Igneous and metamorphic rock-forming minerals in metagabbro of the Norther Ladoga area and criteria for their discrimination

Capa

Citar

Texto integral

Acesso aberto Acesso aberto
Acesso é fechado Acesso está concedido
Acesso é fechado Somente assinantes

Resumo

Morphology and compositions of minerals in metamorphized Early Proterozoic gabbroids of the Northern Ladoga area were studied with the purpose to identify criteria of their magmatic or metamorphic origin. These rock-forming minerals of the Kaalamsky complex are stable in the wide range of temperatures and pressure. To solve the problem, together with comparison with minerals from non-metamorphized rocks of the Potudan intrusion (Volga-Don orogen), there were used the data of petrographic study in as well as the data of mineral compositions and thermodynamic modeling. It was concluded that it is possible to distinguish groups of magmatic and metamorphic rock-forming minerals with help of morphogenetic, geochemical, and thermobarometric criteria, as well as criteria based on revealing the concordance between observed and modeled mineral compositions. Combined application of these criteria has allowed determining that rocks of Kaalamsky complex contain olivine, clinopyroxenes, amphiboles, plagioclases of magmatic origin, and also their metamorphic analogues.

Texto integral

Acesso é fechado

Sobre autores

R. Anisimov

Institute of Precambrian geology and geochronology RAS

Autor responsável pela correspondência
Email: romjulleoanis@mail.ru
Rússia, Saint Petersburg

M. Petrakova

Institute of Precambrian geology and geochronology RAS

Email: romjulleoanis@mail.ru
Rússia, Saint Petersburg

S. Baltybaev

Institute of Precambrian geology and geochronology RAS; Saint Petersburg State University

Email: romjulleoanis@mail.ru

Институт наук о Земле

Rússia, Saint Petersburg; Saint Petersburg

O. Galankina

Institute of Precambrian geology and geochronology RAS

Email: romjulleoanis@mail.ru
Rússia, Saint Petersburg

Bibliografia

  1. Anderson J.L., Smith D.R. The effects of temperature and fO2 on the Al-in-hornblende barometer. Amer. Miner. 1995. Vol. 80. P. 549–559.
  2. Anisimov R.L., Kirillova P.A., Baltybaev S.K., Galankina O.L. Plagioclase zonation of clinopyroxenite-gabbronorite-diorite Kaalamo massif (Northern Ladoga area, Russia). Proc. Karelian Res. Centre RAS. 2022. N 2. P. 50–69 (in Russian).
  3. Ariskin A.A., Barmina G.S. COMAGMAT: Development of a magma crystallization model and its petrological applications. Geochem. Int. 2004. Vol. 42. P. 1–157.
  4. Bard J.P. Microtextures of igneous and metamorphic rocks. Reidel: Dordrecht, 1986. 261 p.
  5. Bhattacharyya C. An evaluation of the chemical distinctions between igneous and metamorphic orthopyroxenes. Amer. Miner. 1971. Vol. 56. Р. 499–506.
  6. Blondes M.S., