Source and Generation Parameters of the Granitoid Melts of the Archean Charnockite–Enderbite Complex in Karelia, with Reference to the Pon’goma-Navolok Massif

V. M. Kozlovskii; Козловский В. М.; E. B. Kurdyukov; Курдюков Е. Б.; M. A. Yakushik; Якушик М. А.; V. V.  Travin; Травин В. В.; T. F. Zinger; Зингер Т. Ф.; A. I. Yakushev; Якушев А. И.; M. M. Fugzan; Фугзан М. М.; T. I. Kirnozova; Кирнозова Т. И.; S. A. Ushakova; Ушакова С. А.

doi:10.31857/S0016752523090066

Source and Generation Parameters of the Granitoid Melts of the Archean Charnockite–Enderbite Complex in Karelia, with Reference to the Pon’goma-Navolok Massif

Authors: Kozlovskii V.M.¹, Kurdyukov E.B.², Yakushik M.A.²^,3, Travin V.V.⁴^,5, Zinger T.F.⁶, Yakushev A.I.², Fugzan M.M.⁷, Kirnozova T.I.⁷, Ushakova S.A.⁸
Affiliations:
1. Institute of Geology of Ore Deposits, Petrography, Mineralogy, and Geochemistry (IGEM), Russian Academy of Sciences, 119017, Moscow, Russiaж Ordzhonikidze Russian State University for Geological Exploration (MGRI), 117997, Moscow, Russia
2. Institute of Geology of Ore Deposits, Petrography, Mineralogy, and Geochemistry (IGEM), Russian Academy of Sciences, 119017, Moscow, Russia
3. Korzhinskii Institute of Experimental Mineralogy (IEM), Russian Academy of Sciences, 142432, Chernogolovka, Moscow oblast, Russia
4. Institute of Geology (IG), Karelian Research Center, Russian Academy of Sciences, 185910, Petrozavodsk, Russia
5. Petrozavodsk State University, 185910, Petrozavodsk, Russia
6. Institute of Precambrian Geology and Geochronology (IGGD), Russian Academy of Sciences, 199034, St. Petersburg, Russia
7. Vernadsky Institute of Geochemistry and Analytical Chemistry (GEOKhI), Russian Academy of Sciences, 119991, Moscow, Russia
8. Geological Faculty, Moscow State University, 119991, Moscow, Russia
Issue: Vol 68, No 11 (2023)
Pages: 1113-1132
Section: Articles
URL: https://journal-vniispk.ru/0016-7525/article/view/162259
DOI: https://doi.org/10.31857/S0016752523090066
EDN: https://elibrary.ru/WNPTIW
ID: 162259

Cite item

Full Text

Open Access
Restricted Access

Access granted
Restricted Access

Subscription Access

Abstract
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

The paper presents authors’ original detailed data on rocks of the Archean Pon’goma-Navolok charnockite−enderbite complex in northern Karelia. The rocks practically have not been modified and are preserved within a rigid block among Paleoproterozoic zones of ductile deformations and metamorphism. The geochemistry of the rocks and their isotope−geochemical features indicate that the protolith from which the enderbite melts of the main phase of the massif were derived may have been amphibolites. The enderbite melts were derived from these amphibolites under the effect of K2O-, Na2O-, and SiO2-bearing fluids; and the enderbites were subsequently charnockitized with the involvement of fluids enriched in K2O and SiO2. Physicochemical modeling indicates that the enderbite melt was derived from the amphibolite protolith at a depth of about 45 km (P = 14.8 kbar, T = 1030−1080°C) under the effect of saline H2O−CO2 fluid. Comparison of the P−T parameters of the granulite-facies metamorphism of the metabasites and the parameters under which the enderbite melts were derived indicates that Archean granulite-facies metamorphism in the Belomorian belt in northern Karelia was of contact but not regional nature and was induced by the high-temperature field of an emplaced enderbite massif. The orthogneisses hosting the Pan’goma-Navolok massif inherit geochemical features of the unsheared, ungneissose, and unmetamorphosed enderbites. This means that enderbites analogous to those of the Pan’goma-Navolok massif may have served as the protolith of some of the orthogneisses, and that enderbites may have been spread more widely in the Archean than the currently preserved single enderbite massifs.

Keywords

granulite-facies metamorphism, enderbite, charnockite, amphibolite, Belomorian Mobile Belt

About the authors

V. M. Kozlovskii

Institute of Geology of Ore Deposits, Petrography, Mineralogy, and Geochemistry (IGEM), Russian Academy of Sciences, 119017, Moscow, Russiaж Ordzhonikidze Russian State University for Geological Exploration (MGRI), 117997, Moscow, Russia

Email: bazily.koz@gmail.com
Россия, 119017, Москва, Старомонетный пер., д. 35; Россия, 117997, Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 23

E. B. Kurdyukov

Institute of Geology of Ore Deposits, Petrography, Mineralogy, and Geochemistry (IGEM), Russian Academy of Sciences, 119017, Moscow, Russia

Email: e-kurdukov@yandex.ru
Россия, 119017, Москва, Старомонетный пер., д. 35

M. A. Yakushik

Institute of Geology of Ore Deposits, Petrography, Mineralogy, and Geochemistry (IGEM), Russian Academy of Sciences, 119017, Moscow, Russia; Korzhinskii Institute of Experimental Mineralogy (IEM), Russian Academy of Sciences, 142432, Chernogolovka, Moscow oblast, Russia

Email: e-kurdukov@yandex.ru
Россия, 119017, Москва, Старомонетный пер., д. 35; Россия, 142432, Московская обл., Черноголовка, ул. академика Осипьяна, д. 4

References

Аранович Л.Я., Закиров И.В., Сретенская Н.Г., Геря Т.В. (2010) Тройная система H2O–CO2–NaCl при высоких Т-Р-параметрах: эмпирическая модель смешения. Геохимия. (5), 475-484.
Aranovich L.Y., Zakirov I.V., Sretenskaya N.G. (2010) Ternary system H2O–CO2–NaCl at hight parameters: an mixing model. Geochem. Int. 48(5), 446-455
Байкова В.С., Богомолов Е.С., Зингер Т.Ф. (2005) Дайки базитов острова Поньгом-Наволок (Беломорско-Лапландский пояс). Записки РМО. 134(4), 108-116.
Байкова В.С., Седова И.С., Шулешко И.К. (2001) Особенности состава минералов гранитоидов, претерпевших полиметаморфизм (Беломорско-Лапландский пояс, район Поньгома). Записки РМО. 130(3), 94-113.
Володичев О.И. (1975) Ранний этап метаморфизма пород Беломорского комплекса, район западного Беломорья. Восточная часть Балтийского щита. Геология и глубинное строение. Ленинград: Наука, 43-56.
Другова Г.М., Климов Л.В., Крылова М.Д. (1977) О ранних этапах гранулитового метаморфизма в беломорском комплексе. ДАН СССР. 234(3), 665-668.
Другова Г.М. (1996) Особенности раннедокембрийского метаморфизма в Беломорском складчатом поясе (Балтийский щит). Записки ВМО. 125(2), С. 24-37.
Другова Г.М., Борисова Е.Ю., Балтыбаев Ш.К. (1997) Два этапа гранулитового метаморфизма в архейских гранатовых гнейсах Беломорского складчатого пояса (Балтийский щит). ДАН. 357(1), 83-86.
Зингер Т.Ф. (1993) Морфологическая эволюция циркона в полиметаморфических породах. ДАН. 331(4), 452-455.
Зингер Т.Ф. (1994) Морфологическая эволюция циркона в раннедокембрийских гиперстеновых диоритах массива Поньгома-Наволок (Северная Карелия). Записки РМО. 123(2), 65-73.
Козловский В.М., Бычкова Я.В. (2016) Геохимическая эволюция амфиболитов и гнейсов Беломорского подвижного пояса в процессе палеопротерозойского метаморфизма. Геохимия. (6), 543-557.
Kozlovskii V.M., Bychkova Y.V. (2016) Geochemical evolution of amphibolites and gneisses of the Belomorian mobile belt during paleoprotrrozoic metamorphism. Geochem. Int. 54(6), 529-542.
Козловский В.М., Саватенков В.М., Терентьева Л.Б., Курдюков Е.Б. (2019) Первые данные о ятулийском (2.1 млрд. лет) метаморфизме в Беломорском подвижном поясе. ДАН. 485(3), 85-89.
Козловский В.М., Травин В.В., Зингер Т.Ф., Курдюков Е.Б., Волков И.С., Якушик М.А. (2021) Метаморфизм базитов в зонах пластического течения и за их пределами. Породо-минерало- и рудообразование: достижения и перспективы исследований. Материалы Всероссийской конференции с международным участием, посвященной 90-летию ИГЕМ РАН. Москва: ИГКМ РАН, 345-348.
Козловский В.М., Травин В.В., Зингер Т.Ф., Курдюков Е.Б., Якушик М.А. (2022) Архейские чарнокит-эндербитовые комплексы Беломорья. Происхлждение и условия генерации расплавов. Геология и полезные ископаемые Карелии. Труды Карельского Научного центра РАН. (5), 55-59.
Король Н.Е. Основные гранулиты Карелии и центральной Финляндии. (2005) Геология и полезные ископаемые Карелии. Труды Карельского Научного центра РАН. (8), 18-39.
Король Н.Е. (2009) Высокотемпературная амфиболизация при эндербитовой мигматизации основных гранулитов в гранулит-эндербит-чарнокитовых комплексах Карелии. Петрология. 17(4), 378-396.
Король Н.Е. (2011) Процессы поздней изофациальной перекристаллизации в гранулит-эндербит-чарнокитовых комплексах Карелии. Геология и полезные ископаемые Карелии. Труды Карельского Научного центра РАН. (14), 8-32.
Король Н.Е. (2018) Метаморфическая эволюция Поньгомнаволокского гранулит-эндербит-чарнокитового комплекса Беломорского подвижного пояса. Геология и полезные ископаемые Карелии. Труды Карельского Научного центра РАН. (11), 34-56.
Косой Л.А. (1936) Архейские известняки и генезис Беломорской толщи Карелии. Ученые записки ЛГУ. Серия геолого-почвенно-географическая. Выпуск 3. Земная кора. 2(10), 53-79.
Костицын Ю.А., Журавлев Д.З. (1987) Анализ погрешностей и оптимизация метода изотопного разбавления. Геохимия. (7), 1024-1036.
Левский Л.К., Морозова И.М., Левченков О.А., Байкова В.С., Богомолов Е.С. (2009) Изотопно-геохронологические системы в метаморфических породах (о-в Поньгома, Беломорский подвижный пояс). Геохимия. (3), 227-244.
Levsky L.K., Morozova I.M., Levchenkov O.A., Baikova V.S., Bogomolov E.S. (2009) Isotopic-geochronological systems in metamorphic rocks: Pongoma island, Belomorian mobile belt. Geochem. Int. 47(3), 215-230.
Левченков О.А., Зингер Т.Ф., Дук В.Л., Яковлева С.З., Байкова В.С., Шулешко И.К., Матуков Д.И. (1996) U‑Pb-возраст цирконов гиперстеновых диоритов и гранодиоритов о. Поньгом-Наволок (Балтийский щит, Беломорская тектоническая зона). ДАН. 349(1), 90-92.
Персиков Э.С., Бухтияров П.Г. (2009) Структурно-химическая модель прогноза и расчета вязкости магм и диффузии Н2О в них в широком диапазоне составов и ТР-параметров земной коры и верхней мантии. Геология и геофизика. 50(12), 1393-1408.
Перчук Л.Л., Геря Т.В., Ван Ринен Д.Д., Смит С.А. (2006) Р-Т тренды и проблемы высокотемпературного полиметаморфизма. Петрология. 14(2), 131-167.
Перчук Л.Л., Кротов А.В. Геря Т.В. (1999) Петрология амфиболитов пояса Тана и гранулитов Лапландского комплекса. Петрология. 7(4), 256-381.
Петрова З.И., Левицкий В.И. (1984) Петрология и геохимия гранулитовых комплексов Прибайкалья. Новосибирск: Наука, 200 с.
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.
Светов С.А., Степанова А.В., Чаженгина С.Ю., Светова Е.Н., Михайлова А.И., Рыбникова З.П., Парамонов А.С., Утицина В.Л., Колодей В.С., Эхова М.В. (2015) Прецизионный (ICP-MS, LA-ICP-MS) анализ состава горных пород и минералов: методика и оценка точности результатов на примере раннедокембрийских мафитовых комплексов. Геология и полезные ископаемые Карелии. Труды Карельского Научного центра РАН. (7), 54-73.
Сибилев О.С., Гоголев М.А., Максимов О.А. (2013) Геологическая позиция и условия формирования метаэндербитов Гридинской зоны эклогитсодержащего меланжа. Геология и полезные ископаемые Карелии. Труды Карельского Научного центра РАН. (16), 5-20.
Скублов С.Г., Мельник А.Е., Марин Ю.Б., Березин А.В., Богомолов Е.С., Ишмурзин Ф.И. (2013) Новые данные о возрасте (U-Pb, Sm-Nd) метаморфизма и протолита эклогитоподобных пород района Красной губы, Беломорский пояс. ДАН. 453(3), 319-325.
Слабунов А.И. (2008) Геология и геодинамика архейских подвижных поясов (на примере Беломорской провинции Фенноскандинавского щита). Петрозаводск: Изд-во Карельского Научного центра РАН, 296 с.
Слабунов А.И., Сибилев О.С. (2008) Строение земной коры Беломорской провинции Фенноскандинавского щита как отражение раннедокембрийских геодинамических процессов: опыт синтеза структурно-геологических, петрологических и геофизических данных. Связь поверхностных структур земной коры с глубинными. Материалв XIV международной конференции. Петрозаводск: Изд-во Карельского Научного центра РАН. 2, 201-204.
Стенарь М.М., Володичев О.И. (1970) К вопросу о реликтовой гранулитовой фации регионального метаморфизма в западном Беломорье. Региональный метаморфизм и метаморфогенное рудообразование. Ленинград: Наука, 137-142.
Степанов В.С., Слабунов А.И. (1994) Амфиболиты и карбонатные породы района губы Поньгома (Белое море). Докембрий северной Карелии. Петрозаводск: Изд-во Карельского Научного центра РАН, 6-30.
Судовиков Н.Г. (1937) Геологический очерк Куземско-Поньгомского района. Международный геологический конгресс. XVII сессия. СССР. Северная экскурсия. Карельская АССР. Под ред. А.А. Полканова. ОНТИ. НКТП. Ленинград: Главная редакция геолого-разведочной и геодезической литературы, 105-117.
Судовиков Н.Г. (1939) Материалы по петрологии западного Беломорья (гранитизация пород Беломорья). Труды Ленинградского геологического управления. (19-а). Ленинград: Издат-во ГОНТИ, 88 с.
Шуркин К.А., Виноградов Д.П., Митрофанов Ф.П., Шемякин В.М. (1980) Магматические формации раннего докембрия территории СССР. Ред. Книга 1. Магматизм древнейшего докембрия. Москва: Недра, 285 с.
Connolly J.A. (2005) Computation of phase equilibria by linear programming: a tool for geodynamic modeling and its application to subduction zone decarbonation. EPSL. 236(1–2), 524-541.
Dale J., Holland T., Powell R. (2000) Hornblende-garnet-plagioclase thermobarometry: a natural assamblege calibration of the thermodynamics of hornblende. Contrib. Mineral. Petrol. 140, 153-362.
Frost B.R., Barnes C.G., Collins W.J., Arculus R.J., Ellis D.J., Frost C.D. (2001) A geochemical classification for granitic rocks. J. Petrol. 42(11), 2033-2048.
Fuhrman M.L., Lindsley D.H. (1988) Ternary-feldspar modeling and thermometry. Am. Min. 73(3–4), 201-215.
Goldstein S.J., Jacobsen S.B. (1988) Nd and Sr systematics of river water suspended material implication for crustal evolution. EPSL. 87(3), 249-268.
Green E.C.R., White R.W., Dener J.F.A., Powel R., Holland T.J.B., Palin R.M. (2016) Activity-composition relations for the calculation of partial melting equilibria in metabasic rocks. J. Metamorphic Geology. 34(9), 845-869.
Holland T., Powell R. (1996) Thermodynamics of order-disorder in minerals; II, Symmetric formalism applied to solid solutions. Am. Min. 81(11–12), 1425-1437.
Jacobson S.B., Wasserburg G.J. (1984) Sm-Nd isotopic evolution of chondrites and achondrites. EPSL. 67(2), 137-150.
Ludwig, K.R. (2003) User’s Manual for Isoplot / Ex, Version 3.00: A Geochronological Toolkit for Microsoft Excel. Berkeley Geochronology Center. Special Publication. (4).
Perchuk A.L., Safonov O.G., Smit C.A., Zakharov V.S., Gerya T.V. (2018) Precambrian ultra-hot orogenic factory: Making and reworking of continental crust. Tectonophysics. 746, 572-586.
Perchuk A.L., Zakharov V.S., Gerya T.V., Brown M. (2019) Hotter mantle but colder subduction in the Precambrian: What are the implications? Precambrian Research. 330, 20-34.
Ramsay J.G. Huber M.I. (1987) The Technique of Modern Structural Geology. Volume 2: Folds and Fractures. London: Academic Press, 307-700.
Smit C. André, Dirk D. van Reenen, Chris Roering, René Boshoff and Leonid L. Perchuk (2011) Neoarchean to Paleoproterozoic evolution of the polymetamorphic Central Zone of the Limpopo Complex. GSA Memoirs. 207, 213-244.
Sun S.S., Mc.Donough W.F. (1989) Chemical and isotopic systematices of oceanic basalts: implications for mantle composition and processes: magmatism in the ocean basins. Eds. A.D. Saunders, M.J. Norry. Geol. Soc. London. Spec. Publ. 42, 313-346.
Tanaka T., Togashi S., Kamioka H. et al. (2000) JNdi-1: a neodymium isotopic reference in consistency with LaJolla neodymium. Chemical Geology.168(3–4), 279-281.
White R. W. et al. (2014) New mineral activity–composition relations for thermodynamic calculations in metapelitic systems. J. Metamorphic Geology. 32(3), 261-286.
Zinger T.F., Baikova V.S., Belyatsky S.V. et al. (1999). Morphology and isotopic age of zircons from shear-zones within granitoids of the Belomorian tectonic zone, Baltic Schild, Russia. Basement Tectonics. Kluwer Academic Publishers. (13), 345-364.
Zinger T.F., Gotze J., Levchenkov O.A., Shuleshko I.K., Yakovleva S.Z., Makeyev A.F. (1996) Zircon in polydeformed and metamorphosed precembrian granitoids from the White Sea tectonic Zone, Russia: morphology, cathodoluminiscence, and U-Pb chronology. Int.Geol. Rev. 38(1), 57-73.