GENESIS OF CENOZOIC VOLCANISM IN THE BAIKAL RIFT: THE ROLE OF GARNET-PYROXENITE SOURCE MELTING IN THE LITHOSPHERIC MANTLE


Cite item

Full Text

Abstract

The Cenozoic volcanism of the Baikal Rift, associated with the Indo-Asian collision, exhibits geochemical signatures of melting from an olivine-free mafic source, excluding a significant contribution from peridotitic mantle. Analysis of volcanic rock compositions (primarily basalts and trachybasalts) indicates that the magmas were generated by the melting of garnet-pyroxene lithologies, formed through the sinking of thickened lower crust into the lithospheric mantle. Geophysical data confirm anomalous crustal thickening (up to 55 km) in the southwestern part of the rift, where the most extensive volcanic fields are observed. The proposed model explains the volcanism as a result of gravitational instability and lithospheric delamination triggered by collisional deformation. The passive nature of the magmatism suggests its connection to tectonic processes rather than active upwelling of deep mantle material. This study presents the model for the formation of late Cenozoic basaltic melts in the Baikal Rift, attributing their origin to the remelting of lower crustal material within the lithospheric mantle.

Full Text

Restricted Access

About the authors

Elena Demonterova

Institute of the Earth crust SB RAS

Author for correspondence.
Email: dem@crust.irk.ru
ORCID iD: 0000-0001-9085-6125
SPIN-code: 3781-9612
Scopus Author ID: 6506971736
ResearcherId: R-9470-2016

Leading Researcher, Paleogeodynamics Lab

Russian Federation

A. V. Ivanov

Institute of the Earth’s Crust, Siberian Branch

Email: aivanov@crust.irk.ru
Russian Federation, Irkutsk, 664033

References

  1. Molnar P., Tapponnier P. Cenozoic tectonics of Asia: effects of a continental collision: Features of recent continental tectonics in Asia can be interpreted as results of the India-Eurasia collision // Science. 1975. V. 189. № 4201. P. 419–426.
  2. Zonenshain L.P., Savostin L.A. Geodynamics of the Baikal rift zone and plate tectonics of Asia // Tectonophysics. 1981. V. 76. № 1–2. P. 1–45.
  3. Ivanov A.V., Demonterova E.I., He H., Perepelov A.B., Travin A.V., Lebedev V.A. Volcanism in the Baikal rift: 40 years of active-versus-passive model discussion // Earth-Science Reviews. 2015. V. 148. P. 18–43.
  4. van Hinsbergen D.J., Lippert P. C., Dupont-Nivet G., McQuarrie N., Doubrovine P.V., Spakman W., Torsvik T.H. Greater India Basin hypothesis and a two-stage Cenozoic collision between India and Asia // PNAS. 2012. V. 109. № 20. P. 7659–7664.
  5. Yarmolyuk V.V., Kudryashova E.A., Kozlovsky A.M., Lebedev V.A., Savatenkov V.A. Late Mesozoic-Cenozoic intraplate magmatism in central Asia and its relation with mantle diapirism: evidence from the south Khangai volcanic region, Mongolia // J. Asian Earth Sci. 2015. V. 111. P. 604–623.
  6. Le Bas M.J., LeMaitre R.W., Streckeisen A., Zanettin B. A chemical classification of volcanic-rocks based on the total alkali silica diagram // Journal of Petrology. 1986. V. 27. № 3. P. 745–750.
  7. Рассказов С.В. Магматизм Байкальской рифтовой системы. Новосибирск: Наука, 1993. 287 с.
  8. Ярмолюк В.В., Саватенков В.М., Козловский А.М., Ступак Ф.М., Кузнецов М.В., Шпакович Л.В. Условия формирования пород и источники магм позднекайнозойского Удоканского вулканического плато // Петрология. 2023. Т. 31. № 1. С. 3–28.
  9. Herzberg C. Identification of source lithology in the Hawaiian and Canary islands: implications for origins // Journal of Petrology. 2011. 52(1). 113–146. doi: 10.1093/petrology/egq075
  10. Demonterova E.I., Ivanov A.V., Savatenkov V.M., Chu M.F., Panteeva S.V., Lee H.Y., Bindeman I.N. Miocene volcanism of the Baikal Rift across the boundary of the Siberian Craton: Evidence for lithospheric mantle melting // Journal of Petrology. 2023. V. 64. № 9. egad062.
  11. Pilet S., Baker M.B., Müntener O., Stolper E.M. Monte Carlo Simulations of Metasomatic Enrichment in the Lithosphere and Implications for the Source of Alkaline Basalts // Journal of Petrology. 2011. V. 52. № 7–8. P. 1415–1442.
  12. Зорин Ю.А., Турутанов Е.Х., Кожевников В.М., Рассказов С.В., Иванов А.В. О пpиpоде кайнозойских верхнемантийныx плюмов в Восточной Сибири (Pоcсия) и Центральной Монголии // Геология и геофизика. 2006. Т. 47. № 10. С. 1056–1070.
  13. Kay R.W., Kay S.M, Delamination and delamination magmatism // Tectonophysics. 1993. V. 219. № 1–3. P. 177–189.
  14. Anderson Don L. Speculations on the nature and cause of mantle heterogeneity // Tectonophysics. 2006. V. 416. № 1–4. P. 7–22.
  15. Schellart W.P., Chen Z., Strak V., Duarte J.C., Rosas F.M. Pacific subduction control on Asian continental deformation including Tibetan extension and eastward extrusion tectonics // Nature Communications. 2019. V 10. 4480.
  16. Мордвинова В.В., Кобелев М.М., Хритова М.А., Турутанов Е.Х., Кобелева Е.А., Трынкова Д.С., Цыдыпова Л.Р. Глубинная скоростная структура южной окраины Сибирского кратона и Байкальский рифтогенез // ДАН. 2019. Т. 484. №1. C. 93–97.
  17. Artemieva I.M., Meissner R. Crustal thickness controlled by plate tectonics: A review of crust–mantle interaction processes illustrated by European examples // Tectonophysics. 2012. V. 530–531. P. 18–49.
  18. Presnall D.C., Gudfinnsson G.H. Carbonated-rich melts in the oceanic low-velocity zone and deep mantle / Geological Society of America Special Paper. 2005. V. 388. P. 207-216.
  19. Nielsen C., Thybo H. Lower crustal intrusions beneath the southern Baikal Rift Zone: evidence from full-waveform modelling of wide-angle seismic data // Tectonophysics. 2009. V. 470. № 3–4. P. 298–318.
  20. Lambart S., Baker M.B., Stolper E.M. The role of pyroxenite in basalt genesis: Melt-PX, a melting parameterization for mantle pyroxenites between 0.9 and 5 GPa // J. Geophys. Res. Solid Earth, 2016. V. 121. № 8. P. 5708–5735.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) Russian Academy of Sciences

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».