Reconstructed characteristics of the initial melt of the Kaalamo multiphase clinopyroxenite-gabbronorite-diorite intrusion; Northern Ladoga Area; South Karelia

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅或者付费存取

详细

The Paleoproterozoic Kaalamo massif is located within the southeastern part of the Raahe-Ladoga zone – the junction zone of the Archean Karelian Craton and the Proterozoic Svecofennian Orogen. The massif consists of three phases of intrusion: the 1st phase is represented by peridotites; olivine clinopyroxenites; and gabbro; the 2nd phase is represented by gabbro-norites and gabbro-diorites; the 3rd phase is represented by diorites; tonalites; and plagiogranites. New data on petrochemistry; geochemistry and compositions of rock-forming minerals are presented for metaperidotites; metapyroxenites and gabbroids from the Kaalamo Complex. These data were used in the COMAGMAT-3.75 program for thermodynamic calculations of equilibrium crystallization trajectories of representative rocks and average compositions of the first and second intrusion phases. The calculation results were processed using the geochemical thermometry method; which made it possible to estimate the temperature (~1220 оС) and the probable composition of the initial high-magnesian melt (~9.5 wt. % MgO; olivine with 84 mol. % of forsterite). Comparison of this primitive melt with model compositions of differentiates and petrogeochemical characteristics confirms the formation of rocks of the first and second phases of intrusion from a single source; which is consistent with the similar distribution of REE in these rocks; as well as the results of the study of the Sm-Nd isotope system; which indicate a common mantle source of the rocks. It was found that the calculated orders of mineral crystallization are in good agreement with the abundance of peridotites and olivine pyroxenites; indicating the equilibrium of the primitive melt with clinopyroxene and orthopyroxene; which are in peritectic relationships with olivine. The most differentiated rocks of the first phase of intrusion are characterized by the appearance of cotectic plagioclase containing about 80 mol. % of anorthite. Rocks of the second phase of intrusion represent more differentiated material corresponding to the gabbronorite association of cumulus phases without olivine; but with the appearance of titanomagnetite at the late stages of crystallization. Comparison of model and real mineral compositions indicates a systematic shift of the observed compositions of olivine and pyroxenes to the iron-rich region and “desilication” of plagioclase compositions from early to late phases; which is a consequence of the interaction of early cumulus minerals with residual intercumulus melt. The studied rocks are similar to intrusions of the nickel-bearing belt of Finland; which creates prospects for correlations of magmatic events on an interregional scale.

全文:

受限制的访问

作者简介

R. Anisimov

Institute of Precambrian Geology and Geochronology of Russian Academy of Sciences

编辑信件的主要联系方式.
Email: romjulleoanis@mail.ru
俄罗斯联邦, Makarova emb.; 2; Saint-Petersburg

Sh. Baltybaev

Institute of Precambrian Geology and Geochronology, Russian Academy of Sciences; Saint-Petersburg State University ‒ Institute of Earth Sciences

Email: romjulleoanis@mail.ru
俄罗斯联邦, Makarova emb., 2, Saint-Petersburg; Universitetskaya emb., 7, Saint-Petersburg

A. Ariskin

Geological Faculty, Lomonosov Moscow State University

Email: romjulleoanis@mail.ru
俄罗斯联邦, Leninskie Gory, 1A GSP-1, Moscow

M. Petrakova

Institute of Precambrian Geology and Geochronology, Russian Academy of Sciences;

Email: romjulleoanis@mail.ru
俄罗斯联邦, Makarova emb., 2, Saint-Petersburg

E. Bogomolov

Institute of Precambrian Geology and Geochronology, Russian Academy of Sciences; All-Russian Geological Research Institute of A.P. Karpinsky

Email: romjulleoanis@mail.ru
俄罗斯联邦, Makarova emb., 2, Saint-Petersburg; Sredniy av., 74, Saint-Petersburg

参考

  1. Анисимов Р.Л.; Петракова М.Е.; Балтыбаев Ш.К. (2023) Раннепротерозойские габброидные массивы Кааламо и Велимяки в Северном Приладожье: термодинамическое моделирование кристаллизации и тренды эволюции пород. Вестник СПбГУ. Науки о Земле. 68(2); 265–292.
  2. Анисимов Р.Л.; Петракова М.Е.; Балтыбаев Ш.К.; Галанкина О.Л. (2024) Магматические и метаморфические минералы в метагабброидах Северного Приладожья: критерии разделения. Записки РМО. 153(2); 3–31.
  3. Антоновская Л.И. (1946) Отчет о геолого-съемочных работах Уксунлахтинской партии в Питкярантском и Сортавальском районах КФССР в 1945 г. Петрозаводск: ТГФ РК.
  4. Арискин А.А.; Бармина Г.С. (2000) Моделирование фазовых равновесий при кристаллизации базальтовых магм. М.: Наука; 365 с.
  5. Балтыбаев Ш.К.; Глебовицкий В.А.; Козырева И.В.; Конопелько Д.Л.; Левченков О.А.; Седова И.С.; Шульдинер В.И. (2000) Геология и петрология свекофеннид Приладожья (Под ред. Глебовицкого В.А.). СПб: Изд-во СПбГУ; 200 c.
  6. Балтыбаев Ш.К.; Левченков О.А.; Бережная Н.Г. Левский Л.К.; Макеев А.Ф.; Яковлева С.З. (2004) Время и длительность свекофеннской плутоно-метаморфической активности на юго-востоке Балтийского щита (Приладожье). Петрология. 12(4); 373–392.
  7. Бармина Г.С.; Арискин А.А.; Коптев-Дворников Е.В.; Френкель М.Я. (1988) Опыт оценки первичных составов кумулятивных минералов в дифференцированных траппах. Геохимия. (8); 1108–1118.
  8. Богачев В.А.; Иваников В.В.; Филиппов Н.Б. (1999а) Отчет по теме: “Выделение петролого-геохимических эталонов магматических комплексов как индикаторов палеогеодинамических обстановок в Ладожской структурной зоне для геодинамического анализа при ГДП-200”. СПб: фонды СЗРГЦ.
  9. Богачев В.А.; Иваников В.В.; Козырева И.В.; Конопелько Д.Л.; Левченков О.А.; Шульдинер В.И. (1999б) U–Pb цирконовое датирование синорогенных габбро-диоритовых и гранитоидных интрузий Северного Приладожья. Вестник СПбГУ. Сер. 7. (3); 23–33.
  10. Богомолов Е.С.; Гусева В.Ф.; Турченко С.И. (2002) Мантийное происхождение мафитовой расслоенной интрузии Панских Тундр: изотопные Sm–Nd и Rb–Sr свидетельства. Геохимия. (9); 946–951.
  11. Bogomolov E.S.; Guseva V.F.; Turchenko S.I. (2002) Mantle origin of the Pana Tundra layered mafic intrusion: Evidence from Sm–Nd and Rb–Sr data. Geochem. Int. 40(9); 855–859.
  12. Великославинский Д.А. (1972) Сравнительная характеристика регионального метаморфизма умеренных и низких давлений. Л.: Наука; 190 с.
  13. Глебовицкий В.А.; Балтыбаев Ш.К.; Левченков О.А.; Бережная Н.Г. Левский Л.К. (2001) Главная стадия плутоно-метаморфической активности в Приладожье: результаты определения изотопного возраста. ДАН. 377(5); 667–671.
  14. Горохов И.М.; Кузнецов А.Б.; Азимов П.Я.; Дубинина Е.О.; Васильева И.М.; Ризванова Н.Г. (2021) Sr- и C-изотопная хемостратиграфия метакарбонатных пород палеопротерозойской сортавальской серии; Фенноскандинавский щит; северное Приладожье. Стратиграфия. Геологическая корреляция. 29(2); 3–22. doi: 10.31857/S0869592X21020022
  15. Иваников В. В.; Конопелько Д. Л.; Пушкарев Ю. Д. и др. (1996) Апатитоносные калиевые ультрамафит-мафиты Приладожья – рифейские рифтогенные или раннепротерозойские посторогенные образования? Вестник СПбГУ. Сер. 7. (4); 76–81.
  16. Иващенко В.И.; Голубев А.И. (2011) Золото и платина Карелии: Формационно-генетические типы оруденения и перспективы. Петрозаводск: КарНЦ РАН; 369 с.
  17. Иващенко В.И.; Ручьев А.М.; Голубев А.И. (2016) Два типа благороднометалльной минерализации в Кааламском массиве (Карелия). ДАН. 468(2); 183–188.
  18. Иващенко В.И.; Лавров О.Б.; Кондрашова Н.И. (1998) Рудная минерализация малых интрузий Кааламского типа СЗ Приладожья. Геология и полезные ископаемые Карелии. (1); 51–57.
  19. Интрузивные базит-ультрабазитовые комплексы докембрия Карелии. Ред. К.О. Кратц. (1976) Л.: Наука; 165 c.
  20. Котов А.Б.; Саморукова Л.М. (1990) Эволюция гранитообразования в тектоно-магматических циклах раннего докембрия (по данным структурно-петрологических и термобарогеохимических исследований). Л.: Наука; 159 с.
  21. Кузнецов А.Б.; Горохов И.М.; Азимов П.Я.; Дубинина Е.О. (2021) Sr- и C-хемостратиграфический потенциал палеопротерозойских осадочных карбонатов в условиях среднетемпературного метаморфизма: мраморы Рускеалы; Карелия. Петрология. 29(2); 172–194. doi: 10.31857/S0869590321010039
  22. Лавров О.Б.; Кулешевич Л.В. (2016) Перспективы поисков платиноидов в массивах Кааламского дифференцированного комплекса (Северное Приладожье; Карелия). Отечественная геология. (3); 46–56.
  23. Ладожская протерозойская структура (геология; глубинное строение и минерагения). Ред. Н.В. Шаров. (2020) Петрозаводск: КарНЦ РАН; 435 с.
  24. Лобач-Жученко С.Б.; Чекулаев В.П.; Байкова В.С. (1974) Эпохи и типы гранитообразования в докембрии Балтийского щита. Л.: Наука; 205 с.
  25. Лю И.; Перчук А.Л.; Арискин А.А. (2019) Высокобарный метаморфизм в перидотитовом кумулате комплекса Марун-Кеу; Полярный Урал. Петрология. 27(2); 138–160.
  26. Макарова Г.В. (1967) Отчет о геолого-съемочных работах м-ба 1:50 000; проведенных Сортавальской партией в Сортавальском районе КАССР в 1964–65 гг. Петрозаводск: фонды КГЭ.
  27. Макарова Г.В. (1971) Отчет о геолого-поисковых работах на медь; никель и кобальт; проведенных Тохмайокской партией в Северном Приладожье КАССР в 1969–70 гг. Петрозаводск: фонды КГЭ.
  28. Мигматизация и гранитообразование в различных термодинамических режимах. Ред. Ф.П. Митрофанов. (1985) Л.: Наука; 310 с.
  29. Нагайцев Ю.В. (1974) Петрология метаморфических пород ладожского и беломорского комплексов. Л.: Изд-во Ленингр. ун-та; 160 с.
  30. Потрубович Л.Н.; Анищенкова О.Н. (1956) Отчет Янис-ярвинской партии о геолого-поисковых и съемочных работах в Сортавальском районе КФССР в 1953–1955 гг. Петрозаводск: фонды КГЭ.
  31. Саранчина Г.М. (1949) Петрология Кааламской интрузии (юго-западная Карелия). Известия Карело-Финской научно-исследовательской базы АН СССР. (2); 57–80.
  32. Саранчина Г.М. (1972) Гранитоидный магматизм; метаморфизм и метасоматоз докембрия (на примере Приладожья и других областей). Л.: Наука; 128 с.
  33. Светов А.П.; Свириденко Л.П.; Иващенко В.И. (1990) Вулкано-плутонизм свекокарелид Балтийского щита. Петрозаводск: Изд-во КНЦ; 321 с.
  34. Седова И.С.; Саморукова Л.М.; Глебовицкий В.А.; Крылов Д.П. (2004) Геохимия гранитоидов Свекофеннского тектонометаморфического цикла Северного Приладожья. Петрология. 12(4); 394–414.
  35. Судовиков Н.Г.; Глебовицкий В.А.; Сергеев А.С. и др. (1970) Геологическое развитие глубинных зон подвижных поясов (Северное Приладожье). Л.: Наука; 227 с.
  36. Френкель М.Я.; Арискин А.А.; Бармина Г.С.; Корина М.И.; Коптев-Дворников Е.В. (1987) Геохимическая термометрия магматических пород – принципы метода и примеры применения. Геохимия. (11); 1546–1562.
