Статья
Название статьи Параметры мантийного термохимического плюма как факторы формирования Таримской крупной магматической провинции
Авторы Кирдяшкин А.А. д-р геол.-минерал. наук, профессор РАН, aak@igm.nsc.ru;
Дистанов В.Э. канд. геол.-минерал. наук, dist@igm.nsc.ru
Банушкина С.В. мл. научный сотрудник, banushkinasv@igm.nsc.ru
Голицына З.Ф. младший научный сотрудник, zoe.zhurko@igm.nsc.ru
Библиографическое описание статьи Кирдяшкин А. А., Дистанов В. Э., Банушкина С. В., Голицына З. Ф. Параметры мантийного термохи- мического плюма как факторы формирования Таримской крупной магматической провинции // Вестник Забайкальского государственного университета. 2025. Т. 31, № 4. С. 27–39. DOI: 10.21209/2227-9245- 2025-31-4-27-39
Категория Науки о Земле и окружающей среде
УДК 551.2:551.14:532.5
DOI 10.21209/2227-9245-2025-31-4-27-39
Тип статьи Научная статья
Аннотация В статье для имеющихся геолого-геофизических данных о продолжительности излияний и объёме излившегося базальтового расплава найдены основные параметры Таримского плюма. Актуальность исследования обусловлена необходимостью определения возможной структуры и основных параметров мантийного плюма, ответственного за формирование Таримской крупной магматической провинции (далее – ТКМП) (Северо-Западный Китай). Объект исследования – мантийный термохимический плюм, ответственный за образование ТКМП. Цель исследования – выявить тепловую и гидродинамическую структуру Таримского мантийного термохимического плюма и определить основные его формирующие факторы. Для выяснения тепловой и гидродинамической структуры Таримского плюма и определения его основных параметров применён метод теплофизического моделирования. На основе результатов лабораторного и теоретического моделирования предложена схема развития головы плюма, достиг- шего «тугоплавкого» слоя в литосфере. Тепло сообщается каналом плюма «тугоплавкому» слою, тем самым обеспечивая подплавление литосферного горизонта вдоль его подошвы. Вследствие такого под- плавления формируется грибообразная голова плюма. Представлены формулы для тепловой мощно- сти и диаметра канала плюма, балансовое соотношение для тепловых потоков в голове плюма, на основе которого найдена формула для диаметра головы плюма. Модель мантийного термохимического плюма, представленная в настоящей работе, применена для нахождения базовых параметров мантий- ного плюма, ответственного за формирование ТКМП. Параметры Таримского плюма определены на основе полученных нами данных лабораторного и теоретического моделирования с использованием имеющихся геолого-геофизических данных о площади магматического ареала, объёмов магматизма и продолжительности излияний базальтового расплава плюма ТКМП. Впервые получены основные пара- метры Таримского плюма: тепловая мощность N = (1,7–6,8) ∙ 1011 Вт, относительная тепловая мощность Ka = 16,3–48,8 и диаметр канала плюма d = 43–87 км. Показано, что данные значения соответствуют параметрам плюма большой тепловой мощности, способного создать крупную магматическую провин- цию. На основании полученных результатов представлена позиция Таримского плюма на диаграмме ге- одинамических режимов. Оценены время и скорость подъёма вторичного плюма в «тугоплавком» слое литосферы. Найдены величины динамической вязкости «тугоплавкого» слоя, при которых достигается величина площади головы Таримского плюма, соответствующая имеющимся геологическим оценкам магматического ареала платобазальтов Таримского мантийного термохимического плюма.
Ключевые слова мантийный термохимический плюм, канал плюма, голова плюма, свободнокон- вективные течения, расплав, Таримская крупная магматическая провинция, тепловая мощность, диаметр канала, вторичный плюм, «тугоплавкий» слой, диаграмма режимов, объём излияний, динамиче- ская вязкость
Информация о статье
Список литературы 1. Dobretsov N. L., Kirdyashkin A. A., Kirdyashkin A. G., Vernikovsky V. A., Gladkov I. N. Modelling of thermochemical plumes and implications for the origin of the Siberian traps // Lithos. 2008. Vol. 100, no. 1–4. P. 66–92. DOI: 10.1016/j.lithos.2007.06.025. EDN: LLJHSN 2. Kirdyashkin A. G., Kirdyashkin A. A. Parameters of plumes of North Asia // Russian Geology and Geophysics. 2016. Vol. 57, no 11. P. 1535–1550. DOI: 10.1016/j.rgg.2016.10.002. EDN: XFRNFB 3. Liu Y., Lü X., Wua C., Hu X., Duan Z., Deng G., Wang H., Zhu X., Zeng H., Wang P., Wang W., Lu Q. The migration of Tarim plume magma toward the northeast in Early Permian and its significance for the exploration of PGE-Cu–Ni magmatic sulfide deposits in Xinjiang, NW China: As suggested by Sr–Nd– Hf isotopes, sedimentology and geophysical data // Ore Geology Reviews. 2016. Vol. 72. P. 538–545. DOI: 10.1016/j.oregeorev.2015.07.020. EDN: VFEWQV 4. Боpиcенко А. C., Cотников В. И., Изоx А. Э., Поляков Г. В., Оболенcкий А. А. Пеpмотpиаcовое оpуденение Азии и его cвязь c пpоявлением плюмового магматизма // Геология и геофизика. 2006. Т. 47, № 1. C. 166–182. EDN: NDLLGZ 5. Добрецов Н. Л. Раннепалеозойская тектоника и геодинамика Центральной Азии: роль раннепа- леозойских мантийных плюмов // Геология и геофизика. 2011. Т. 52, № 12. С. 1957–1973. EDN: ONZTLH 6. Bi Y., Chen H., Hanski E., Kuritani T., Wu H. X., Zhang F. Q., Liu J., Gu X. Y., Xia Q.-K. Hydrous mantle plume promoted the generation of continental flood basalts in the Tarim Large Igneous Province // Scientific Reports. 2024. Vol. 14, no. 1. P. 9514. DOI: 10.1038/s41598-024-60213-4. EDN: BRJANR 7. Li W., Wang X., Liang X., Zuo S., Li S., Qu Ch., Tian X., Chen L. Heterogeneous Tarim cratonic crust induced by a mantle plume and its effect on later tectonic evolution based on multi-frequency receiver functions imaging // Journal of Geophysical Research: Solid Earth. 2024. Vol. 129, no. 11. DOI: 10.1029/2024JB029579. EDN: YVCRYE 8. Sun J., Liang T., Liu X., Zhang X., Liu B., Quan G. Triassic thermal pulse of Tarim mantle plume: evidence from geochronology, geochemistry, and Nd isotopes of the mafic dikes from the Halaqi Area, Xinjiang, China // Minerals. 2024. Vol. 14, no. 3. P. 283. DOI: 10.3390/min14030283. EDN: WPLANF 9. Xiang X., Chen H., Chen L., Xu X., Lin X., Li Z., Yan Z. Plume-modified lithosphere mantle controlled the Cenozoic sediment thickness in the Tarim Basin // Geophysical Research Letters. 2024. Vol. 51, no. 2. e2023GL106203. DOI: 10.1029/2023GL106203. EDN: CIOUMC 10. Xu X., Chen H., Zuza A. V., Yin A., Yu P., Lin X., Zhao C., Luo J., Yang S., Wang B. Phanerozoic cratonization by plume welding // Geology. 2023. Vol. 51, no. 2. P. 209–214. DOI: 10.1130/G50615.1. EDN: XMQTMQ 11. Yang S. H., Zhou M. F., Wang C. Y., Jiang C. Emplacement and ore potential of the Permian Pobei mafic-ultramafic complex, NE Tarim, NW China // Journal of Asian Earth Sciences. 2024. Vol. 263. P. 105992. DOI: 10.1016/j.jseaes.2023.105992. EDN: CPIOCE 12. Yu H., Chen H., Cao H., Said N., Huang C., Ma Z., Xiao B., Chen H., Zou H. Advances in magmatic Ni–Cu–(PGE) sulphide deposits and their constraints on Neoproterozoic tectonic settings of China // Geological Journal. 2024. Vol. 60, no. 4. P. 807–823. DOI: 10.1002/gj.5105. EDN: IWJFYG 13. Zhang S., Zeng R., Duan S., Pan J., Liang D., Yan J., Wan J., Liu Q., Zhang Y. Mineralogical characterization and provenance of Black Sand in the Xiahenan Area, Tarim Large Igneous Province // Minerals. 2025. Vol. 15, no. 8. P. 884. DOI: 10.3390/min15080884. EDN: IZZOQZ 14. Blacker K. J., Reichow M. K., Wang Z., Zhang Z., New estimates on the basalt volume of the Tarim (not so large) Igneous Province, NW China // Journal of Geophysical Research: Solid Earth. 