Sources of melts and genesis conditions of the Khokhol-Repyevka batholith granitoids in the Volga-Don orogen, Eastern European craton
- Autores: Petrakova M.E.1, Kuznetsov A.B.1,2, Baltybaev S.K.1,2, Savatenkov V.M.1,2, Terentiev R.A.3, Savko K.A.3
-
Afiliações:
- Institute of Precambrian Geology and Geochronology Russian Academy of Sciences
- St. Petersburg State University
- Research Institute of Geology of the Voronezh State University
- Edição: Volume 69, Nº 5 (2024)
- Páginas: 437-460
- Seção: Articles
- URL: https://journal-vniispk.ru/0016-7525/article/view/272913
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0016752524050024
- EDN: https://elibrary.ru/JBSXQS
- ID: 272913
Citar
Resumo
The paper discusses the possible conditions and involvement of sources in genesis of the Khokhol-Repyevka batholith granitoids, that build up the Don terrane in the Volga-Don orogen of the East European Craton. In the batholith, three types of granitoids are distinguished – pavlovsk (quartz monzodiorite–granites, mainly pyroxene-free), potudan (quartz monzogabbro–granodiorites containing pyroxene) and hybrid (quartz monzodiorites, monzonites, quartz monzonites). These three types of rocks are spaсely co-located and have a similar age of formation 2050–2080 Ma, similar geochemical characteristics (high contents of Ba, Sr, highly fractionated REE patterns (GdN/YbN = 2–11)), however, they differ in petrographic and isotopic geochemical parameters. Primary isotope characteristics of sources for rocks of the pavlovsk type εNd(t) = +0.2…–3.7, Sri = 0.70335, for potudan εNd(t) = – 1.7 ... –3.8, Sri = 0.70381–0.70910, for hybrid εNd(t) = – 8.8, Sri = 0.70596. Apart from granitoids, two types of leucogranite dikes were found in the batholith. The first type is characterized by εNd(t) = –3.8 and fractionated HREE patterns (GdN/YbN = 2.1–3.8) and could have formed as a result of deep differentiation of pavlovsk-type magma. The second type is with εNd(t) = –7.8 and less fractionated HREE patterns (GdN/YbN = 1.1–1.6), which presumably appeared as a result of melting of a crustal source at shallow depths. Rb-Sr isotope-geochemical characteristics of rocks of the pavlovsk and potudan types indicate their formation from different sources. In total, at least three sources took part in the formation of the Khokhol-Repyevka batholith: 1) lower (or buried oceanic) crust, predominantly of mafic composition and/or enriched mantle, metasomatized in the Proterozoic, the participation of which is reflected in the composition of the Pavlovsk granitoids; 2) an enriched mantle source, probably represented by subcontinental lithospheric mantle (SCLM), possibly metasomatized during the previous stage of geological development of the region, specific for Potudan-type monzonitoids; 3) Archean crust, consisting mainly of TTG gneisses and metasediments, which underwent melting and participated in the formation of part of the leucogranite dikes and hybrid rocks. The results of thermodynamic modeling indicate that the mixing of two melts contrasting in composition – mafic (potudan-type) and intermediate-felsic (pavlovsk-type) can lead to the formation of only part of the composition of hybrid rocks. The formation of the rest was influenced by the contamination of mafic melt by anatectic melts from the Archean crust of the Kursk block.
Palavras-chave
Texto integral

Sobre autores
M. Petrakova
Institute of Precambrian Geology and Geochronology Russian Academy of Sciences
Autor responsável pela correspondência
Email: maribya@mail.ru
Rússia, emb., Makarova 2, Saint-Petersburg, 199034
A. Kuznetsov
Institute of Precambrian Geology and Geochronology Russian Academy of Sciences; St. Petersburg State University
Email: maribya@mail.ru
Rússia, emb., Makarova 2, Saint-Petersburg, 199034; Universitetskaya emb., 7–9, Saint-Petersburg, 199034
Sh. Baltybaev
Institute of Precambrian Geology and Geochronology Russian Academy of Sciences; St. Petersburg State University
Email: maribya@mail.ru
Rússia, emb., Makarova 2, Saint-Petersburg, 199034; Universitetskaya emb., 7–9, Saint-Petersburg, 199034
V. Savatenkov
Institute of Precambrian Geology and Geochronology Russian Academy of Sciences; St. Petersburg State University
Email: maribya@mail.ru
Rússia, emb., Makarova 2, Saint-Petersburg, 199034; Universitetskaya emb., 7–9, Saint-Petersburg, 199034
R. Terentiev
Research Institute of Geology of the Voronezh State University
Email: maribya@mail.ru
Rússia, University square 1, Voronezh, 394006
K. Savko
Research Institute of Geology of the Voronezh State University
Email: maribya@mail.ru
Rússia, University square 1, Voronezh, 394006
Bibliografia
- Арискин А.А., Данюшевский Л.В., Конников Э.Г., Маас Р., Костицын Ю.А., Мак-Нил Э., Меффре С., Николаев Г.С., Кислов Е.В. (2015). Довыренский интрузивный комплекс (Северное Прибайкалье, Россия): изотопно-геохимические маркеры контаминации исходных магм и экстремальной обогащенности источника. Геология и геофизика. 56 (3), 528–556.
- Бибикова Е.В., Богданова С.В., Постников А.В., Попова Л.П., Кирнозова Т.И., Фугзан М.М., Глущенко, В.В. (2009). Зона сочленения Сарматии и Волго-Уралии: изотопно-геохронологическая характеристика супракрустальных пород и гранитоидов. Стратиграфия. Геол. корреляция. 17 (6), 3–16.
- 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 Волго-Уральского сегмента Восточно-Европейского кратона: изотопно-геохронологическое изучение терригенного циркона из метаосадочных пород Большечеремшанской серии и их Sm-Nd модельный возраст. Стратиграфия. Геол. корреляция. 23 (1), 3–26.
- Горохов И.М., Мельников Н.Н., Кузнецов А.Б., Константинова Г.В., Турченко Т.Л. (2007). Sm-Nd систематика тонкозернистых фракций нижнекембрийских “синих глин” Северной Эстонии. Литология и полезные ископаемые. (5), 536–551.
- Горохов И.М., Зайцева Т.С., Кузнецов А.Б., Овчинникова Г.В., Аракелянц М.М., Ковач В.П., Константинова Г.В., Турченко Т.Л., Васильева И.М. (2019). Изотопная систематика и возраст аутигенных минералов в аргиллитах инзерской свиты Южного Урала. Стратиграфия. Геол. корреляция. 27 (2), 3–30.
- Египко О.И. (1971) Некоторые минералого-петрографические и геохимические особенности докембрийских гранитоидов юго-восточной части Воронежского кристаллического массива. Дисс. … канд. геол.-минерал. Наук. Воронеж: 367 с.
- Короновский Н.В., Ясаманов Н.А. (2012) Планета Земля. Физико-химический состав и агрегатное состояние состояние вещества Земли. Геология: учебник для студ. учреждений высш. проф. образования. 8-е, испр. и доп. М.: Издательский центр “Академия”, 448 с.
- Кузнецов А.Б., Лобач-Жученко С.Б., Каулина Т.В., Константинова Г.В. (2019) Палеопротерозойский возраст карбонатных пород и трондьемитов центральноприазовской серии: Sr-изотопная хемостратиграфия и U-Pb геохронология. ДАН. 484 (6), 71–74.
- Минц М.В., Глазнев В.Н., Муравина О.М. (2017) Глубинное строение коры юго-востока Воронежского кристаллического массива по геофизическим данным: геодинамическая эволюция в палеопротерозое и современное состояние коры. Вестник ВГУ. Серия: Геология. (4), 5–23.
- Петракова М.Е., Терентьев Р.А. (2018) Петрографические и минералогические признаки взаимодействия гранитоидных и габброидных магм плутона Потудань, Воронежский кристаллический массив. Вестник ВГУ. Серия: Геология. (1), 32–45. https://doi.org/10.17308/geology.2018.1/1422.
- Петракова М.Е., Терентьев Р.А., Юрченко А.В., Савко К.А. (2022а) Геохимия и геохронология палеопротерозойских кварцевых монцогаббро-монцодиорит-гранодиоритов плутона Потудань, Волго-Донской ороген. Вестник СПбГУ: Науки о Земле. 67 (1), 74–96. doi: 10.21638/spbu07.2022.105
- Петракова М.Е., Анисимов Р.Л., Балтыбаев Ш.К. (2022б) Условия образования магматических пород Хохольско-Репьевского батолита Волго-Донского орогена: проверка моделей фракционной кристаллизации и ассимиляции. Труды Ферсмановской научной сессии ГИ КНЦ РАН. (19), 284–289. doi.org/10.31241/FNS.2022.19.052
- Савко К.А., Самсонов А.В., Ларионов А.Н., Ларионова Ю.О., Базиков Н.С. (2014) Палеопротерозойские граниты А- и S-типов востока Воронежского кристаллического массива: геохронология, петрогенезис и тектоническая обстановка формирования. Петрология. 22. (3), 235–264.
- Савко К.А., Самсонов А.В., Базиков Н.С. (2011) Метатерригенные породы воронцовской серии Воронежского кристаллического массива: геохимия, особенности формирования и источники сноса Вестник ВГУ. Серия: Геология. (1), 70–94.
- Савко К.А., Самсонов А.В., Сальникова Е.Б., Котов А.В., Базиков Н.С. (2015) HT/LP метаморфическая зональность восточной части Воронежского кристаллического массива: возраст, условия и геодинамическая обстановка формирования. Петрология. 23 (6), 607–623.
- Савко, К.А. Самсонов А.В., Ларионов А.Н., Кориш Е.Х., Базиков Н.С. (2018) Архейская тоналит-трондьемит-гранодиоритовая ассоциация Курского блока, Воронежский кристаллический массив: состав, возраст и корреляция с комплексами Украинского щита. ДАН. 478 (3), 335–341.
- Савко К.А., Самсонов А.В., Голунова М.А., Вонг К.-Л., Базиков Н.С., Холина Н.В., Полякова Т.Н. (2021) Палеоархейские ТТГ и метапелиты — протолиты неоархейских риолитов А-типа Курского блока Сарматии: результаты экспериментов по дегидратационному плавлению. Вестник ВГУ. Серия: Геология. (2), 29–40. DOI: https://doi.org/10.17308/geology.2021.2/3486
- Терентьев Р. А (2016) Петрография и геохронология гранитов лискинского плутона Воронежского кристаллического массива. Вестник ВГУ. Серия: Геология. (3), 43–52.
- Терентьев Р.А. (2018) Геология донской серии докембрия Воронежского кристаллического массива. Вестник ВГУ. Серия: Геология. (2), 5–19.
- Терентьев Р.А., Савко К.А. (2017) Минеральная термобарометрия и геохимия палеопротерозойских магнезиально-калиевых гранитоидов Павловского плутона, Восточно-Европейский кратон. Вестник ВГУ. Серия: Геология. (3), 34–45.
- 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 Елабужского зоны деформаций Волго-Уралии, Восточно-Европейский кратон. ДАН. 488 (3), 307–312.
- Щипанский А.А., Самсонов А.В., Петрова А.Ю., Ларионова Ю.О. (2007) Геодинамика восточной окраины Сарматии в палеопротерозое. Геотектоника. (1), 43–70.
- Annen C., Blundy J.D., Sparks R.S. J. (2008) The sources of granitic melt in Deep Hot Zones. Trans. R. Soc. Edinburgh: Earth Sci. (97), 297–309.
- Asimow P.D., Ghiorso M.S. (1998) Algorithmic modifications extending MELTS to calculate subsolidus phase relations. Am. Mineralogist. (83), 1127–1131.
- Black R., Liegéois J.P. (1993). Cratons, mobile belts, alkaline rocks and continental lithospheric mantle; the Pan-African testimony. J. Geol. Soc. Lond. (150), 89–98.
- Bogdanova S.V., Gorbatschev R., Garetsky R.G. (2005) East European Craton. Enceclopedia of Geology (Еds. R. Selley, R. Cocks, I. Plimer). Amsterdam: Elsevier. (2), 34–49.
- Bohrson W.A., Spera F.J., Ghiorso M.S., Brown G.A., Creamer J.B., Mayfield A. (2014) Thermodynamic model for energy-constrained open-system evolution of crustal magma bodies undergoing simultaneous recharge, assimilation and crystallization: the magma chamber simulator. J Petrol. (55), 1685–1717. https://doi.org/10.1093/petrology/egu036.
- Bonin B., Azzouni-Sekkal, A., Bussy, F., Ferrag, S., (1998) Alkali-calcic and alkaline postorogenic (PO) granite magmatism: petrologic constraints and geodynamic settings. Lithos (45), 45–70.
- Вrown G., Thorpe R.S., Webb P.C. (1984). The geochemical characteristics of granitoids in contrasting arcs and comments on magma sources. I. Geol. Soc. 141 (3), 413–426.
- Chaves A.O. (2021) Columbia (Nuna) supercontinent with external subduction girdle and concentric accretionary, collisional and intracontinental orogens permeated by large igneous provinces and rifts. Precambrian Research (352) 106017
- Condie K.C. (2013). Preservation and recycling of crust during accretionary and collisional phases of proterozoic orogens: a bumpy road from Nuna to Rodinia. Geosciences. (3), 240–261.
- Connolly J.A. (1990) Multivariable phase–diagrams — an algorithm based on generalized thermodynamics. Amer. J. Sci. (290), 666–718.
- Corfu F., Hanchar J., Hoskin P.W.O., Kinny P. (2003) Atlas of zircon textures. Reviews in Mineralogy and Geochemistry. (53), 59.
- 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.
- Guo Z., Wilson M., Liu J., Mao Q. (2006) Post-collisional, potassic and ultrapotassic Magmatism of the Northern Tibetan Plateau: constraints on characteristics of the mantle source, geodynamic setting and uplift mechanisms. J. Petrol. 47 (6), 1177–1220. doi: 10.1093/petrology/egl007
- Ghiorso M.S., Sack R.O. (1995) Chemical mass transfer in magmatic processes IV. A revised and internally consistent thermodynamic model for the interpolation and extrapolation of liquid-solid equilibria in magmatic systems at elevated temperatures and pressures. Contrib. Mineral. Petrol. (119), 197–212. https://doi.org/10.1007/bf00307281.
- Goldstein, S.J., Jacobsen S.B. (1988) Nd and Sr isotopic systematics of river water suspended material: implications for crustal evolution. Earth Planet. Sci. Lett. (87), 249–265.
- Huppert H.E., Sparks R.S.J. (1988) The generation of granitic magmas by intrusion of basalt into continental crust. J. Petrol. (29), 599–624.
- Jacobsen S.B., G.J. Wasserburg. (1984) Sm-Nd evolution of chondrites and achondrites. Earth Planet. Sci. Lett. (67), 137–150.
- Meert J.G. (2012) What’s in a name? The Columbia (Paleopangaea/Nuna) supercontinent. Gondwana Research. 21 (4), 987–993.
- Middlemost E.A.K. (1994) Naming materials in the magma/igneous rock system. Earth Science Reviews. (37), 215–224.
- Laurent O., Martin H., Moyen J.F., Doucelance R. (2014) The diversity and evolution of late-Archean granitoids: evidence for the onset of ’modern-style’ plate tectonics between 3.0 and 2.5 Ga. Lithos (205), 208–235. https://doi.org/10.1016/j.lithos.2014.06.012
- O’Connor J.T. (1965) A classification of quartz-rich igneous rocks based on feldspar ratios. U.S. Geol. Surv. Prof. Pap. 525-B, 79–84.
- Ou Q., Wang Q., Wyman D.A., Zhang C., Hao L–L., Dan W., Jiang Z-Q., Wu F-Y., Yang J-H., Zhang H-X., Xia X-P., Ma L., Long X-P., Li J. (2019) Postcollisional delamination and partial melting of enriched lithospheric mantle: Evidence from Oligocene (ca. 30 Ma) potassium-rich lavas in the Gemuchaka area of the central Qiangtang Block, Tibet. Geol. Soc. of Am. Bull. 131 (7/8). 1385–1408. https://doi.org/10.1130/B31911.1
- Patino-Douce A.E., Beard J.S. (1995) Dehydration melting of biotite gneiss and quartz amphibolite from 3 to 15 kbars. J. Petrol. (36), 707–738.
- Pillet S., Baker M.B., Stolper E.M. (2008) Metasomatized Lithosphere and the Origin of Alkaline Lavas. Science. (320), 1–10. doi: 10.1126/science.1156563
- Pilet S., Ulmer P., & Villiger S. (2010). Liquid line of descent of a basanitic liquid at 1.5 Gpa: Constraints on the formation of metasomatic veins. Contrib. Mineral. Petrol. 159 (5), 621–643. https://doi.org/10.1007/s00410–009–0445-y
- Qian Q., Hermann J. (2013) Partial melting of lower crust at 10–15 kbar: Constraints on adakite and TTG formation. Contrib. Mineral. Petrol. (165), 1195–1224.
- Ridolfi F., Renzulli A., Puerini M. (2010) Stability and chemical equilibrium of amphibole in calc-alkaline magmas: an overview, new thermobarometric formulations and application to subduction-related volcanoes. Contrib. Mineral. Petrol. (160). 45–66.
- Samsonov A.V., Spiridonov V.A., Larionova Yo.O., Larionov A.N., Bibikova E.V., Gerasimov V.Y. (2016) Pleoproterozoic history of assemblage of the East European Craton: Evidence from basement of the Russian platform. In book: Moscow International School of Earth Sciences. Abstracts of International conference (Eds. L.N. Kogarko). M.: Vernadsky Institute of Geochemistry and Analytical Chemistry RAS Vernadsky State Geological Museum RAS Lomonosov Moscow State University, 21–22.
- Savko K.A. Samsonov A.V., Salnikova E.B., Kotov A.B., Bazikov N.S. (2015) HT/LP metamorphic zoning in the eastern Voronezh Crystalline Massif: Age and parameters of metamorphism and its geodynamic environment. Petrology. 23 (6), 559–575.
- Savko K.A., Samsonov A.V., Kotov A.B., Sal’nikova E.B., Korish E.H., Larionov A.N., Anisimova I.V., Bazikov N.S., (2018). The Early Precambrian Metamorphic Events in Eastern Sarmatia. Precambr. Res. (311), 1–23.
- Shchipansky A.A., Kheraskova T.N. (2023) The Volga-Don Collisional Orogen in the East European Craton as a Paleoproterozoic Analog of the Himalayan-Tibetan Orogen. Geodynamics & Tectonophysics. 14 (2), 1–21. doi: 10.5800/GT-2023–14–2–0692
- Sun S.S., McDonough W.F. (1989) Chemical and Isotopic Systematic of Oceanic Basalts: Implications for Mantle Composition and Processes. Geological Society London Special Publications. (42), 313–345.
- Sylvester, P.J. (1989). Post-collisional alkaline granites. J. Geol. (97), 261–280.
- Terentiev R.A. (2014) Paleoproterozoic Sequences and Magmatic Complexes of the Losevo Suture Zone of the Voronezh Crystalline Massif: Geological Position, Material Composition, Geochemistry, and Paleogeodynamics. Stratigraphy and Geological Correlation. 22 (2), 123–146.
- Terentiev R.A., Santosh M. (2016) Detrital zircon geochronology and geochemistry of metasediments from the Vorontsovka terrane: implications for microcontinent tectonics. Int. Geol. Rev. (58), 1108–1126.
- Terentiev R.A., K.A Savko, M. Santosh. (2017) Paleoproterozoic Evolution of the Arc-back-arc System in the East Sarmatian Orogen (East European Craton): Zircon SHRIMP Geochronology and Geochemistry of the Losevo Volcanic Suite. Am. J. Science. (317), 707–753.
- Terentiev R.A., Savko K.A., Petrakova M.E., Santosh. M., Korish, E. H. (2020). Paleoproterozoic granitoids of the Don terrane, East-Sarmatian Orogen: age, magma source and tectonic implications. Precambrian Research. (346), 1–24. http://doi.org/10.1016/j.precamres.2020.105790.
- Topuz G., Altherr R., Schwarz W.H., Siebel W., Satir M., Dokuz A. (2005) Postcollisional plutonism with adakite-like signatures: the Eocene Saraycik granodiorite (Eastern Pontides, Turkey). Contrib. Mineral. Petrol. (150), 441–455.
- Turkina, O.M., Kapitonov I.N. (2019).The source of Paleoproterozoic collision granitoids (Sharyzhalgai Uplift, Southwestern Siberian Craton): from lithospheric mantle to upper crust. Russian Geology and Geophysics. (60), 414–434.
- Watkins J.M., Clemens J.D., Treloar P.J. (2007) Archaean TTGs as sources of younger granitic magmas: melting of sodic metatonalites at 0.6±1.2 Gpa. Contrib. Mineral. Petrol. (154), 91–110. doi: 10.1007/s00410–007–0181–0
- White J.C., Parker D.F., Ren M. (2009) The origin of trachyte and pantellerite from Pantelleria, Italy: insights from major element, trace element and thermodynamic modelling. J. Volcanol. Geotherm. Res. (179), 33–55.
- Whitney, D.L., Evans B.W. (2010) Abbreviations for names of rock-forming minerals. Am. Mineralogist. (95), 185–187.
- Zhao G., Cawood P.A., Wilde S.A., Sun M. (2002). Review of global 2.1–1.8 Ga orogens: implications for a pre-Rodinia supercontinent. Earth Sci. Rev. (59), 125–162.
Arquivos suplementares
