Structural signs of brittle-ductile transitions during exhumation of basement rocks of Southwestern Forland of the Paleoproterozoic Lapland‒Cola Collision Orogen (the White Sea Region, Lyagkomina Dam Site): Analogue modelling of deformation stages

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription or Fee Access

Abstract

The Late Paleoproterozoic structural evolution of Archean polymetamorphic rock complexes at the Lyagkomina Dam site, located in the central part of the White Sea region, has been studied. Four stages of deformation were identified using methods of geological-structural mapping and geometric analysis. Under conditions of regressive metamorphism from granulite to amphibolite facies, at each stage of deformation, the properties of rocks change from plastic to predominantly brittle. It is shown that the Paleoproterozoic structural evolution is associated with the exhumation of a fragment of the continental crust of the central part of the White Sea region during the formation of the Lapland-Kola collision orogen.

Full Text

Restricted Access

About the authors

I. I. Babarina

Institute of Geology of Ore Deposits, Petrography, Mineralogy, and Geochemistry, Russian Academy of Sciences
bld. 35, Staromonetny per

Email: fisana@yandex.ru
Russian Federation, 119017 Moscow

N. S. Serebryakov

Institute of Geology of Ore Deposits, Petrography, Mineralogy, and Geochemistry, Russian Academy of Sciences
bld. 35, Staromonetny per

Author for correspondence.
Email: fisana@yandex.ru
Russian Federation, 119017 Moscow

