Gneisses and granitoids of the basement of the Nepa-Botuoba anteclise: constraints for relation of the archean and paleoproterozoic crust in the boundary zone between Tungus superterrane and Magan terrane (South Siberian craton)

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

The paper presents geochemical and geochronological data on gneisses and granitoids from three deep boreholes (Yalykskaya-4, Danilovskaya-532, Srednenepskaya-1) in the basement of the southwestern part of the Nepa-Botuoba anteclise. Based on U-Pb dating of zircon, three stages of granitoid magmatism were identified: ∼2.8, 2.0 and 1.87 Ga. At ca. 2.8 Ga magmatic TTG protolith of biotite-amphibole gneisses (Yalykskaya-4 borehole) were formed, which represent the Mesoarchean crust and experienced thermal effects at the terminal Neoarchean (∼2.53 Ga), typical of the Tungus superterrane of the the Siberian craton. Biotite gneiss-granites (∼2.0 Ga) (Danilovskaya-532 borehole) correlating in age with the granitoids of the basement of the Magan terrane and the Akitkan fold belt, were derived from a metasedimentary source formed by the erosion of mainly rocks of the Paleoproterozoic juvenile crust. The 1.88 Ga A-type granite (Srednenepskaya-1 borehole) correspond to the main stage of post-collision granite magmatism within the South Siberian magmatic belt. The ca.2.8 Ga biotite-amphibole gneisses mark position of the eastern boundary of the Archean crust in the south part of the Tungus superterrane with the area of the Paleoproterozoic juvenile crust, separated by a transitional zone, which intruded by granites having intermediate isotopic characteristics. The isotopic composition of Paleoproterozoic gneisses and granitoids indicates that marginal south part of the Magan terrane bordering with the Tungus superterrane – includes blocks of both Archean and Paleoproterozoic crust showing similarity with the Akitkan fold belt and accretionary orogens. The final amalgamation of the Tungus superterrane with blocks of the eastern part of the Siberian platform basement correspond to milestone of 1.88 billion years.

Full Text

Restricted Access

About the authors

О. М. Turkina

V.S. Sobolev Institute of Geology and Mineralogy, Siberian Branch of Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: turkina@igm.nsc.ru
Russian Federation, Novosibirsk

A. V. Plyusnin

Tyumen State University

Email: turkina@igm.nsc.ru
Russian Federation, Tyumen

Т. V. Donskaya

Institute of the Earth’s Crust, Siberian Branch of Russian Academy of Sciences

Email: turkina@igm.nsc.ru
Russian Federation, Irkutsk

I. О. Afonin

National Research Tomsk State University

Email: turkina@igm.nsc.ru
Russian Federation, Tomsk

S. S. Sanin

Tyumen Industrial University

Email: turkina@igm.nsc.ru
Russian Federation, Tyumen

References

  1. Аникина Е.В., Малич К.Н., Белоусова Е.А. и др. U-Pb возраст и Hf-Nd-Sr изотопная систематика жильных пород Волковского массива (Средний Урал, Россия) // Геохимия. 2018. № 3. С. 209–221.
  2. Бибикова Е.В., Туpкина О.М., Киpнозова Т.И., Фугзан М.М. Дpевнейшие плагиогнейcы Онотcкого блока Шаpыжалгайcкого выcтупа: изотопная геоxpонология // Геоxимия. 2006. № 3. С. 347‒352.
  3. Гладкочуб Д.П., Донская Т.В., Мазукабзов А.М. и др. Возраст и геодинамическая интерпретация гранитоидов китойского комплекса (юг Сибирского кратона) // Геология и геофизика. 2005. Т. 46. № 11. С. 1139‒1150.
  4. Глебовицкий В.А., Хильтова В.Я., Козаков И.К. Тектоническое строение Сибирского кратона: интерпретация геолого-геофизических, геохронологических и изотопно-геохимических данных // Геотектоника. 2008. № 1. С. 12–26.
  5. Гришин М.П., Сурков В.С. Карта тектонического районирования фундамента Сибирской платформы, масштаб: 1:5000000. 1979. https://www.geokniga.org/maps/16746
  6. Гусев Н.И., Руденко В.Е., Бережная Н.Г. и др. Изотопно-геохимические особенности и возраст (SHRIMP II) метаморфических и магматических пород в Котуйкан-Монхолинской зоне Анабарского щита // Региональная геология и металлогения. 2013. № 54. С. 49‒59.
  7. Донская Т.В., Бибикова Е.В., Гладкочуб Д.П. и др. Петрогенезис и возраст вулканитов кислого состава Северо-Байкальского вулканоплутонического пояса, Сибирский кратон // Петрология. 2008. Т. 16. № 5. С. 452‒479.
  8. Донская Т.В., Гладкочуб Д.П., Мазукабзов А.М. и др. Палеопротерозойские гранитоиды чуйского и кутимского комплексов (юг Сибирского кратона): петрогенезис и геодинамическая природа // Геология и геофизика. 2013. Т. 54. № 3. С. 371‒389.
  9. Донская Т.В., Гладкочуб Д.П., Мазукабзов А.М., Вингейт М.Т.Д. Раннепротерозойские постколлизионные гранитоиды Бирюсинского блока Сибирского кратона // Геология и геофизика. 2014. Т. 55. № 7. С. 1028‒1043.
  10. Донская Т.В., Гладкочуб Д.П., Мазукабзов А.М., Лепехина Е.Н. Возраст и источники палеопротерозойских дометаморфических гранитоидов Голоустенского блока Сибирского кратона: геодинамические следствия // Петрология. 2016. Т. 24. № 6. С. 587‒606.
  11. Донская Т.В., Гладкочуб Д.П., Мазукабзов А.М. и др. Саяно-Бирюсинский вулканоплутонический пояс (южная часть Сибирского кратона): возраст и петрогенезис // Геология и геофизика. 2019а. Т. 60. № 1. С. 18‒40.
  12. Донская Т.В., Гладкочуб Д.П., Мазукабзов А.М. и др. Становление структуры южной – юго-западной части Сибирского кратона в раннем протерозое // Геодинамическая эволюция литосферы Центрально-Азиатского подвижного пояса (от океана к континенту): Материалы совещания. Иркутск: Институт земной коры СО РАН, 2019б. Вып. 17. С. 86‒87.
  13. Ковач В.П., Котов А.Б., Смелов А.П. и др. Этапы формирования континентальной коры погребенного фундамента восточной части Сибирской платформы: Sm-Nd изотопные данные // Петрология. 2000. Т. 8. № 4. С. 394–408.
  14. Ларичев А.И., Видик С.В., Сергеев С.А., Осадчий И.В. Петрографическая характеристика и возраст пород Алдано-Анабарского блока фундамента Сибирской платформы по данным изучения керна глубоких скважин // Региональная геология и металлогения. 2022. № 92. С. 28‒40.
  15. Николаева И.В., Палесский С.В., Козьменко О.А., Аношин Г.Н. Определение редкоземельных и высокозарядных элементов в стандартных геологических образцах методом масс-спектрометрии с индукционно-связанной плазмой // Геохимия. 2008. № 10. С. 1085–1091.
  16. Попов Н.В., Сафонова И.Ю., Постников А.А. и др. Палеопротерозойские гранитоиды из фундамента центральной части Сибирской платформы (скважина Могдинская-6): U-Pb возраст и состав // Докл. АН. 2015. Т. 461. № 5. С. 558‒562.
