Late Jurassic - Early Cretaceous paleoenvironmental evolution of the Transbaikal basins (SE Siberia): implications for the Mongol-Okhotsk orogeny

Evolution paléoenvironnementale des bassins du Transbaïkal (SE Sibérie) au Jurassique supérieur - Crétacé inférieur : implications pour l’orogenèse Mongol-Okhotsk

¹ Laboratoire Géosciences Rennes, Université Rennes 1 – CNRS/INSU, OSU Rennes, Rennes, France
² Institute of the Earth Crust, Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, Irkutsk, Russia
³ ISTerre, Université Savoie Mont Blanc, Le Bourget du Lac, France

^* Corresponding author : marc.jolivet@univ-rennes1.fr

Received: 27 October 2015
Accepted: 19 March 2016

Abstract

The Late Jurassic - Early Cretaceous tectonic evolution of SE Siberia was marked by the closure of the Mongol-Okhotsk ocean. While this geodynamic event led to compressive deformation and denudation in a wide area encompassing the North-Altay, Sayan and Baikal Patom ranges, it was contemporaneous to widespread extension from the Transbaikal region situated immediately north of the suture zone to the Pacific plate, affecting eastern Mongolia and northeastern China. In this study we review the paleontological and sedimentological data available in the Russian literature and provide new macro-floral and palynological data from the Mesozoic sediments of three Transbaikal basins. These data are used to describe the paleoenvironmental and paleoclimatic evolution of the Transbaikal area in order to assess the topographic evolution of the region in relation with the closure of the Mongol-Okhotsk ocean. We establish that the Transbaikal basins evolved in a continuously extensional tectonic setting from at least the Early-Middle Jurassic to the Early Cretaceous. The associated sedimentary environments are characterized by retrogradation from alluvial fan–braided river dominated systems prevailing during the Early to Middle Jurassic initial opening of the basins to meandering river– lacustrine systems that developed during the Late Jurassic - Early Cretaceous interval. No evidence of high relief topography was found and we conclude that, while compression and denudation occurred in the North Altai, Sayan and Patom ranges, in the Transbaikal region, the docking of the Mongolia-North China continent to Siberia was a “soft collision” event, possibly involving a major strike-slip displacement that did not lead to an orogenic event implying strong compressive deformation, crustal thickening and topography building.

Résumé

L’évolution tectonique du SE de la Sibérie au Jurassique supérieur - Crétacé inférieur a été marquée par la fermeture de l’océan Mongol-Okhotsk. Si cet événement géodynamique a généré une déformation compressive et de la dénudation dans une vaste zone comprenant le nord de l’Altaï, et les chaînes des Sayan et de Baïkal Patom, il est contemporain d’une phase d’extension généralisée depuis la région du Transbaïkal située immédiatement au nord de la zone de suture jusqu’à la plaque Pacifique, affectant l’est de la Mongolie et le nord-est de la Chine. Dans cette étude nous présentons une synthèse des données de paléontologie, palynologie et sédimentologie disponibles dans la littérature russe auxquelles nous ajoutons de nouvelles données de macro-flore et de palynologie dans les sédiments mésozoïques de trois bassins du Transbaïkal. Ces données sont utilisées pour décrire l’évolution des paléo-environnements et du paléo-climat dans la région du Transbaïkal afin d’établir l’évolution topographique de la zone à l’époque de la fermeture de l’océan Mongol-Okhotsk. Nous montrons que la région du Transbaïkal a évolué de manière permanente dans un contexte extensif depuis au moins le Jurassique inférieur à moyen jusqu’au Crétacé inférieur. Les paléo-environnements sédimentaires associés aux bassins montrent une tendance générale rétrogradante depuis des systèmes de cônes alluviaux –rivières en tresses majoritaires au cours de la phase initiale d’ouverture des bassins au Jurassique inférieur et moyen– jusqu’à des systèmes à méandres et lacustres au Crétacé inférieur. Aucune topographie à relief élevé n’a été mise en évidence et nous concluons que, alors que les chaînes du Nord Altaï, Sayan et Baïkal Patom étaient soumises à de la compression et de la dénudation, l’accrétion des blocs Mongolie-Chine du Nord dans la région du Transbaïkal s’est faite par l’intermédiaire d’une « collision douce » potentiellement accommodée par une forte composante en décrochement n’ayant pas entraîné la formation d’un orogène impliquant compression, épaississement crustal et construction de relief.