2021. Vol. 126, no. 12. DOI: 10.1029/2021JB022061. EDN: BIZNQR 15. Yang S. F., Chen H. L., Li Z. L., Li Y. Q., Li D. X., Meng L. F. Yu X. Early Permian Tarim large igneous province in northwest China // Science China: Earth Sciences. 2013. Vol. 56, no. 12. P. 2015–2026. DOI: 10.1007/s11430-013-4653-y. EDN: SPOUHP 16. Zhang R., Cheng Zh., Zhang Zh., Chen Zh., Ernst R., Santosh M. Formation of Tarim Large Igneous Province and strengthened lithosphere revealed through machine learning // Journal of Geophysical Research: Solid Earth. 2023. Vol. 128, no. 1. DOI: 10.1029/2022JB025772. EDN: NJGOIC 17. Bo H., Zhang Z., Cheng Z., Ren K., Santosh M. Pre-eruptive evolution and timescales of silicic volcanism in the Tarim Large Igneous Province // Journal of Geophysical Research: Solid Earth. 2023. Vol. 128, no. 1. DOI: 10.1029/2022JB025016. EDN: TBOUUW 18. Pan Y., Wang Z.Х, Pan M. Redefined distribution of the Permian volcanic rocks in the Tarim Basin: Based on logging and seismic data // Applied Mechanics and Materials. 2014. Vol. 448–453. P. 3723–3727. DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMM.448-453.3723 19. Usui Y., Tian W. Paleomagnetic directional groups and paleointensity from the flood basalt in the Tarim large igneous province: implications for eruption frequency // Earth Planets Space. 2017. Vol. 69, no. 14. DOI: 10.1186/s40623-016-0595-x5 20. Xu Y. G., Wei X., Luo Z. Y., Liu H. Q., Cao J. The Early Permian Tarim Large Igneous Province: Main characteristics and a plume incubation model // Lithos. 2014. Vol. 204. P. 20–35. DOI: 10.1016/j. lithos.2014.02.015. EDN: USURSB 21. Li Y. Q., Li Z. L., Yang S. F., Chen H. L., Tang Z. L., Zou S. Y., Langmuir C. H., Yu X., Santosh M., Song B. Origin of the Early Permian zircons in Keping basalts and magma evolution of the Tarim Large Igneous Province (northwestern China) // Lithos. 2014. Vol. 204. P. 47–58. DOI: 10.1016/j.lithos.2014.05.021. EDN: UOETJX22 22. Zhong Y. T., Luo Z. Y., Liu H. Q., He B., Huang X. L., Xu Y. G., Mundil R., Wei X., Tian W. Constraining the duration of the Tarim flood basalts (northwestern China): CA-TIMS zircon U-Pb dating of tuffs // Geological Society of America Bulletin. 2022. Vol. 134, no. 1-2. P. 325–334. DOI: 10.1130/B36053.1. EDN: EXMCKY 23. Gladkov I. N., Distanov V. E., Kirdyashkin A. A., Kirdyashkin A. G. Stability of a melt/solid interface with reference to a plume channel // Fluid Dynamics. 2012. Vol. 47, no. 4. P. 433–447. DOI: 10.1134/ S0015462812040023. EDN: RHWKDZ 24. Kirdyashkin A. A., Kirdyashkin A. G., Distanov V. E., Gladkov I. N. Geodynamic regimes of thermochemical mantle plumes // Russian Geology and Geophysics. 2016. Vol. 57, no. 6. P. 858–867. DOI: 10.1016/j.rgg.2016.05.003. EDN: WVPSCL 25. Shangguan S., Peate I. U., Tian W., Xu Y. Re-evaluating the geochronology of the Permian Tarim magmatic province: implications for temporal evolution of magmatism // Journal of the Geological Society. 2016. Vol. 173, no. 1. P. 228–239. DOI: 10.1144/jgs2014-114 26. Li Y. Q., Li Z. L., Chen H.-L., Yang S. F., Sun Y. L., Santosh M., Langmuir C. H., Chen Z. X., Yu X. Platinum-group elements and geochemical characteristics of the Permian continental flood basalts in the Tarim Basin, northwest China: Implications for the evolution of the Tarim Large Igneous Province // Chemical Geology. 2012. Vol. 328. P. 278–289. DOI: 10.1016/j.chemgeo.2012.03.007. EDN: RHWKKN 27. Tian W., Guan P., Chen M., Yu H., Zhu W., Campbell I. H., Allen C. M., Pan W. The Tarim picrite-basaltrhyolite suite, a Permian flood basalt from northwest China with contrasting rhyolites produced by fractional crystallization and anatexis // Contributions to Mineralogy and Petrology. 2010. Vol. 160, no. 3. P. 407–425. DOI: 10.1007/s00410-009-0485-3. EDN: MZDLOT
Полный текст статьиПараметры мантийного термохимического плюма как факторы формирования Таримской крупной магматической провинции