  17. Розен О.М. Сибирский кратон: тектоническое районирование, вопросы эволюции // Геотектоника. 2003. № 3. С. 1‒19.
  18. Розен О.М., Журавлев Д.З., Суханов М.К. и др. Изотопно-геохимические и возрастные характеристики раннепротерозойских террейнов, коллизионных зон и связанных с ними анортозитов на северо-востоке Сибирского кратона // Геология и геофизика. 2000. Т. 41. № 2. С. 163‒180.
  19. Самсонов А.В., Постников А.В., Спиридонов В.А. и др. Неоархейские гранитоиды на западе Тунгусского супертеррейна, фундамент Сибирской платформы: геохронология, петрология, тектоническое значение // Петрология. 2021. Т. 29. № 5. С. 451–477.
  20. Самсонов А.В., Ерофеева К.Г., Ларионова Ю.О. и др. Восточная окраина неоархейского Тунгусского террейна: данные по скважинам в центральной части Сибирской платформы // Петрология. 2022. Т. 30. № 6. С. 663‒676.
  21. Самсонов А.В., Ерофеева К.Г., Постников А.В. и др. Палеопротерозойский Таймыро-Байкальский ороген в южной части Сибирского кратона: границы, состав и история формирования по изучению керна скважин // Тектоника и геодинамика земной коры и мантии: фундаментальные проблемы-2023. Материалы LIV Тектонического совещания. М.: ГЕОС, 2023. Т. 2. С. 168‒171.
  22. Смелов А.П., Котов А.Б., Сальникова Е.Б. и др. Возраст и продолжительность формирования Билляхской зоны тектонического меланжа, Анабарский щит // Петрология. 2012. Т. 20. № 3. С. 315‒330.
  23. Туркина О.М., Изох А.Э. Гетерогенная субконтинентальная литосферная мантия под южным флангом Сибирского кратона: свидетельства по составу палеопротерозойских мафических ассоциаций // Геология и геофизика. 2024. https://doi.org/10.15372/GiG2023124
  24. Туркина О.М., Капитонов И.Н. Источники палеопротерозойских коллизионных гранитоидов (Шарыжалгайский выступ, юго-запад Сибирского кратона): от литосферной мантии до верхней коры // Геология и геофизика. 2019. Т. 60. № 4. С. 489‒513.
  25. Туркина О.М., Сухоруков В.П. Раннедокембрийский гранитоидный магматизм Китойского блока и этапы коллизионных событий на юга-западе Сибирского кратона // Геология и геофизика. 2022. Т. 63. № 5. С. 745‒763.
  26. Туркина О.М., Бережная Н.Г., Ларионов А.Н. и др. Палеоархейский тоналит-трондьемитовый комплекс северо-западной части Шарыжалгайского выступа (юго-запад Сибирского кратона: результаты U-Pb и Sm-Nd исследования // Геология и геофизика. 2009. Т. 50. № 1 С. 21‒37.
  27. Black L.P., Kamo S.L., Foudoulis C. Improved 206Pb/238U microprobe geochronology by the monitoring of a trace element-related matrix effect; SHRIMP, ID-TIMS, ELA-ICP-MS and oxygen isotope documentation for a series of zircon standards // Chemical Geol. 2004. V. 205. P. 115–140.
  28. Donskaya T.V. Assembly of the Siberian Craton: constraints from Paleoproterozoic granitoids // Precambr. Res. 2020. V. 348. 105869.
  29. Donskaya T.V., Gladkochub D.P. Post-collisional magmatism of 1.88–1.84 Ga in the southern Siberian Craton: An overview // Precambr. Res. 2021. V. 367. 106447.
  30. Donskaya T.V., Gladkochub D.P., Pisarevsky S.A. et al. Discovery of Archaean crust within the Akitkan orogenic belt of the Siberian craton: new insight into its architecture and history // Precambr. Res. 2009. V. 170. P. 61‒72.
  31. Frost B.R., Barnes C.G., Collins W.J. et al. A geochemical classification for granitic rocks // J. Petrol. 2001. V. 42. P. 2033‒2048.
  32. Frost C.D., Frost B.R. On ferroan (A-type) granitoids: their compositional variability and modes of origin // J. Petrol. 2011. V. 52. P. 39‒53.
  33. Hoskin P.W.O., Schaltegger U. The composition of zircon and igneous and metamorphic petrogenesis // Eds. J.M. Hanchar, P.W.O. Hoskin. Zircon. Rev. Mineral. Geochem. Washington, D.C. Mineral. Soc. Amer. 2003. V. 53. P. 27–62.
  34. Gladkochub D.P., Pisarevsky S.A., Donskaya T.V. et al. Siberian Craton and its evolution in terms of Rodinia hypothesis // Episodes. 2006. V. 29. № 3. P. 169–174.
  35. Griffin W.L., Powell W.J., Pearson N.J., O’Reilly S.Y. GLITTER: Data reduction software for laser ablation ICP-MS // Ed. P. Sylvester. Laser Ablation ICP-MS in the Earth Sciences: Current practices and outstanding issues: Mineralogical Association of Canada, Short Course Series. 2008. V. 40. P. 307‒311.
  36. Jacobsen S.B., Wasserburg G.J. Sm-Nd evolution of chondrites and achondrites // Earth Planet. Sci. Lett. 1984. V. 67. P. 137–150.
  37. Jackson S.E., Pearson N.J., Griffin W.L., Belousova E.A. The application of laser ablation-inductively coupled plasma-mass spectrometry to in situ U-Pb zircon geochronology // Chemical Geol. 2004. V. 21. P. 47–69.
  38. Laurent O., Martin H., Moyen J.F., Doucelance R. 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. 2014. V. 205. P. 208‒235.
  39. Ludwig K.R. ISOPLOT 3.00: A Geochronological Toolkit for Microsoft Excel // Berkeley Geochronology Center. California. Berkeley. 2012. P. 1‒70.
  40. Martin H. Archean grey gneisses and the genesis of continental crust // Archean crustal evolution. Amsterdam: Elsevier, 1994. P. 205‒259.
  41. Panteeva S.V., Gladkochoub D.P., Donskaya T.V. et al. Determination of 24 trace elements in felsic rocks by inductively coupled plasma mass spectrometry after lithium metaborate fusion // Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopy. 2003. V. 58. № 2. P. 341–350. https://doi.org/10.1016/S0584-8547(02)00151-9
  42. Patiño Douce A.E., Harris N. Experimental constrains on Himalayan anatexis // J. Petrol. 1998. V. 39. P. 689‒710.
  43. Pearce N.J.G., Perkins W.T., Westgate J.A. et al. A compilation of new and published major and trace element data for NIST SRM 610 and NIST SRM 612 glass reference materials // Geostandards Newsletter. 2007. V. 21. P. 115–144.
  44. Poller U., Gladkochub D., Donskaya T. et al. Multistage magmatic and metamorphic evolution in the Southern Siberian craton: Archean and Paleoproterozoic zircon ages revealed by SHRIMP and TIMS // Precambr. Res. 2005. V. 136. P. 353‒368.
  45. Priyatkina N., Ernst R.E., Khudoley A.K. A preliminary reassessment of the Siberian cratonic basement with new U Pb-Hf detrital zircon data // Precambr. Res. 2020. V. 340. 105645.
  46. Rapp R.P., Watson E.B. Dehydration melting of metabasalt at 8–32 kbar: implications for continental growth and crust–mantle recycling // J. Petrol. 1995. V. 36. P. 891‒931.
  47. Rosen O.M., Condie K.C., Natapov L.M., Nozhkin A.D. Archean and Early Proterozoic evolution of the Siberian craton: a preliminary assessment // Archean crustal evolution. Amsterdam: Elsevier, 1994. P. 411‒459.
  48. Slama J., Kosler J., Condon D.J. et al. Plesovice zircon – new natural reference material for U-Pb and Hf isotopic microanalysis // Chemical Geol. 2008. V. 249. P. 1–35.
  49. Smelov A.P., Timofeev V.F. The age of the North Asian Cratonic basement: an overview // Gondwana Res. 2007. V. 12. P. 279‒288.
  50. Vielzeuf D., Montel J.-M. Partial melting of metagreywackes. Part I. Fluid-absent experiments and phase relationships // Contrib. Mineral. Petrol. 1994. V. 117. P. 375–393.
  51. Whalen J.B., Currie K.L., Chappell B.W. A-type granite: geochemical characteristics, discrimination and petrogenesis // Contrib. Mineral. Petrol. 1987. V. 95. P. 407‒419.
  52. Wiedenbeck M., Allé P., Corfu F. et al. Three natural zircon standards for U‐Th‐Pb, Lu‐Hf, trace element and REE analyses // Geostandards Newsletter. 1995. V. 19. P. 1–23.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Tectonic scheme of the structure of the basement of the Siberian platform, according to (Donskaya, 2020) with modifications. 1 - superterranes; 2 - Paleoproterozoic orogenic belts; 3 - basement protrusions (numbers in circles): Al - Aldan, St - Stanovoy, O - Olenek, An - Anabar, K - Kansky, S - Sayan, Sh - Sharyzhalgay, B - Baikal, T - Tonodsky; 4 - boundaries of the Nepa-Botuoba anteclise (NBA); 5 - area of ​​the studied wells (contour in Fig. 2); 6 – location of wells in the Tunguska superterrane and Magan terrane: 1 – Unga-Khasynskaya-2980, 2 – Megelyakhskaya-2441, 3 – Syuldyukarskaya-10-1, 4 – Srednebotuobinskaya-1, according to (Larichev et al., 2022). Location of wells Kulindinskaya-1 and Ereminskaya-101 according to (Samsonov et al., 2022), well Mogdinskaya-6 according to (Popov et al., 2015).

