. 421. № 6923. P. 622–624.

Stock J., Molnar P. Uncertainties and implications of the Late Cretaceous and Tertiary position of North America relative to the Farallon, Kula, and Pacific plates // Tectonics. 1988. V. 7. № 6. P. 1339–1384.

Tutu A.O., Steinberger B., Sobolev S.V.et al. Effects of upper mantle heterogeneities on lithospheric stress field and dynamic topography // Solid Earth. 2018. V. 9. № 3. P. 649–668. https://doi.org.10.5194/se-9-649-2018

van Hunen J., van den Berg A.P., Vlaar N.J. A thermo-mechanical model of horizontal subduction below an overriding plate //Earth and Planetary Science Letters. 2000. V. 182. № 2. P. 157–169.

Wang E., Kirby E., Furlong K.P. et al. Two-phase growth of high topography in eastern Tibet during the Cenozoic //Nature Geoscience. 2012. V. 5. № 9. P. 640–645.

Wang Q., Wyman D.A., Xu J. et al. Eocene melting of subducting continental crust and early uplifting of central Tibet: evidence from central-western Qiangtang high-K calc-alkaline andesites, dacites and rhyolites //Earth and Planetary Science Letters. 2008. V. 272. № 1–2. P. 158–171.

Williams H., Turner S., Kelley S., Harris N. Age and composition of dikes in Southern Tibet: New constraints on the timing of east-west extension and its relationship to postcollisional volcanism //Geology. 2001. V. 29. № 4. P. 339–342.

Xu Z., Ji S., Cai Z., Zeng L. et al. Kinematics and dynamics of the Namche Barwa Syntaxis, eastern Himalaya: constraints from deformation, fabrics and geochronology // Gondwana Research. 2012. V. 21. № 1. P. 19–36.

Yin A., Harrison T.M. Geologic evolution of the Himalayan-Tibetan orogen // Annual review of earth and planetary sciences. 2000. V. 28. № 1. P. 211–280.

Zhao W.L., Morgan W.J. Uplift of Tibetan plateau // Tectonics. 1985. V. 4. № 4. P. 359–369.


Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


(c) 2021 Алексеев Р.С., Ребецкий Ю.Л.

Лицензия Creative Commons
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.