  37. Шульдинер В.И.; Левченков О.А.; Яковлева С.З.; Макеев А.Ф.; Комаров А.Н.; Конопелько Д.Л.; Балтыбаев Ш.К.; Козырева И.В. (2000) Верхний карелий в стратиграфической шкале России: выбор нижней границы и региональные подразделения стратотипической области. Стратиграфия. Геологическая корреляция. 8(6); 20–33.
  38. Ariskin A.A.; Barmina G.S. (2004) COMAGMAT: Development of a magma crystallization model and its petrological applications. Geochem. Int. (42); 1–157.
  39. Ariskin A.A.; Barmina G.S.; Koptev-Dvornikov E.V.; Bychkov K.A.; Nikolaev G.S. (2023) Intrusive COMAGMAT: from simple magma differentiation models to complex algorithms simulating the structure of layered intrusions. In Advances in Geochemistry; Analytical Chemistry; and Planetary Sciences. (Eds. Kolotov V.P.; Bezaeva N.S.) Springer; Cham.; 101–119. https: //doi.org/10.1007/978-3-031-09883-3_3.
  40. Baltybaev S.K.; Vivdich E.S. (2021) Evolution of the Meyeri Thrust Zone of the Northern Ladoga Region (Republic of Karelia; Northwest Russia): PT Conditions for the Formation of Mineral Parageneses and Geodynamic Reconstructions. Geotectonics 55(4); 502–515.
  41. Barnes S.J. (1986) The effect of trapped liquid crystallization on cumulus mineral compositions in layered intrusions. Contrib. Mineral. Petrol. 93; 524–531.
  42. Boynton W.V. (1984) Cosmochemistry of the rare earth elements: meteorite studies. In Rare Earth Element Geochemistry (Ed. by Henderson P.). Amsterdam: Elsevier; 63–114.
  43. DePaolo D.J. (1981) Neodymium isotopes in the Colorado Front Range and crust-mantle evolution in Proterozoic. Nature. 291; 684–196.
  44. Haсkman V. (1929) Sortavalan seudun kivilaajikartta. Geologisen toimikunnan julkaisema.
  45. Heilimo E.; Halla J.; Lauri L. S.; Rämö O.T.; Huhma H.; Kurhila M.I.; Front K. (2009) The Paleoproterozoic Nattanen-type granites in northern Finland and vicinity – a postcollisional oxidized A-type suite. Bull. Geol. Soc. Finl. 81; 7–38.
  46. Huhma H. (1986) Sm–Nd; U–Pb and Pb–Pb isotopic evidence for the origin of the Early Proterozoic Svecokarelian crust in Finland. Bull. Geol. Soc. Finl. 337; 1–48.
  47. Konopelko D.; Savatenkov V.; Glebovitsky V.; Kotov A.; Serge-ev S.; Matukov D.; Kovach V.; Zagornaya N. (2005) Nd isotope variation across the Archaean-Proterozoic boundary in the North Ladoga area; Russian Karelia. Bull. Geol. Soc. Finl. 127; 113–120.
  48. Ludwig K.R. (2003) Isoplot 3.70. A Geochronological Toolkit for Microsoft Excel. Berkeley Geochronology Center Spec. Ver. 3.0
  49. Ludwig K.R. (1999) User’s Manual for Isoplot/Ex. Vers. 2.05. Berkeley: Berkeley Geochontrol. Center. Spec. Publ. (1a); 48 p.
  50. Whitney D.L.; Evans B.W. (2010) Abbreviations for names of rock-forming minerals. Amer. Mineral. 95; 185–187.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载
2. Fig. 1. Scheme of the structure of the Kaalamo massif according to (Lavrov; Kuleshevich; 2016) with modifications. 1 – 1st phase of intrusion (wehrlites; olivine clinopyroxenites; plagiopyroxenites and melanocratic gabbro); 2 – 2nd phase (gabbronorites; gabbro; melanodiorites); 3 – 3rd phase (diorites; quartz diorites; granodiorites; tonalites; plagiogranites); 4 – Proterozoic granites; 5 – Archean granite-gneisses of the Kirjavalakhtinsky dome; 6 – metavolcanics of the Sortavala series; 7 – gneisses and schists of the Ladoga series; 8 – faults: a – reliable; b – assumed. Inset (left): diagram of the main tectonic blocks of the region; which shows the position of the Kaalamo massif.

下载 (1MB)
索引源数据
3. Fig. 2. Photographs of thin sections of the main rock types of the 1st and 2nd phases of the Kaalamo massif intrusion. Images (a–e) – 1st phase of intrusion; (g; h) – 2nd phase. (a; b) – metaperidotite (sample K-079-307); (c; d) – olivine metaclinopyroxenite (B-22-555); (d; f) – anorthite metagabbro (B-19-K324); (g; h) – metagabbronorite (B-19-K325). Images were taken without an analyzer (a; c; d; g); with an analyzer (b; d; f; h). From here on, mineral abbreviations are given according to (Whitney; Evans; 2010).

下载 (14MB)
索引源数据
4. Fig. 3. MgO-oxide and MgO-normative mineral (CIPW) diagrams for the Kaalam complex with the identification of the compositions of rocks of three intrusion phases.

下载 (1MB)
索引源数据
5. Fig. 4. REE spectra for rocks of the Kaalam complex. 1 – rocks of the 1st phase of intrusion; 2 – rocks of the 2nd phase; 3 – rocks of the 3rd phase. Normalization was made according to the composition of chondrite (Boynton; 1984).

下载 (960KB)
索引源数据
6. Fig. 5. Equilibrium crystallization trajectories for 36 rock compositions of the Kaalamo massif (Table 1). Crystallization trajectories of rocks of the 1st phase of intrusion are shown in green; those of the 2nd phase are shown in blue.

下载 (2MB)
索引源数据
7. Fig. 6. The order of equilibrium crystallization of minerals from virtual melts corresponding to the average compositions of the 1st and 2nd phases of the Kaalamo massif intrusion (Table 3).

下载 (814KB)
索引源数据
8. Fig. 7. Compositions of crystallizing olivines. The black filled circle shows the composition of the most magnesian olivine observed in the rocks of the Kaalamo complex. Its crystallization temperature corresponds to the temperature of the initial melt of the Kaalamo massif.

下载 (298KB)
索引源数据
9. Fig. 8. Equilibrium crystallization trajectories for averaged compositions of rocks of the Kaalamo massif (Table 1). 1 – Average 1–1; 2 – Average 1–2; 3 – Average 2–1; 4 – Average 2–2. The black filled circle indicates the composition of the initial melt of the Kaalamo massif; unfilled circles indicate the compositions of the derivative melts of the 1st and 2nd phases of intrusion.

下载 (1MB)
索引源数据
10. Fig. 9. Trends of equilibrium and fractional crystallization of the initial melt of the Kaalamo massif (Table 3). The red dashed line shows the trajectory of equilibrium crystallization; the black solid line – fractional. The black filled circle indicates the composition of the initial melt of the Kaalamo massif; the unfilled circles – the compositions of the derivative melts of the 1st and 2nd phases of intrusion.

下载 (1MB)
索引源数据
11. Fig. 10. The order and proportions of crystallizing minerals during (a) equilibrium; (b) fractional crystallization.

下载 (1MB)
索引源数据
12. Fig. 11. εNd(t) (age) diagram for rocks of the Kaalamo massif. Line DM after (DePaolo; 1981); areas showing the evolution of the Nd isotopic composition of the Proterozoic and Archean crust; are given after (Huhma; 1986; Heilimo et al.; 2009).

下载 (867KB)
索引源数据

版权所有 © Russian Academy of Sciences, 2025