THE ARCHEAN AGE OF GRANITE-GNEISS COMPLEXES FROM THE KAMA-VYATKA ZONE (THE VOLGA-URAL SEGMENT, EAST EUROPEAN CRATON)

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The formation history of granulite complexes is fundamental to understanding the processes of early continental crust origins. The work presents the results of an isotope-geochronological study of rock samples from the main complexes of the Kama-Vyatka zone (the Volga-Ural segment, the East European craton) — enderbites of the Otradnensky series and quartz diorites of the Tanai plagiogranitoid massif. The Sm-Nd isotopic data were used to calculate model ages of quartz diorites of the Tanaysky plagiogranitoid massif and enderbites of the Otdnenskaya series — 3.2 and 3.0 Ga, respectively. The U–Pb isotope system of zircon was investigated by LA-ICP-MS. The zircon of quartz diorites indicated the Archean age of protolith formation of the plagiogranitoids of the Tanaysky Massif. This time interval — 3.04–2.98 Ga — includes the stage of the earliest granulite metamorphism immediately following the episode of magmatism. There are several generations of zircon grains from a sample of weakly gneissed enderbites of the Otradnensky series in the 3.0–2.8 Ga age interval, which record the following events: the formation of primary enderbites, locally manifested partial melting under granulite facies conditions and regressive stage of metamorphism in the transitional conditions of granulite to amphibolite facies. Considering to model age of enderbites, for the first time, an estimate of the age of the Otradnensky Group of the Kama-Vyatka zone of the Volga-Ural segment was obtained — 3.0 ± 0.1 Ga. In the 2.75–2.60 Ga age interval, zircon from a sample of weakly gneissed enderbites records the most significance episode of granulite metamorphism, widely manifested throughout the Volga-Ural segment and, replacing it, regressive metamorphism with the input of water-bearing fluid and temperature decreasing.

About the authors

M. O Anosova

Vernadsky Institute of Geochemistry and Analytical Chemistry, Russian Academy of Sciences

Email: anosova@geokhi.ru
Moscow, Russia

O. V Astrakhantsev

Vernadsky Institute of Geochemistry and Analytical Chemistry, Russian Academy of Sciences

Moscow, Russia

A. V Postnikov

Gubkin Russian State University of Oil and Gas

Moscow, Russia

A. A Fedotova

Vernadsky Institute of Geochemistry and Analytical Chemistry, Russian Academy of Sciences

Moscow, Russia

T. I Kirnozova

Vernadsky Institute of Geochemistry and Analytical Chemistry, Russian Academy of Sciences

Moscow, Russia

M. M Fugzan

Vernadsky Institute of Geochemistry and Analytical Chemistry, Russian Academy of Sciences

Moscow, Russia

I. A Sabirov

Gubkin Russian State University of Oil and Gas

Moscow, Russia

References

  1. Бибикова Е.В. (1989) Уран-свинцовая геохронология ранних этапов развития древних щитов. М.: Наука.
  2. Бибикова Е.В., Богданова С.В., Ларионов А.Н., Федотова А.А., Постников А.В., Попова Л.П., Кирнозова Т.И., Фугзан М.М. (2008) Новые данные о раннеархейском возрасте гранитоидов ВолгоУральского сегмента Восточно-Европейского кратона. ДАН. 419(2), 219–223.
  3. Бибикова Е.В., Богданова С.В., Постников А.В., Федотова А.А., Клаэссон С., Кирнозова Т.И., Фугзан М.М., Попова Л.П. (2015) Ранняя кора ВолгоУральского сегмента Восточно-Европейского кратона: изотопно-геохронологическое изучение терригенного циркона из метаосадочных пород большечеремшанской серии и их Sm-Nd модельный возраст. Стратиграфия. Геологическая корреляция. 23(1), 1–24.
  4. Бибикова Е.В., Богданова С.В., Кирнозова Т.И., Попова Л.П. (1984) Уран-свинцовый возраст чернокитоидов Волго-Уральской области. ДАН СССР. 276(4), 916–919.
  5. Бибикова Е.В., Кирнозова Т.И., Попова Л.П., Постников А.В., Макаров В.А., Кременецкий А.А. (1994) U–Pb возраст и корреляция магматических образований гранулитовых и амфиболитовых комплексов Волго-Уральской области Восточно-Европейской платформы. Стратиграфия. Геологическая корреляция. 2(3), 3–7.
  6. Богданова С.В. (1986) Земная кора Русской плиты в раннем докембрии (на примере Волго-Уральского сегмента). Труды ГИН АН СССР. 408.
  7. Глебовицкий В.А., Седова И.С., Матуков Д.И., Бережная Н.Г., Толмачева Е.В., Саморукова Л.М. (2008) Геохимия и геохронология мигматитов Курультино-Нюкжинского сегмента и проблемы корреляции метаморфических событий в Джугджуро-Становой складчатой области, Восточная Сибирь. Петрология. 16(6), 627–656.
  8. Доплатформенные комплексы нефтегазоносных территорий СССР. (1992) под ред. Князева В.С. и Лапинской Т.А. М.: Недра. 309 с.
  9. Каулина Т.В. (2010) Образование и преобразование циркона в полиметаморфических комплексах. Апатиты: Изд-во Кольского научного центра РАН.
  10. Костицын Ю.А., Аносова М.О. (2013) U–Pb возраст экструзивных пород кальдеры Уксичан в Срединном хребте Камчатки — применение лазерной абляции к датированию молодых цирконов. Геохимия. (2), 171–179.
  11. Kostitsyn Y.A., Anosova M.O. (2013) U–Pb age of extrusive rocks in the Uxichan caldera, Sredinnyi Range, Kamchatka: Application of laser ablation in dating young zircons. Geochem. Int. 51(2), 155–163.
  12. Лапинская Т.А., Богданова С.В. (1976) Основные черты геологического строения и главнейшие метаморфические и магматические комплексы докембрийского фундамента Волго-Уральской нефтегазоносной области. Геология, петрология и металлогения кристаллических образований Восточно-Европейской платформы. М. Недра. 1, 106–115.
  13. Ножкин А.Д., Туркина О.М. (1993) Геохимия гранулитов Канского и Шарыжалгайского комплексов. Труды ОИГГМ. 817. Новосибирск: ОИГГМ СО РАН.
  14. Носырев И.В., Робул В.М., Есипчук К.Е., Орса В.И. (1989) Генерационный анализ акцессорного циркона. М.: Наука.
  15. Ревяко Н.М., Костицын Ю.А., Бычкова Я.В. (2012) Взаимодействие расплава основного состава с вмещающими породами при формировании расслоенного интрузива Кивакка, Северная Карелия. Петрология. 20(2), 115–135.
  16. Тейлор С.Р., Мак-Леннан С.М. (1988) Континентальная кора, ее состав и эволюция: Перевод с англ., М.: Мир.
  17. Федотова А.А., Богданова С.В., Клаэссон С., Аносова М.О., Постников А.В., Фугзан М.М., Кирнозова Т.И. (2019) Новые данные о палеопротерозойском возрасте метаморфизма Елабужской зоны деформаций Волго-Уралии, Восточно-Европейский кратон. ДАН. 488(3), 307–312.
  18. Bea F. (1996) Residence of REE, Y, Th and U in Granites and Crustal Protoliths; Implications for the Chemistry of Crustal Melts. Journal of Petrology. 37(3), 521-552.
  19. Belousova E.A., Kostitsyn Y.A., Griffin W.L., Begg G.C., O’Reilly S.Y., Pearson N.J. (2010) The growth of the continental crust: Constraints from zircon Hf-isotope data. Lithos. 119, 457–466.
