Numerical simulations of the process of closure of the Vardar branch of Neotethys

[Н. Станковић]

95 листова

Мезозоjску геодинамику Балканског полуострва карактеришу процеси затварања оке- ана Неотетиса коjи су грубо довели до данашњег распореда геотектонских jединица. Тачна динамика ових процеса, редослед геодинамичких догађаjа, као и обjашњење настанка и смештања офиолитских поjасева и магматских стена у овом периоду међу геолозима дово- ди до различитих тумачења и контроверзи. Ова теза доприноси решавању геодинамичких проблема коjи су везани за последње фазе развоjа мезозоjског океана Неотетиса. У те свр- хе примењена jе релативно нова методологиjа нумеричког геодинамичког моделовања. У тези су формирани 2Д термомеханички модели. Они обухватаjу: а) затварање Неотетиса и б) динамику већ субдуковане плоче. Коришћен jе геодинамички код I2VIS коjи приме- њуjе методу конзервативних коначних разлика и поступак маркера у ћелиjи. Спроведена jе ограничена параметарска студиjа где су истражени утицаjи различитих параметара на еволуциjу затварања Неотетиса. Утврђени су утицаjи укупне почетне ширине океана, асиметриjе океанског домена, старости океанске литосфере, брзина кретања плоча, као и вредности фактора слабљења услед присуства флуида и растопа. Резултати моделовања указуjу да jе за обjашњење различитих офиолитских поjасева на Балканском полуострву довољно постоjање jедног океанског домена коjи се затвара путем jедне интраокеанске субдукциjе ориjентисане ка североистоку. Такође, у овим нумеричким симулациjама оке- ан се затвара након 25 милиона година, што одговара концепциjи затварања Неотетиса краjем jуре - почетком креде. На питање магматизма горње креде (Сава-Вардар зона и Тимочки магматски комплекс) jе у контексту резултата овог моделовања пружен физички оправдан сценарио коjи се односи на накнадно кидање већ субдуковане плоче и уздиза- ње њеног плићег дела, што може довести до постколизионог магматизма близу контакта Европе и Адриjе. Ово моделовање указуjе да механизам откидања плоче може изазвати накнадни субдукциони магматизам у одсуству отвореног океана на површини.

Mesozoic geodynamics of the Balkan peninsula is characterized by processes of oceanic closure of Neotethys that roughly lead to the present configuration of geotectonic units. Precise dynamics of these processes, the sequence of geodynamic events, as well as the explanation of origin and emplacement of the ophiolite belts and magmatic rocks in this period leads to different interpretations and controversies among geologists. This thesis is contributing to the solution of geodynamic problems related to terminal phases of the life of Mesozoic ocean called Neotethys. To this end, a relatively novel methodology of numerical geodynamic modelling is applied. In the thesis 2D thermomechanical models are created. These include: a) closure of Neotethys and b) dynamics of already subducted plate. A geodynamic code I2VIS, utilizing the conservative finite differences method with marker-in-cell approach, is used. A limited parameter study was conducted, wherein the influences of different parameters on the evolution of Neotethys closure were investigated. The influences of the following parameters are determined: initial ocean width, asymmetry of the oceanic domain, ages of oceanic lithosphere, plate velocities as well as the values of weakening factors due to presence of fluids and melts. Results of the modelling suggest that a single oceanic domain, closed via a single north-eastward intra-oceanic subduction in sufficient in order to account for different ophiolite belts in the Balkans. Furthermore, in these numerical simulations the ocean is fully closed after 25 million years, which is in agreement with the concept of the Neotethyian closure in the Latest Jurassic - Earliest Cretaceaus. With regards to the question of Upper Cretaceaus magmatism (Sava- Vardar zone and Timok Magmatic Complex), the modelling in this thesis has given a physically sound scenario which relates to the detachment of the already subducted plate, and the rise of its shallower parts, which can lead to the post-collisional magmatism in the vicinity of Europe- Adria contact. This modelling suggests that the mechanism of plate detachment can induce subsequent subduction-related magmatism in the absence of an open ocean at the surface.

геодинамика, нумеричко моделовање, Неотетис, офиолити

geodynamics, numerical modelling, Neotethys, ophiolites

551.242(043.3)

Tekst