Kichan structure of the Archean Tiksheozero greenstone belt of the Fennoscandinavian shield in the light of new geochemical and geochronological data

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

New geological, geochemical, and geochronological (U-Pb zircon) data obtained on the greenstone rocks of the Kichany structure from the Archean Tiksheozero greenstone belt made it possible to clarify and supplement the previously proposed stratification schemes. The composition of the identified sequences, the order and duration of their formation have been specified. The Archean supracrustal rocks are divided into three sequences. The lower sequence (previously not identified) is represented by a bimodal series: tholeiitic metabasalts and felsic metavolcanics, with subordinate metagraywackes. It has been formed for over 20 million years (from 2788 ± 5 to 2766 ± 9 Ma). Sm–Nd data obtained on basaltic metaandesites (Sm–Nd model age 2.86 Ga and εNd = 2.92) indicate their mantle nature. Metarhyolites from the lower sequence with a Sm–Nd model age of 2.89 Ga and εNd = 2.59 were generated from a source with a short residence time. The differentiated volcanic series of the upper sequence (from basalts to dacites) has been also formed for about 20 million years (2738 ± 7–2716 ± 7 Ma). The parental melts for the intermediate–felsic metavolcanics of the upper sequence are variably enriched in ancient crustal matter. The oldest rocks with a Sm–Nd model age of 2.84 Ga and εNd = 2.67 were formed during the Early Neoarchean crust-forming event. The younger rocks have a different contribution of ancient crustal material: significant contribution for dacites (Sm–Nd model age of 3 Ga and εNd = 0.4) and less significant contribution for dacitic andesites (Sm–Nd model age of 2.89 Ga and εNd = 1.73). In the Paleoproterozoic (from 1786 ± 11 to 1796 ± 6 Ma), the supracrustal rocks of the Kichany structure underwent metamorphic transformations.

Full Text

Restricted Access

About the authors

T. А. Myskova

Institute of Precambrian Geology and Geochronology RAS

Author for correspondence.
Email: tmyskova@gmail.com
Russian Federation, 199034, Nab. Makarova, 2, St. Petersburg

A. S. Nikonova

A.P. Karpinsky Russian Geological Research Institute

Email: tmyskova@gmail.com
Russian Federation, 199106, Sredny prospect, 74, St. Petersburg

K. А. Nikonov

A.P. Karpinsky Russian Geological Research Institute

Email: tmyskova@gmail.com
Russian Federation, 199106, Sredny prospect, 74, St. Petersburg

I. А. Zhitnikova

A.P. Karpinsky Russian Geological Research Institute

Email: tmyskova@gmail.com
Russian Federation, 199106, Sredny prospect, 74, St. Petersburg

P. A. Lvov

Institute of Precambrian Geology and Geochronology RAS; A.P. Karpinsky Russian Geological Research Institute

Email: tmyskova@gmail.com
Russian Federation, 199034, Nab. Makarova, 2, St. Petersburg; 199106, Sredny prospect, 74, St. Petersburg

References

  1. Бибикова Е.В., Самсонов А.В., Щипанский А.А., Грачева Т.В., Макаров В.А. (2003) Хизоваарская структура Северо-Карельского зеленокаменного пояса как аккретированная островная дуга позднего архея: изотопно-геохронологические и петрологические данные. Петрология. 11(3), 289–320.
  2. Государственная геологическая карта РФ масштаба 1:1 000 000 (третье поколение). Серия Балтийская. Лист Q-(35), 36 (Апатиты). Объяснительная записка. СПб.: Картографическая фабрика ВСЕГЕИ. 2012. 487 с.
  3. Государственная геологическая карта РФ масштаба 1:200 000 (издание второе). Лист Q–36-XXI, XXII (Амбарный). Объяснительная записка. М.: МФ ВСЕГЕИ. 2013. 189 с.
  4. Другова Г.М., Левченков О.А., Савельева Т.Е. (1995) Гранитоиды раннего докембрия в Северо-Западном Беломорье // Записки ВМО. 124(1), 35–51.
  5. Кожевников В.Н. (2000) Архейские зеленокаменные пояса Карельского кратона как аккреционные орогены. Петрозаводск: КарНЦ РАН. 223 с.
  6. Левченков О.А., Милькевич Р.И., Миллер Ю.В., Зингер Т.Ф., Львов А.Б., Мыскова Т.А., Шулешко И.К. (2003) U-Pb возраст метаандезитов верхней части разреза супракрустальных образований северной части Тикшеозерского зеленокаменного пояса (Северная Карелия). ДАН. 389(3), 378–381.
  7. Мыскова Т.А., Никонова А.С., Никонов К.А., Житникова И.А., Львов П.А. (2022) Кичанская островодужная система архея (новые геохимические и изотопно-геохронологические доказательства). Труды Карельского научного центра РАН. (5), 103–106.
  8. Милькевич Р.И., Миллер Ю.В., Глебовицкий В.А., Богомолов Е.М., Гусева В.Ф. (2003) Толеитовый и известково-щелочной магматизм в северной части Тикшеозерского зеленокаменного пояса: геохимические признаки субдукционной обстановки. Геохимия. (12), 1262–1274.
  9. Milkevich R.I., Miller Yu.V., Glebovitsky V.A., Bogomolov E.M., Guseva V.F. (2003) Tholeiitic and calc-alkaline magmatism in the northern part of the Tikshozero Greenstone Belt: Geochemical evidence of an subduction environment. Geochem. Int. 41(12), 1152–1164.
  10. Милькевич Р.И., Мыскова Т.А. (1998) Позднеархейские метатерригенные породы Западной Карелии (литология, геохимия, источники сноса). Литология и полезные ископаемые. (2), 177–194.
  11. Милькевич Р.И., Мыскова Т.А. Глебовицкий В.А., Львов А.Б., Бережная Н.Г. (2007) Каликорвинская структура и ее положение в системе северо-карельских зеленокаменных поясов: геохимические и геохронологические данные. Геохимия. (5), 483–506.
  12. Milkevich R.I., Myskova T.A. Glebovitsky V.A., Lvov A.B., Berezhnaya N.G. (2007) Kalikorva structure and its position in the system of the northern Karelian greenstone belts: Geochemical and geochronological data. Geochem. Int. 45(5), 428–450.
  13. Неелов А.Н. (1980) Петрохимическая классификация метаморфизованных осадочных и вулканических пород. Л.: Наука, 100 с.
  14. Слабунов А.И. (2008) Геология и геодинамика архейских подвижных поясов (на примере Беломорской провинции Фенноскандинавского щита). Петрозаводск: КарНЦ РАН, 296 с.
  15. Фролова Т.И., Бурикова И.А. (1997) Магматические формации современных геотектонических остановок. М.: Изд-во МГУ 320 с.
  16. Чернов В.М. (1964) Стратиграфия и условия осадконакопления вулканогенных (лептитовых) железисто-кремнистых формаций Карелии. М-Л.: Наука, 187 с.
  17. Щипанский А.А., Бабарина И.И., Крылов К.А., Самсонов А.В., Богина Е.В., Слабунов А.И. (2001) Древнейшие офиолиты на Земле: Неоархейский супрасубдукционый комплекс Ириногорской структуры Северо-Карельского зеленокаменного пояса. ДАН. 377(3), 376–380.
  18. Bhatia M.R. (1983) Plate Tectonics and Geochemical Composition of Sandstones. The J. Geol. 91, 611–627.
  19. Blaсk L.P., Kamo S.L., Alen C.M., Aleinikoff J.N., Davis D.W., Korsch R.J., and Foudoulis C. (2003) TEMORA 1: a new zircon standard for U-Pb geochronology. Chemical Geology. 200(1–2), 155–170.
  20. Condie K.C. (2005) High fild strength element ratios in Archean basalts: a window to evolving sources of mantle plumes? Lithos. 79, 491–504.
  21. Corfu F., Hanchar J.M., Hoskin O.P.W., Kinny P. (2003) Atlas of zircon textures // Zircon. Rev. Miner. Geochem. 53, 469–500.
  22. Defant M.J., Drummond M.S. (1990) Derivation of some modem arc magmas by melting of young subducted lithosphere. Nature. 347, 662–665.
  23. Eby G.N. (1992) Chemical subdivision of the A-type granitoids: petrogenetic and tectonic implications. Geology. 20, 641–644.
  24. 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. Petrology. 42, 2033–2048.
  25. Goldstein S.J., Jacobsen S.B. (1988) Nd and Sr isotopic systematics of rivers water suspended material: implications for crustal evolution // Earth Planet. Sci. Lett. 87, 249–265.
  26. Hollings P., Kerrich R. (2000) An Archean arc basalt — Nb-enriched basalt — adakite association: the 2.7 Ga Confederation assemblage of the Birch-Uchi greenstone belt. Contrib. Mineral. Petrol. 139(2), 208–226.
  27. Hollings, P., Stott G., and Wyman D. (2000) Trace element geochemistry of the MeenDempster greenstone belt, Uchi subprovince Superior Province, Canada: back-arc development on the margins of an Archean protocontinent. Canad. J. Earth Sci. 37, 1021–1038.
  28. Hoskin P.W.O., Schaltegger U. (2003) The Composition of zircon and igneous and metamorphic petrogenesis // Zirkon: Reviews in mineralogy and geochemistry. 53, 27–62.
  29. Irvine, T.N., and Baragar, W.R.A. (1971) A guide to the chemical classification of the common volcanic rocks. Canad. J. Earth Sci. 8, 523–548.
  30. Jacobsen S.B., Wasserburg G.J. (1984) Sm-Nd evolution of chondrites and achondrites. Earth Planet. Sci. Lett. 67, 137–150.
  31. Keto L.S., Jacobsen S.B. (1987) Nd and Sr isotopic variations of Early Paleozoic oceans. Earth Planet. Sci. Lett. 84, 27–41.
  32. Le Maitre R.W., Bateman P., Dudek, A.J. and Keller M.J. (1989) A classification of igneous rocks and glossary of terms. Oxford: Blackwell, 193 p.
  33. Ludwig K.P. (2000) SQUID 1. 00. A User’s Manual. Berkeley Geochronology Center. Special Publication. (2), 17 p.
  34. Ludwig K.P. (2001) Isoplot/Ex. A User’s Manual. Berkeley Geochronology Center. Special Publication. (1), 56 p.
  35. Maniar P.D., Piccoli P.M. (1989) Tectonic discrimination of granitoids. Geol. Soc. Am. Bull. 101, 635–643.
  36. Nance W.B., Taylor S.R. (1976) Rare earth element patterns and crustal evolution — I. Australian post-Archean sedimentary rocks. Geochim. Cosmochim. Acta. 40, 1539–1545.
  37. Nesbitt H.W., Yong G.M. (1982) Early Proterozoic climates and plate motions inferred from major element chemistry of lutites. Nature. 299, 715–717.
  38. Pearce J.A., Harris N.B.W., Tindle A.G. (1984) Trace element discrimination diagrams for the tectonic interpretation of granitic rocks. J. Petrol. 25, 956–983.
  39. Polat A., Kerrich R. (2000) Magnesian andesites, Nb-enriched basalt-andesites, and adakites from late-Archean 2.7 Ga Wawa greenstone belts, Superior Province, Canada: Implications for late Archean subduction zone petrogenetic processes. Contrib. Mineral. Petrol. 141(1), 36–52.
  40. Richard P., Shimizu N., Allegre C.J. (1976) 143Nd/144Nd a natural tracer: An application to oceanic basalts. Earth Planet. Sci. Lett. 31, 269–278.
  41. Rollinson H.R. (1993) Using geochemical data: evaluation, presentation, interpretation. New York. 352 p.
  42. Rubatto D. (2002) Zircon trace element geochemistry: partitioning with garnet and the link between U–Pb ages and metamorphism // Chem. Geol. 184, 123–138.
  43. Sun S.S., McDonough W.F. (1989) Chemical and isotopic systematics of oceanic basalts: implications for mantle composition and processes. Geological Society London Special Publication. 42, 313–345.
  44. Whalen J.B., Currie K.L., Chappel B.W. (1987) A-type granites: geochemical characteristic, discrimination and petrogenesis // Contrib. Mineral. Petrol. 95, 407–419.
  45. Whitney D.L., Evans B.W. (2010) Abbreviations for names of rock-forming minerals. American Mineralogist. 95, 185–187.
  46. Williams I.S. (1998) U-Th-Pb geochronology by ion microprobe. In Rev. Econ. Geol. (Eds. McKibben M.A., Shanks III W.С., Ridley W.I.). 7, 1–35.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Schematic geological map of the Kichan structure: 1 — an undifferentiated complex of gabbro-norite-lherzolites; 2 — amphibolites with and without Grt (metabasalts and meta-andesibasalts) of the lower strata; 3 — Bt (rarely with Grt) gneisses (acidic metavolcanites, in a subordinate amount of metagravaccia) of the lower strata; 4 –amphibolites with and without Grt (metabasalts and metaandesibasalts) of medium thickness; 5 — Bt, Grt-Bt, Amp-Grt-Bt gneisses (medium and acidic metavolcanites), in a subordinate amount amphibolites (main metavolcanites) of the upper stratum; 6 — Archean granitoids undifferentiated; 7 — faults; 8 — geochronological sampling sites: in the numerator — the age value in million years, in the denominator — the sample number; 9 — conditional boundaries between the selected strata, Roman numerals indicate the distribution areas of the lower (I), middle (II) and upper (III) strata; 10 — contours of geological schemes of the structure of the section fragments.

Download (1MB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Geological diagrams of the structure of the fragments of the section of the lower (a, c), middle (b) and upper (d) strata. 1 and 2 — Grt amphibolites and Pl amphibolites, respectively (metabasalts and metaandesibasalts); 3 — Bt (rarely with Grt) gneisses (acidic metavolcanites of the lower strata, in a subordinate amount of metagravaccia); 4 — Bt gneisses (medium and acidic metavolcanites), in a subordinate amount amphibolites (basic metavolcanites) of the upper strata; 5 — Archean granitoids, undifferentiated; 6 — diorites; 7 — pegmatoid granites; 8 — gabbro bodies; 9 — bands of Amp-Bt gneisses among Bt gneisses; 10 — bands of Grt-Bt gneiss among Bt gneiss; 11 — elements of rock occurrence (a – inclined, the angle of incidence is indicated in numbers, b — vertical). The numbers indicate the numbers of the outcrops.

Download (885KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. The position of the chemical compositions of rocks of the lower, middle and upper strata in the classification diagrams. (a) TAS (Le Maitre et al., 1989) and (b) AFM (Irvine, Baragar, 1971). Upper stratum: 1 — metabasalts and meta-andesibasalts. 2 — metaandesites. 3 — metadacites; middle stratum: 4 — metabasalts and meta—andesibasalts; lower stratum: 5 — metabasalts and meta—andesibasalts, 6 — metadacites, 7 - metariolites, 8 - metagravacciae.

Download (300KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Variation diagrams (SiO2 — petrogenic elements, wt.%) for rocks of lower, middle and upper strata. 1-8 — the symbols are the same as in Fig. 3.

Download (278KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Variation diagrams (SiO2, wt.% — rare elements, mcg/g) for rocks of lower, middle and upper strata. 1-8 — the symbols are the same as in Fig. 3.

Download (281KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Distributions of rare and rare earth elements for rocks of lower and middle strata, normalized to chondrite and primitive mantle by (Sun, McDonough, 1989). The lower stratum: 1 — metabasalts and meta—andesibasalts, 2 — metadacites, 3 — metariolites, 4 - metagrawacke; middle stratum: 5 — metabasalts and meta-andesibasalts; 6 — PAAS (Postarchean middle clay shale of Australia) (Nance, Taylor, 1976).

Download (652KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Classification diagrams for metavolcanites of lower and upper strata: (a) — FeO*/(FeO*+MgO)–SiO2 diagram (Frost et al., 2001); (b) — Al2O3/(Na2O+K2O)–Al2O3/(CaO+Na2O+K2O) diagram (Maniar, Piccoli, 1989). Upper stratum: 1 — metaandesites, 2 — metadacites; lower stratum: 3 — metadacites, 4 — metariolites.

Download (236KB)
Indexing metadata
9. Fig. 8. The position of the lower stratum metagraufactures on the classification diagrams: (a) lg (Na2O/K2O) — lg (SiO2/Al2O3) (Rollinson, 1993), (b) Al/Si — (Fe2+Fe3+Mn+Ca)/1000 (Neelov, 1980) and (c) La–Th–Sc, Th–Sc–Zr/10 and Th–Co–Zr/10 (Bhatia, 1983); (a) 1 — grauwakki, 2 — lithium vacki, 3 — arkoses; (b) petrochemical characteristics are given in atomic quantities; (c) A — oceanic island arcs, B — continental island arcs, C — active continental margins, D — passive continental margins. GR — granite, TON - tonalite, KOM — komatiite, TOL — toleite.

Download (349KB)
Indexing metadata
10. 9. Distributions of rare and rare earth elements for upper-strata metavolcanites, normalized to chondrite and primitive mantle by (Sun, McDonough, 1989): 1 — metabasalts and meta-andesibasalts, 2 — meta-andesites, 3 — metadacites.

Download (419KB)
Indexing metadata
11. Fig. 10. Cathodoluminescence images (a) and concordia graphs (b, c) for zircons from metavolcanites of the lower stratum. I — metariolite (sample 1112), II — metaandesibasalt (sample 1058/1).

Download (298KB)
Indexing metadata
12. Fig. 11. Cathodoluminescence images (a) and concordia graphs (b) for zircons from metavolcanites of the upper stratum. I — methadacite (sample 1019/2), II — methadacite tuff (sample 1090), III – metaandesidacite (sample 1117/3).

Download (392KB)
Indexing metadata
13. 12. Discrimination diagrams (a) Nb/Y–Zr/Y (Condie, 2005), (b) Nb–Y, (c) Ta-Yb (Pearce et al., 1984), (d) FeO/MgO — (Zr+Nb+Ce+Y) (Whalen et al., 1987) for metavolcanites of the Kichan greenstone structure. OIB — basalts of oceanic islands, N-MORB — basalts of mid-oceanic ridges, ARC — basalts of island arcs, UC — upper crust, EN — lithospheric mantle, PM — primitive mantle, DM — depleted mantle, DEP — deep depleted mantle, EM1 and EM2 — enriched mantle, REC — recycled component. Upper stratum: 1 — metabasalts and meta—andesibasalts, 2 — meta—andesites, 3 — methadacites; middle stratum: 4 - metabasalts and meta-andesibasalts; lower stratum: 5 - metabasalts and meta-andesibasalts, 6 — methadacites, 7 — metariolites.

Download (373KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 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».