Archean block in the core of the Paleoproterozoic Lapland-Kola Orogen: New data on composition and age of rocks from Poriya Guba Islands

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Petrological and geochronological (zircon, U-Th-Pb (LA-ICP-MS)) studies of rocks from the Poriya Guba tectonic mélange exposed on Ozerchanka and Palenyi islands were carried out to decipher composition and tectonic history of the Paleoproterozoic Lapland-Kola orogen (LKO). Tonalite-trondhjemite-granodiorite (TTG) (Grt)-Cpx-Opx gneisses dominate on the Ozerchanka island. They contain numerous bodies of mafic granulites and are intruded by syn- and post-tectonic granitoids. The TTG gneisses are Archean in age (>2.6 Ga, ТNd(DM) = 2.9–3.0 Ga). These are strong depleted in heavy REEs, which indicates that their parental melts of their igneous protoliths were formed in equilibrium with a garnet-bearing restite. Mafic granulite bodies vary widely in geochemical characteristics and likely represent fragments of several Paleoproterozoic mafic intrusions and dikes. Mineral assemblages in the gneisses recorded early granulite-facies (Т = 780–820°С and Р = 8.6–9.4 kbar) and later amphibolite-facies (Т = 640–650°С and Р = 6.7–7.3 kbar) metamorphic events that occurred at 1.9 Ga according to zircon ages. On the Palenyi island, Grt-Cpx-Opx gneisses are predominant and vary in composition from andesibasalts to rhyolites. The volcanic protoliths of these rocks have island-arc geochemical signatures, a Paleoproterozoic age of 1958 ± 6 Ma, and juvenile origin (εNd(1960) = +1.7 ÷ +3.1; ТNd(DM) = 2.2–2.3 Ga). These rocks were metamorphosed under granulite facies conditions at about 1.9 Ga. Two models can explain the presence of the Archaean Ozerchanka block which occurs in the Poriya Guba tectonic mélange composed of the Paleoproterozoic juvenile island arc complexes in the core of the LKO. First, this Archean block could represent a single fragment of Archean lithosphere that was separated during Paleoproterozoic continental rifting and the opening of the Lapland-Kola ocean and subsequently was tectonically juxtaposed with Paleoproterozoic subduction complexes during the Lapland-Kola collisional orogeny. Second, the Archean Ozerchanka block may represent the edge of an adjacent Archean continent exposed in an erosional window within the Paleoproterozoic Poriya Guba tectonic mélange.

About the authors

A. V. Samsonov

Institute of Ore Geology, Petrography, Mineralogy and Geochemistry, Russian Academy of Sciences; Institute of Geology, Karelian Research Centre RAS

Email: samsonovigem@mail.ru
Moscow, Russia; Petrozavodsk, Russia

K. G. Erofeeva

Institute of Ore Geology, Petrography, Mineralogy and Geochemistry, Russian Academy of Sciences; Institute of Geology, Karelian Research Centre RAS

Email: samsonovigem@mail.ru
Moscow, Russia; Petrozavodsk, Russia

O. A. Maksimov

Institute of Geology, Karelian Research Centre RAS

Email: samsonovigem@mail.ru
Petrozavodsk, Russia

A. V. Stepanova

Institute of Geology, Karelian Research Centre RAS

Email: samsonovigem@mail.ru
Petrozavodsk, Russia

Yu. O. Larionova

Institute of Ore Geology, Petrography, Mineralogy and Geochemistry, Russian Academy of Sciences; Institute of Geology, Karelian Research Centre RAS

Author for correspondence.
Email: samsonovigem@mail.ru
Moscow, Russia; Petrozavodsk, Russia