Download (210KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Geological position of the studied wells on a fragment of the map of tectonic zoning of the basement of the Siberian platform (Grishin, Surkov, 1979). 1 - Early Proterozoic complexes, 2 - Late Archean complexes reworked in the Early Proterozoic, 3 - Archean complexes, 4 - intrusive granitoids, 5 - intrusive basic and ultrabasic rocks, 6 - deep faults separating tectonic structures of different ages, 7 - studied wells: Yaltykskaya-4 (Yal-4), Srednepskaya-1 (Sn-1), Danilovskaya-532 (Dn-532).

Download (146KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Photographs of gneiss and granitoids cores from boreholes. (a) – biotite-amphibole gneiss (well Yal-4), (b, c) – biotite gneissogranites (well Dn-532: (b) – gneissogranites with “ovoid” feldspar segregations (lower part of the section), (c) – gneissogranites with cataclastic texture (upper part), separated by a detachment zone.

Download (392KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Micrographs of gneisses and granitoids: (a) – biotite-amphibole gneiss (well Yal-4), (b) – gneissogranites with “ovoid” segregations of feldspars (well Dn-532), (c) – garnet-biotite schlieren in gneissogranite; (d) – biotite granite (well Sn-1), with crossed nicols. The scale bar is the same for all photos (a–d).

Download (738KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Cathodoluminescence image of zircons from gneisses and granitoids. (a) – gneiss (sample Yal-4), (b) – gneissogranite (sample Dn-532), (c) – granite (sample Sn-1), (d) – gneissogranite (sample NK-M-2), (d) – gneissogranite (sample NK-M-3). The numbers indicate the point numbers, the 207Pb/206Pb age of zircon (million years) is also indicated.

Download (561KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Concordia diagrams and weighted average 207Pb/206Pb age diagrams for zircon from gneisses and granites. (a, b) – Yaltykskaya-4 well, (c, d) – Srednepskaya-1 well.

Download (350KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Concordia diagrams for zircon from gneissogranites of the Danilovskaya-532 borehole. (a, b) – sample DN-532, (c) – sample NK-M-2, (d) – sample NK-M-3.

Download (403KB)
Indexing metadata
9. Fig. 8. Variation diagrams of petrogenic and rare elements for the Early Precambrian gneisses and granitoids of the basement (NBA). 1 – biotite-amphibole gneisses (well Yal-4), 2 – biotite gneissogranites (well Dn-532), 3 – biotite granites (well Sn-1). Granitoid fields: 1 – calcareous, 2 – alkaline-calcareous, 3 – calc-alkaline, 4 – alkaline; Fe – ferruginous and Mg – magnesian after (Frost et al., 2001).

Download (309KB)
Indexing metadata
10. Fig. 9. Rare earth and multielement spectra for Early Precambrian basement gneisses and granitoids (NBA). (a, b) – biotite-amphibole gneisses (well Yal-4), (c, d) – biotite gneissogranites (well Dn-532), (d, e) – biotite granites (well Sn-1). TTG – average composition of Archean TTG associations according to (Martin, 1994).

Download (617KB)
Indexing metadata
11. Fig. 10. εNd(T)–age diagram for Early Precambrian gneisses and granitoids of the basement (NBA). 1 – gneiss (well Yal-4), 2 – gneissogranite (well Dn-532), 3 – granite (well Sn-1).

Download (91KB)
Indexing metadata
12. Fig. 11. Al2O3/(FeO*+MgO)–3CaO–5K2O/Na2O diagram for Early Precambrian basement gneisses and granitoids (NBA). 1 – gneisses (borehole Yal-4), 2 – gneissogranites (borehole Dn-532), 3 – granites (borehole Sn-1). Source fields (Laurent et al., 2014): I – low- and II – high-potassium mafic, III – tonalite, IV – metasedimentary.

Download (82KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies