The First Discovery of Archean Dolerite Dikes in the Western Part of the Aldan Shield

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

In the western part of the Aldan terrane, in the middle reaches of the Tokko river, dolerite dikes have been studied. These dolerite dikes form a swarm of submeridional trend about 1 km wide. In the thickest dike, dolerites have well-preserved primary textural and structural features and mineral composition: plagioclase + pigeonite + augite + titanomagnetite. Dolerites from the chilled margins and inner parts of the dike are homogeneous in composition, correspond to low-Mg tholeiites, have low contents of Ti and other HFSE, with weak enrichments in light REE spectra and small negative Nb anomalies. Sm-Nd isotopic studies of magmatic dolerite minerals from the central part of the dike in isochron coordinates yielded a good linear correlation corresponding to an age of 2510 ± 64 Ma, which probably records the time of crystallization of the basaltic melt. The metadolerites in the shallow dike retain plagioclase-porphyritic structures, but the pyroxenes in them are completely replaced by amphibole and chlorite. Metadolerites are contrasted by low contents of MgO, Cr and Ni and higher contents of TiO2, Fe2O3, P2O5, Nb and all REEs. The differences in the composition of the dikes may be related to the long-term (about 65%) crystallization differentiation of the initial melt and the flow of residual melt from the shallow intermediate magmatic chamber along the opening cracks. Such conditions probably existed in tectonically stable intraplate settings. The age of the studied dolerites of the dike swarm is comparable to that of the anorogenic granites of the Nelyuki Complex (~2.4–2.5 Ga), which are widespread in the western part of Aldan granulite-gneiss Terrane. The data obtained complement the characterization of the intraplate anorogenic magmatism that occurred in the western part of the Aldan Shield in the Late Archean and marked the final consolidation of a large block of Archean crust in the Chara-Olekma granite-greenstone area.

Full Text

Restricted Access

About the authors

Kseniia G. Erofeeva

Institute of Ore Geology, Petrography, Mineralogy and Geochemistry, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: xenin.erofeeva@ya.ru
Russian Federation, Moscow

Ulia O. Larionova

Institute of Ore Geology, Petrography, Mineralogy and Geochemistry, Russian Academy of Sciences

Email: xenin.erofeeva@ya.ru
Russian Federation, Moscow

Aleksandr V. Samsonov

Institute of Ore Geology, Petrography, Mineralogy and Geochemistry, Russian Academy of Sciences

Email: samsonov@igem.ru
Russian Federation, Moscow

References

  1. Davey S.C., Bleeker W., Kamo S.L. et al. Archean block rotation in Western Karelia: Resolving dyke swarm patterns in metacraton Karelia-Kola for a refined paleogeographic reconstruction of supercraton Superia // Lithos. 2020. V. 368–369. 105553. https://doi.org/10.1016/j.lithos.2020.105553
  2. Donskaya T.V. Assembly of the Siberian Craton: constraints from Paleoproterozoic granitoids // Precam. Res. 2020. V. 348. 105869. https://doi.org/10.1016/j.precamres.2020.105869
  3. Donskaya T.V., Gladkochub D.P. Post-collisional magmatism of 1.88–1.84 Ga in the southern Siberian Craton: An overview // Precam. Res. 2021. V. 367. 106447. https://doi.org/10.1016/j.precamres.2021.106447
  4. Ernst R.E., Dickson A., Bekker A. Environmental Change and Large Igneous Provinces: The Deadly Kiss of LIPs (Geophysical Monograph Series). 1st Edition. 2021. 528 p.
  5. Ernst R.E., Gladkochub D.P., Söderlund U. et al. Identification of the ca. 720 Ma Irkutsk LIP and its plume centre in southern Siberia: the initiation of Laurentia-Siberia separation // Precam. Res. 2023. V. 394. 107111. https://doi.org/10.1016/j.precamres.2023.107111
  6. Evans D.A.D., Mitchell R.N. Assembly and breakup of the core of Paleoproterozoic-Mesoproterozoic supercontinent Nuna // Geology. 2011. V. 39. P. 443–446. https://doi.org/10.1130/G31654.1
  7. Hölttä P., Heilimo E., Huhma H. et al. The Archaean Karelia and Belomorian Provinces, Fennoscandian Shield // Eds. Y. Dilek, H. Furnes Evolution of Archean crust and early life. Modern approaches in solid Earth sciences, Springer, 2014. V. 7. P. 55–102. https://doi.org/10.1007/978-94-007-7615-9_3
  8. Johansson Å., Bingen B., Huhma H. et al. A geochronological review of magmatism along the external margin of Columbia and in the Grenville-age orogens forming the core of Rodinia // Precam. Res. 2022. V. 371. 106463. https://doi.org/10.1016/j.precamres.2021.106463
  9. Neave D.A., Putirka K.D. A new clinopyroxene-liquid barometer, and implications for magma storage pressures under Icelandic rift zones // Amer. Mineral. 2017. V. 102. P. 777–794. https://doi.org/10.2138/am-2017-5968
  10. Pearce J.A., Norry M.J. Petrogenetic implications of Ti, Zr, Y and Nb variations in volcanic rocks // Contrib. Mineral. Petrol. 1979. V. 69. P. 33–47.
  11. 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.
  12. Pehrsson S.J., Eglington B.M., Evans D.A.D. et al. Metallogeny and its link to orogenic style during the Nuna supercontinent cycle // Eds. Z.X. Li, D.A.D. Evans, J.B. Murphy. Supercontinent Cycles through Earth History. Geol. Soc., London, Spec. Publ. 2016. V. 424. P. 83–94. https://doi.org/10.1144/SP424.5
  13. Pisarevsky S.A., Natapov L.M., Donskaya T.V. et al. Proterozoic Siberia: A promontory of Rodinia // Precam. Res. 2008. V. 160. P. 66–76. https://doi.org/10.1016/j.precamres.2007.04.016
  14. Srivastava R.K., Ernst R.E., Buchan K.L., De Kock M. Large Igneous Provinces and their Plumbing Systems // Geol. Soc. London, Spec. Publ. 2022. V. 518. https://doi.org/10.1144/SP518-2021-167
  15. 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
  16. 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.
  17. Xia L., Li X. Basalt geochemistry as a diagnostic indicator of tectonic setting // Gondwana Res. 2019. V. 65. P. 43–67. https://doi.org/10.1016/j.gr.2018.08.006

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. (a) Schematic geological map of the western part of the Aldan shield by (Kotov, 2003; Kovach et al., 2023). 1 – Phanerozoic granitoids; 2 – Phanerozoic deposits; 3 – Paleoproterozoic granitoids of the Kodarsky, Khaninsky, Nichatsky and Kamenkovsky complexes; 4 – Paleoproterozoic basins and graben-synclines with meta–sedimentary rocks of the Udokan complex: Ug – Uguysky; Old – Oldongsinsky; Nh – Nizhnekhaninsky; Cd – Kodarskaya zone, Ud - Udokan zone Kodaro-Udokan basin; 5 – Paleoproterozoic–Neoarchean granitoids of the Nelyukinsky complex; 6 – Neoarchean granitoids of the Charodokan complex; 7 – Early Precambrian weakly metamorphosed sedimentary and volcanic rocks of the Subgan complex; 8 – tonalite-trondyemite orthogneisses of the Olomokite complex and deeply metamorphosed sedimentary and volcanic rocks of the Olomokite and Charsky strata of the Aldan granulite-gneiss megacomplex; 9 – tonalite-trondyemite orthogneisses Olekminsky complex; 10 – tonalite-trondyemite orthogneisses of the West Aldan complex and deeply metamorphosed sedimentary and volcanic rocks of the Chuginsky, Amedichinsky and Kurumkan strata of the Aldan granulite-gneiss megacomplex; 11 – the zone of articulation of the Aldan shield and the Dzhugdzhuro-Stanovoy folded region; 12 – discontinuous faults. (b) A fragment of the geological map of the Tokka branch of the Tokko-Khaninsky greenstone belt (State ..., 2010). An asterisk indicates the place of sampling of dolerites.

Download (895KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. (a–d) Photographs of geological outcrops on the left side of the stream. Alatkit: (a) – migmatized striped TTGS of the Olekminsky complex containing dolerite dikes; (b–d) – eastern dike-1 (mod. DA1): (b) – rocky outcrop of dolerite dike-1; (c) – sinuous and stepped contacts of dolerite dike-1 with enclosing TTGS and granitoids; (d) – microsdrives in dike-1; (e) – western dike-2 (mod. DA 2), uncovered in a rocky outcrop.

Download (2MB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Micrographs of dolerite from the quenching (a, b – mod. DA1-1,) and central (c, d – mod. DA1-2; d – mod. DA 1-4) parts of dike-1 and (e) metadolerite of dike-2. Images (a, c, d, e) – in crossed nichols; (b, d) – in back-reflected electrons.

Download (1MB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Modeling of crystallization differentiation of the initial melt corresponding in composition to dolerite from the quenching zone of dyke-1 (mod. DA1-1). The specified modeling parameters are described in the text. In binary diagrams, lines show the model compositions of residual melts and their percentage, callouts and abbreviations show fractionating minerals. The model composition of REE in residual melts was calculated taking into account the fractionation of the clinopyroxene + plagioclase + spinel association (55:43:2). The REE distribution spectra of dolerites are normalized over the primitive mantle (PM) by (Wedepohl, Hartmann, 1994).

Download (597KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Sm–Nd isochronous diagram for rock-forming minerals and a gross sample of dolerite from dyke-1.

Download (116KB)
Indexing metadata
7. 6. Tectonic diagrams (Pearce and Norry, 1979; Pearce et al., 2021) for dolerites from the Alatkite swarm. MORB – basalts of mid-oceanic ridges, IAB – basalts of island arcs, WPB – intraplate basalts, OIB – basalts of oceanic islands, CAB – basalts of continental arcs, OPB – oceanic platobasalts.

Download (148KB)
Indexing metadata
8. Appendix ESM2. Modeling of functional crystallization processes
Download (48KB)
Indexing metadata
9. Appendix ESM1. Representative analyses (SEM) of mineral compositions from dolerites.
Download (2MB)
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».