References

  1. Бабарина И.И., Сибелев О.С., Степанова А.В. Гридинская зона меланжа Беломорской эклогитовой провинции: последовательность деформаций и структурное положение роев мафических даек // Геотектоника. 2014. №4. С. 67–81. doi: 10.7868/S0016853X1404002X
  2. Бабарина И.И., Степанова А.В., Азимов П.Я., Серебряков Н.С. Неоднородность переработки фундамента в палеопротерозойском Лапландско-Кольском коллизионном орогене, Беломорская провинция Фенноскандинавского щита // Геотектоника. 2017. № 5. С. 3–19. doi: 10.7868/S0016853X17050022
  3. Березин А.В., Травин В.В., Марин Ю.Б., Скублов С.Г., Богомолов Е.С. Новые данные о возрасте (U–Pb, Sm–Nd) и Р–Т-параметрах эклогитизации даек Fe-габбро района с. Гридино (Беломорский подвижный пояс) // ДАН. 2012. Т. 444. № 6. C. 644–649.
  4. Бибикова Е.В., Шельд Т., Богданова С.В., Другова Г.М., Лобач-Жученко С.Б. Геохронология беломорид: интерпретация многостадийной геологической истории // Геохимия. 1993. № 10. С. 1393–1411.
  5. Миллер Ю.В. Позднеархейская покровная структура Беломорского подвижного пояса // Вестy. СПбГУ. Сер. 7. 1997. Вып. 3. № 21. С. 28–40.
  6. Миллер Ю.В., Милькевич Р.И. Покровно-складчатые структуры Беломорской зоны и ее соотношение с Карельской гранит-зеленокаменной областью // Геотектоника. 1995. № 6. С. 80–92.
  7. Мудрук С.В., Балаганский В.В., Горбунов И.А., Раевский А.Б. Альпинотипная тектоника в палеопротерозойском Лапландско-Кольском орогене // Геотектоника. 2013. №4. С. 13–30. doi: 10.7868/S0016853X1304005X
  8. Сальникова Е.Б., Степанова А.В., Азимов П.Я., Суханова М.А., Котов А.Б., Егорова С.В., Плоткина Ю.В., Толмачева Е.В., Кервинен А.В., Родионов Н.В., Степанов В.С. История формирования коронитовых метагабброноритов Беломорской провинции Фенноскандинавского щита: результаты U-Pb (СА-ID-TIMS) датирования циркон-бадделеитовых агрегатов // Петрология. 2022. Т. 30. № 6. С. 596–622. doi: 10.31857/S0869590322060061
  9. Скублов С.Г., Балашов Ю.А., Марин Ю.Б., Березин А.В., Мельник А.Е., Падерин А.П. U‒Pb возраст и геохимия цирконов из сальминских эклогитов (месторождение Куру-Ваара, Беломорский пояс) // ДАН. 2010. Т. 432. № 5. С. 668–675. doi: 10.1134/S1028334X10060188
  10. Скублов С.Г., Зак Т., Березин А.В., Мельник А.Е., Ризванова Н.Г. Результаты локального исследования (LA-ICP-MS) геохимии и U‒Pb возраста рутилов из пород Беломорского подвижного пояса // Геохимия. 2013. № 2. С. 180–187. doi: 10.7868/S0016752512120059
  11. Скублов С.Г., Азимов П.Я., Лиc С.-Х., Глебовицкий В.А., Мельник А.Е. Полиметаморфизм чупинской толщи Беломорского подвижного пояса (Фенноскандия) по данным изотопно-геохимического (U‒Pb, REE, O) исследования циркона // Геохимия. 2017. № 1. С. 3–16. doi: 10.7868/S0016752517010095
  12. Bibikova E.V., Slabunov A.I., Bogdanova S.V., Sheld T., Stepanov V.S., Borisova E.Yu. Early magmatism of the Belomorian mobile belt, Baltic shield: lateral zoning and isotopic age // Petrology. 1999. Vol. 7. No. 2. P. 123–146.
  13. Bibikova E., Skiöld Т., Bogdanova S., Gorbatschev R., Slabunov A. Titanite-rutile thermochronometry across the boundary between the Archaean Craton in Karelia and the Belomorian Mobile Belt, eastern Baltic Shield // Precambrian Research. 2001. Vol. 105. P. 315–330. doi: 10.1016/S0301-9268(00)00117-0
  14. Condie K.C. Earth as An Evolving Planetary System. – Elsevier Acad. Press: London. UK. 2005, 447 p. doi: 10.1017/S0016756806282050
  15. Daly J.S., Balagansky V.V., Timmerman M.J., Whitehouse M.J. The Lapland–Kola orogen: Palaeoproterozoic collision and accretion of the northern Fennoscandian lithosphere // Europ. Lithosph. Dynam. Geol. Soc. London, Memoirs. 2006. Vol. 32. No. 1. P. 579–598. doi: 10.1144/GSL.MEM.2006.032.01.35
  16. Friend C.R.L., Kinny P. A reappraisal of the Lewisian Gneiss Complex: Geochronological evidence for its tectonic assembly from disparate terranes in the Proterozoic // Contrib. Miner. Petrol. 2001. Vol. 142. P. 198–218. doi: 10.1007/s004100100283
  17. Hoffman P.F. Precambrian geology and tectonic history of North America. – In: The Geology of North America – An Overview. – Ed.by A.W. Bally, A.R. Palmer, (Boulder. Colorado. USA. GSA. 1989). P. 447–512. doi: 10.1130/DNAG-GNA-A.447
  18. Hou G., Santosh M., Qian X., Lister G.S., Li J. Configuration of the Late Paleoproterozoic supercontinent Columbia: insights from radiating mafic dyke swarms // Gondwana Research. 2008. Vol. 14. P. 395–409. doi: 10.1016/j.gr.2008.01.010
  19. Rogers J.J.W., Santosh M. Configuration of Columbia, a Mesoproterozoic supercontinent // Gondwana Research. 2002. Vol. 5. P. 5–22. doi: 10.1016/S1342-937X(05)70883-2
  20. Stepanova A.V., Stepanov V.S., Larionov A.N., Salnikova E.B., Samsonov A.V., Azimov P., Egorova S.V., Babarina I.I., Larionova Y.O., Sukhanova M.A., Kervinen A.V., Maksimov O.A. Relicts of Paleoproterozoic LIPs in the Belomorian Province, eastern Fennoscandian Shield: Barcode reconstruction for a deeply eroded collisional orogeny – In: Large Igneous Provinces and Their Plumbing Systems. – Ed. by R.K. Srivastava, R.E. Ernst, K.L. Buchan, M. De Kock, (Geol. Soc. London. Spec. Publ. 2022. Vol. 518). P. 101–128. doi: 10.1144/SP518-2021-30
  21. van Gool J.A.M., Connelly J.N., Marker M., Mengel F.C. The Nagssugtoqidian orogen of West Greenland: Tectonic evolution and regional correlation from a West Greenland perspective // Can. J. Earth Sci. 2002. Vol. 39. P. 665–686. doi: 10.1139/e02-027
  22. Zhao G., Cawood P.A., Wilde S.A., Sun M. Review of global 2.1–1.8 Ga orogens: Implications for a pre-Rodinia supercontinent // Earth-Sci. Rev. 2002. Vol. 59. P. 125–162. doi: 10.1016/S0012-8252(02)00073-9
  23. Zhao G., Sun M., Wilde Simon A., Li S.Z. A Paleo-Mesoproterozoic supercontinent: assembly, growth and breakup // Earth-Sci. Rev. 2004. Vol. 67. P. 91–123. doi: 10.1016/j.earscirev.2004.02.003

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Esquema de zonificación (a) de la parte oriental del Escudo Fennoscandiano y (b) esquema de la estructura tectónica de la región Kovdozero-Seryak de la parte central de la provincia de Belomorsk (según [7], con modificaciones y adiciones). 1 - Fanerozoico y Neoproterozoico; 2 - Corteza juvenil del Paleoproterozoico; 3 - Corteza juvenil del Paleoproterozoico y Arcaico; 4 - Estratos riftogénicos del Paleoproterozoico Inferior (dentro del LKO); 5 - Corteza juvenil Arcaico; 6-7 - Corteza Arcaico reelaborada en el Paleoproterozoico Tardío: 6 - en la provincia de Kola (antepaís nororiental), 7 - en la provincia de Belomorsk (antepaís suroccidental); 8 - Límites tectónicos y geológicos; 9 - Límites exteriores del Orógeno Laponia-Kola (LKO); 10 – ubicación del área de estudio en la parte central del Cinturón Belomoriano; 11 – capas tectónicas y boudins de metabasitas del Paleoproterozoico temprano; 12–14 – Arcaico: 12 – anfibolitas y ortogneises con capas individuales de paragneises de la Manto Khetolambinsky, 13 – paragneises de la Manto Chupinsky, 14 – gneises graníticos; 15 – líneas estructurales; 16 – mantos de la etapa DMn+1: a ‒ principal, b ‒ secundario; 17 – fallas de inclinación pronunciada de la etapa DMn+3; 18 – ubicación del área de la presa Lyagkomina

Download (544KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Mapa geológico y estructural (a) del área de la presa Lyagkomina y (b) sección del mapa. 1 – dique de rocas alcalinas-ultramaficas del Devónico; 2–4 – Paleoproterozoico tardío: 2 – vetas de pegmatita, 3 – vetas de cuarzo, 4 – microclinización porfiroclástica; 5–9 – Arcaico: 5 – gneises anfíboles, 6 – gneises anfíboles migmatizados con boudins de anfibolitas y rocas de diópsido-clinozoisita, 7 – gneises de microclina-plagioclasa de dos micas (metaleucogranitos), 8 – principalmente paragneises de cianita-granate-biotita con boudins de anfibolitas granate, 9 – paragneises de biotita, granate-biotita y granate-cianita-biotita; 10 – límites tectónicos DMn+1; 11–13 – discontinuidades de etapa: 11 – DMn+2, 12 – DMn+3, 13 – DMn+4; 14–15 – elementos planares (esquistosidad): 14 – penetrante (S1), 15 – rudimentario (S2); 16–17 – elementos lineales: 16 – bisagras de pliegues F1, 17: a – bisagras de pliegues F2, b – linealidad L2; 18–19 – trazas de planos axiales de pliegues: 18 – F2: a ‒ antiforme, b – sinforme, 19 – F4: a ‒ antiforme, b – sinforme; 20 – línea de corte

Download (1MB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Estereograma de elementos estructurales de las etapas DMn+1 y DMn+2. Hemisferio inferior: proyección de áreas iguales. 1 – concentración π S1; 2 – arco de círculo máximo a través de los máximos de concentración π S1; 3 – foliación S2; 4 – plano axial calculado de los pliegues F2; 5 – linealidad L2; 6 – bisagras de los pliegues F2

Download (210KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Boudines de rocas básicas (a) en paragneises y (b) entre gneises anfíboles. En (a): al fondo se observa una estructura hidráulica del drenaje de la presa. Se indican los límites de los boudines (línea amarilla discontinua).

Download (653KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Fragmentos (a) de pliegues F1 en paragneises y (b) en paragneises con boudins de anfibolita.

Download (662KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Fragmentos (a) de pliegues F2 en paragneises y (b) en paragneises con boudins de anfibolita.

Download (659KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. (a) Veta de cuarzo en forma de silla de montar (Q) en la esclusa del pliegue F2 en el contacto de paragneises y metaleucogranitos; (b) Linealidad L2 y fina corrugación F2 en superficies S1 en paragneises de cianita-granate-biotita. Denotados (números arábigos dentro de círculos): 1 – paragneises; 2 – metaleucogranitos.

Download (656KB)
Indexing metadata
9. Fig. 8. Foliación incipiente S2 en (a) gneises migmatizados con anfíboles y (b) paragneises de bandas delgadas. La banda de migmatita S1, expresada en la alternancia de leucosomas y melanosomas, se pliega en F2.

Download (743KB)
Indexing metadata
10. Fig. 9. Falla y pliegues de falla de la etapa DMn+3. Designados (números arábigos en círculos): 1 – paragneises deformados; 2 – metaleucogranitos. Se muestra la falla (línea roja).

Download (813KB)
Indexing metadata
11. Fig. 10. Deformaciones de la etapa DMn+4. La banda de migmatita S1 en paragneises, expresada en la alternancia de leucosomas claros y melanosomas oscuros, se pliega en F4.

Download (848KB)
Indexing metadata
12. Fig. 11. Modelado analógico de las deformaciones paleoproterozoicas del área de la presa Lyagkomina.

Download (532KB)
Indexing metadata
13. Fig. 12. Esquema de la evolución estructural del Paleoproterozoico tardío durante la exhumación de rocas.

Download (159KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2025 Russian academy of sciences