References

  1. Азимов П.Я., Бушмин С.А. P–T история высокотемпературного/высокобарного (HT/HP) гранулитового метаморфизма, сопряженного с надвигообразованием в зоне сочленения Порьегубского и Умбинского блоков Лапландского гранулитового пояса (северо-восток Балтийского щита) // Докл. АН. 2009. Т. 425. № 3. С. 367–371.
  2. Балаганский В.В. Главные этапы тектонического развития северо-востока Балтийского щита в палеопротерозое. Автореф. дисс. … докт. геол.-мин. наук. СПб.: ИГГД РАН, 2002. 32 с.
  3. Балаганский В.В., Глебовицкий В.А. Лапландский гранулитовый пояс и комплементарные структуры / Ранний докембрий Балтийского щита. Л.: Наука, 2005. С. 124–175.
  4. Балаганский В.В., Тиммерман М.Я., Кислицын Р.В. и др. Изотопный возраст пород Колвицкого пояса и Умбинского блока (юго-восточная ветвь Лапландского гранулитового пояса), Кольский полуостров // Вестник МГТУ. 1998. Т. 1. № 3. С. 19–32.
  5. Богданова М.Н., Ефимов М.М., Каулина Т.В. Геохронология заключительных этапов раннепротерозойского магматизма в коллизионном шве Беломоро-Лапландского пояса Балтийского щита (Колвицкая зона) // Докл. АН. 1996. Т. 350. № 5. С. 665–668.
  6. Бушмин С.А., Доливо-Добровольский Д.В., Лебедева Ю.М. Инфильтрационный метасоматоз в условиях гранулитовой фации высоких давлений (на примере ортопироксен-силлиманитовых пород сдвиговых зон Лапландского гранулитового пояса) // Докл. АН. 2007. Т. 412. № 3. С. 383–387.
  7. Бушмин С.А., Глебовицкий В.А., Савва Е.В. и др. Возраст высокобарического метасоматоза в зонах сдвиговых деформаций при коллизионном метаморфизме в Лапландском гранулитовом поясе: U-Pb-SHRIMP-II-датирование цирконов из силлиманит-гиперстеновых пород Порьегубского покрова // Докл. АН. 2009. Т. 428. № 6. С. 792–796.
  8. Бушмин С.А., Вапник Е.А., Иванов М.В. и др. Флюиды гранулитов высоких давлений // Петрология. 2020. Т. 28. № 1. С. 23–54. https://doi.org/10.31857/S0869590320010021
  9. Глебовицкий В.А., Алексеев Н.Л., Доливо-Добровольский Д.В. Реакционные структур и P–T режимы охлаждения глубинных образований Кандалакшско-Колвицкой структурно-формационной зоны, Кольский полуостров // Записки РМО. 1997. № 2. С. 1–22.
  10. Глебовицкий В.А., Дук В.Л., Шарков Е.В. Эндогенный процессы / Земная кора восточной части Балтийского щита. Л.: Наука, 1978. С. 112–171.
  11. Глебовицкий В.В., Балтыбаев Ш.К., Левчен- ков О.А., Кузьмина Е.В. PT-t режим метаморфизма пород из верхней и нижней частей Умбинского покрова (Балтийский щит) // Докл. АН. 2006. Т. 409. № 1. С. 100–103.
  12. Глебовицкий В.А., Балтыбаев Ш.К., Левчен- ков О.А., Кузьмина Е.В. Термодинамический режим Свекофеннского (1.9 млрд лет) метаморфизма умбинского покрова Лапландского коллизионного орогена // Петрология. 2009. Т. 17. № 4. С. 355–377.
  13. Доливо-Добровольский Д.В. Компьютерная программа TWQ_Comb. Версия 1.2.0.4. 2006a. URL: http://www.dimadd.ru/ru/Programs/twqcomb
  14. Доливо-Добровольский Д.В. Компьютерная программа TWQ_View. Версия 1.2.0.22. 2006б. URL: http://www.dimadd.ru/ru/Programs/twqview
  15. Каулина Т.В. Заключительные стадии метаморфической эволюции Колвицкого пояса и Умбинского блока (юго-восточная ветвь Лапландского гранулитового пояса): U-Pb датирование циркона, титанита, рутила // Вестник МГТУ. 2009. Т. 12. № 3. С. 386–393.
  16. Каулина Т.В., Богданова М.Н. Основные этапы развития северо-западного Беломорья (по U-Pb изотопным данным) // Литосфера. 2000. № 12. С. 85–97.
  17. Кислицын Р.В. Возраст и кинематика тектонических движений в ядре раннепротерозойского Лапландско-Кольского орогена: Автореф. дисс. ... канд. геол.-мин. наук. Апатиты: ИГ КНЦ РАН, 2001. 22 с.
  18. Кориковский С.П., Котов А.Б., Сальникова Е.Б. и др. Возраст протолита метаморфических пород юго-восточной части Лапландского гранулитового пояса (юг Кольского полуострова): корреляции с Беломорским подвижным поясом в связи с проблемой архейских эклогитов // Петрология. 2014. Т. 22. № 2. С. 107–125. https://doi.org/10.7868/s0869590314020046
  19. Ларионова Ю.О., Самсонов А.В., Шатагин К.Н. Источники архейских санукитоидов Карельского кратона: Nd и Sr изотопно-геохимические данные // Петрология. 2007. Т. 15. № 6. С. 590–612.
  20. Лебедева Ю.М. Метасоматические процессы при высоких температурах и давлениях в Лапландском гранулитовом поясе (на примере Порьегубского покрова): Автореф. дисс. … канд. геол.-мин. наук. СПб.: ИГГД РАН, 2015. 19 с.
  21. Лебедева Ю.М., Глебовицкий В.А., Бушмин С.А. и др. Возраст высокобарического метасоматоза в зонах сдвиговых деформаций при коллизионном метаморфизме в Лапландском гранулитовом поясе: Sm-Nd метод датирования парагенезисов из силлиманит-ортопироксеновых пород Порьегубского покрова // Докл. АН. 2010. Т. 432. № 1. С. 99–102.
  22. Лебедева Ю.М., Бушмин С.А., Глебовицкий В.А. Термодинамические условия метасоматоза в высокотемпературных и высокобарических зонах сдвиговых деформаций (Кандалакшско-Умбинская зона, Кольский полуостров) // Докл. АН. 2012. Т. 445. № 2. С. 191–195.
  23. Митрофанов Ф.П., Балаганский В.В., Бала- шов Ю.А. и др. U-Pb возраст габбро-анортозитов Кольского полуострова // Докл. АН. 1993. Т. 331. № 1. С. 95–98.
  24. Светов С.А., Степанова А.В., Бурдюх С.В. и др. Прецизионный ICP-MS анализ докембрийских горных пород: методика и оценка точности результатов // Труды КарНЦ РАН. 2023. № 2. С. 73–86. https://doi.org/10.17076/geo1755
  25. Скублов С.Г., Балашов Ю.А., Марин Ю.Б. и др. U-Pb-возраст и геохимия цирконов из салминских эклогитов (месторождение Куру-Ваара, Беломорский пояс) // Докл. АН. 2010. Т. 432. № 5. С. 668–675.
  26. Степанов В.С. Основной магматизм докембрия Западного Беломорья. Л.: Наука, 1981. 216 с.
  27. Тугаринов А.И., Бибикова Е.В. Геохронология Балтийского щита по данным цирконометрии. М.: Наука, 1980. 132 с.
  28. Ashwal L.D., Tucker R.D., Zinner E.K. Slow cooling of deep crustal granulites and the Pb-loss in zircon // Geochim. Cosmochim. Acta. 1999. V. 63. P. 2839–2851.
  29. Balagansky V., Shchipansky A., Slabunov A. et al. Archean Kuru-Vaara eclogites in the northern Belomorian Province, Fennoscandian Shield: Crustal architecture, timing and tectonic implications // Int. Geol. Rev. 2015. V. 57. P. 1543–1565.
  30. Balagansky V.V., Maksimov O.A., Gorbunov I.A. et al. Early Precambrian eclogites in the Belomorian Province, eastern Fennoscandian Shield // Precam. Res. 2024. V. 413. 107579. https://doi.org/10.1016/j.precamres.2024.107579
  31. Berman R.G. Internally-consistent thermodynamic data for minerals in the system Na2O-K2O-CaO-MgO-FeO-Fe2O3-Al2O3-SiO2-TiO2-H2O-CO2 // J. Petrol. 1988. V. 29. P. 445–522.
  32. Berman R.G. Thermobarometry using multi-equilibrium calculations: А new technique, with petrological applications // Canad. Mineral. 1991. V. 29. № 4. P. 833–855.
  33. Bogdanova M.N., Yefimov M.M. Origin of parental anorthosite magmas: Tectonic and metamorphic processes in the evolution of anorthosites (Kolvitsa anorthosite association). Apatity: KSC RAS, 1993. 62 p.
  34. Bogdanova S.V., Gorbatschev R., Garetsky R.G. EUROPE | East European Craton. Reference Module in Earth Systems and Environmental Sciences, Elsevier. 2016.
  35. Bridgwater D., Scott D.J., Balagansky V.V. et al. Age and provenance of Early Precambrian metasedimentary rocks in the Lapland-Kola Belt, Russia: Evidence from Pb and Nd isotopic data // Terra Nova. 2001. V. 13. P. 32–37. https://doi.org/10.1046/j.1365-3121.2001.00307.x
  36. Bridgwater D., Marker M., Mengel F. The eastern extension of the Early Proterozoic Torngat orogenic zone across the Atlantic // Eds. R.J. Wardle, J. Hall. Lithoprobe, Eastern Canadian Shield Onshore-Offshore Transect (ECSOOT), Memorial University of Newfoundland, 1992. № 27. P. 76–91.
  37. Cawood P.A., Kröner A., Collins W.J. et al. Accretionary orogens through Earth history // Geol. Soc. Spec. Publ. 2009. V. 318. P. 11–36. https://doi.org/10.1144/SP318.
  38. Cawood P.A., Hawkesworth C.J., Pisarevsky S.A. et al. Geological archive of the onset of plate tectonics // Phil. Trans. R. Soc. 2018. A 376: 20170405. http://dx.doi.org/10.1098/rsta.2017.0405
  39. Daly J.S., Balagansky V.V., Timmerman M.J. et al. The Lapland–Kola orogen: Palaeoproterozoic collision and accretion of the northern Fennoscandian lithosphere // Eds. D.C. Gee, R.A. Stephenson. European Lithosphere Dynamics. Geol. Soc. London. Memoirs. 2006. V. 32. P. 579–598.
  40. Erofeeva K.G., Samsonov A.V., Larionov A.N. et al. Buried Paleoproterozoic orogen of the East European Craton: Age and origin of the Vyatka terrane // Gondw. Res. 2024. V. 129. P. 53–74. https://doi.org/10.1016/j.gr.2023.12.009
  41. Fonarev V.I., Konilov A.N. Pulsating evolution of metamorphism in granulite terrains: Kolvitsa meta-anorthosite massif, Kolvitsa Belt, Northeast Baltic Shield // Inter. Geol. Rev. 2005. V. 47. P. 815–850. https://doi.org/10.2747/0020-6814.47.8.815
  42. François C., Pubellier M., Robert C. et al. Temporal and spatial evolution of orogens: A guide for geological mapping // Episodes. 2022. V. 45. № 3. P. 265–283. https://doi.org/10.18814/epiiugs/2021/021025
  43. Frisch T., Jackson G.D., Glebovitsky V.A. et al. U-Pb ages of zircon from the Kolvitsa gabbro-anorthosite complex, southern Kola peninsula, Russia // Petrology. 1995. V. 3. P. 219–225.
  44. Glebovitsky V., Marker M., Alexejev N. et al. Age, evolution and regional setting of the Palaeoproterozoic Umba igneous suite in the Kolvitsa-Umba zone, Kola Peninsula: Constraints from new geological, geochemical and U-Pb zircon data // Precam. Res. 2001. V. 105. P. 247–267. https://doi.org/10.1016/S0301-9268(00)00114-5
  45. Goldstein S.J., Jacobsen S.B. Nd and Sr isotopic systematics of river water suspended material: implications for crustal evolution // Earth Planet. Sci. Lett. 1988. V. 87. P. 249–265.
  46. Jacobsen S.B., Wasserburg G.J. Sm-Nd isotopic evolution of chondrites and achondrites, II // Earth Planet. Sci. Lett. 1984. V. 67. № 2. P. 137–150.
  47. Jensen L.S. A new cation plot for classifying subalkalic volcanic rocks. Ontario Department of Mines, Miscellaneous Paper. 1976. V. 66. 22 p.
  48. Konopelko D., Savatenkov V., Glebovitsky V. et al. Nd isotope variation across the Archaean–Proterozoic boundary in the North Ladoga Area, Russian Karelia // GFF. 2005. V. 127. № 2. P. 115–122. https://doi.org/10.1080/11035890501272115
  49. Kusky T., Windley B., Safonova I. et al. Recognition of Ocean Plate Stratigraphy in accretionary orogens through Earth history: A record of 3.8 billion years of sea floor spreading, subduction, and accretion // Gondw. Res. 2013. V. 24. P. 501–547. https://doi.org/10.1016/j.gr.2013.01.004
  50. Lahtinen R., Huhma H. A revised geodynamic model for the Lapland-Kola Orogen // Precam. Res. 2019. V. 330. P. 1–19. https://doi.org/10.1016/j.precamres.2019.04.022
  51. Le Bas M.J., Le Maitre R.W., Streckeisen A., Zanettin B. A chemical classification of volcanic rocks based on the total alkali-silica diagram // J. Petrol. 1986. V. 27. № 3. P. 745–750.
  52. Murphy J.B. Arc magmatism II: Geochemical and isotopic characteristics // J. Geol. Assoc. Can. 2007. V. 34. P. 7–35.
  53. Pearce J.A., Ernst R.E., Peate D.W., Rogers C. LIP printing: Use of immobile element proxies to characterize Large Igneous Provinces in the geologic record // Lithos. 2021. V. 392–393. P. 106068
  54. Safonova I., Santosh M. Accretionary complexes in the Asia-Pacific region: Tracing archives of ocean plate stratigraphy and tracking mantle plumes // Gondw. Res. 2014. V. 25. P. 126–158. https://doi.org/10.1016/j.gr.2012.10.008
  55. Stepanova A., Stepanov V., Larionov A. et al. Relics of Palaeoproterozoic LIPs in the Belomorian Province, Eastern Fennoscandian Shield: Barcode reconstruction for a deeply eroded collisional orogeny // Eds. R.K. Sri- vastava, R.E. Ernst, K.L. Buchan, and M. De Kock. Large Igneous Provinces and their Plumbing Systems. Geol. Soc. London, Spec. Publ. 2022. V. 518. https://doi.org/10.1144/SP518-2021-30
  56. Thirlwall M.F. Long-term reproducibility of multicollector Sr and Nd isotope ratio analysis // Chem. Geol. 1991. V. 94. № 2. P. 85–104. https://doi.org/10.1016/0168-9622(91)90002-E
  57. Vermeesch P. IsoplotR: a free and open toolbox for geochronology // Geosci. Front. 2018. V. 9. P. 1479–1493. https://doi.org/10.1016/j.gsf.2018.04.001.
  58. Villa I.M., De Bièvre P., Holden N.E., Renne P.R. IUPAC-IUGS recommendation on the half life of 87Rb // Geochim. Cosmochim. Acta. 2015. V. 164. P. 382–385.
  59. Warr L.N. IMA-CNMNC approved mineral symbols // Mineral. Mag. 2021. V. 85. P. 291–320. https://doi.org/10.1180/mgm.2021.43
  60. Wedepohl K.H., Hartmann G. The composition of the primitive upper Earth’s mantle, kimberlites, related rocks and mantle xenoliths // Eds. H.O.A. Meyer, O.H. Leonardos. Companhia de Pesquisa de Recursos Minerais. 1994. V. 1. P. 486–495.
  61. Wilcox R.R. Applying Contemporary Statistical Techniques / Rank-based and nonparametric methods San Diego; London; Burlington: Academic Press, 2003. P. 557–608.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».