  20. Bogdanova S.V., (1993) The three-segment hypothesis of the East European Craton. Terra Nova. 5, 313-314.
  21. Bogdanova S.V., Gorbatschev R., Garetsky R.G. (2016) EUROPE|East European Craton. Reference Module in Earth Systems and Environmental Sciences. Elsevier, 34–49.
  22. Bogdanova S.V., De Waele B., Bibikova E.V., Belousova E.A., Postnikov A.V., Fedotova A.A., Popova L.P. (2010) Volgo-Uralia: the first U–Pb, Lu–Hf, and Sm–Nd isotopic evidence of preserved Paleoarchean crust. Am. J. Sci. 310, 1345–1383.
  23. Chauvel C., Garçon M., Bureau S., Besnault A., Jahn Bor-ming, Ding Zh. (2014) Constraints from loess on the Hf–Nd isotopic composition of the upper continental crust. Earth Planet. Sci. Lett. 388, 48–58.
  24. Condie K.C. (2018) A planet in transition: The onset of plate tectonics on Earth between 3 and 2 Ga? Geoscience Frontiers. 9, 51–60.
  25. Corfu F., Hanchar J.M., Hoskin P.W.O., Kinny P. (2003) Atlas of zircon textures. Rev. Mineral. Geochem. 53, 469–500.
  26. Ewing T., Rubatto D., Lemke K., Hermann J. (2023) Timescales and mechanisms of felsic lower continental crust formation: Insights from U Pb geochronology of detrital zircon (Malenco Unit, eastern Central Alps). Lithos. 456–457, 107286.
  27. Harley S.L., Kelly NM, Möller A. (2007) Zircon behavior and the thermal histories of mountain chains. Elements. 3, 25–30.
  28. Hawkesworth Chris J., Cawood P.A. and Dhuime B. (2020) The Evolution of the Continental Crust and the Onset of Plate Tectonics. Frontiers in Earth Science. 8, 326, 1–23.
  29. Hawkesworth C.J., Dhuime B., Pietranik A., Kemp A.I.S., Storey C.D. (2010) The generation and evolution of the continental crust. J. Geol. Society. 167, 229–248.
  30. Hazen R., Ewing R., Sverjensky D. (2009) Evolution of uranium and thorium minerals. American Mineralogist. 94, 1293–1311.
  31. Jackson S.E., Pearson N.J., Griffin W.L., Belousova E.A. (2004) The application of laser ablation–inductively coupled plasma-mass spectrometry to in situ U–Pb zircon geochronology. Chem. Geology. 211, 47–69.
  32. Kohn M. & Kelly N. (2018) Petrology and Geochronology of Metamorphic Zircon (in: Microstructural Geochronology: Planetary Records Down to Atom Scale. Eds.: Moser D., Corfu F., Darling J., Reddy S., Tait K.), 35–61. doi.org/10.1002/9781119227250.ch2
  33. Kunz B., Regis D., Engi M. (2018) Zircon ages in granulite facies rocks: decoupling from geochemistry above 850 ○C? Contrib. Mineral. Petrol. 173, 26.
  34. Ludwig K.R. (2008) Isoplot V. 4.15. Geochronological Toolkit for Microsoft Excel. Berkeley Geochronol. Center, Spec. Publ. (4).
  35. Rubatto Daniela. (2017) Zircon: The Metamorphic Mineral. Rev. Mineral. Geochem. 83(1), 261–296. Rubatto D., Williams I. and Buick I. (2001) Zircon and monazite response to prograde metamorphism in the Reynolds Range, Central Australia. Contrib. Mineral. Petrol. 140, 458–468.
  36. Tanaka T., Togashi S., Kamioka H. et al. (2000) JNdi-1: a neodymium isotopic reference in consistency with LaJolla neodymium. Chem. Geol. 168(3–4), 279–281.
  37. Taylor S.R. & McLennan S.M. (2009) Planetary crusts: Their composition, origin and evolution. Cambridge: Cambridge University Press.
  38. van Achterbergh E., Ryanm C.G., Griffin W.L. (1999) GLITTER: On-line interactive data reduction for the laser ablation ICP-MS microprobe. Proc. the 9th Goldschmidt Conf. Cambridge, Massachusetts, 305.
  39. Whitehouse M.J. & Kamber B.S. (2005) Assigning dates to thin gneissic veins in high#grade metamorphic terranes: a cautionary tale from Akilia, Southwest Greenland. J. Petrol. 46, 291–318.
  40. Wiedenbeck M., Allé P., Corfu F., Griffin W.L., Meier M., Oberli F., Quadt A.V., Roddick J.C., Spiegel W. (1995) Three Natural Zircon Standards for U-Th-Pb, Lu-Hf, Trace Element and REE Analyses. Geostand. Newsletters. 19, 1–23.
  41. Yakymchuk C., Kirkland C., Clark C. (2018) Th/U ratios in metamorphic zircon. J. Metamorph. Geol. 36(6), 715–737.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences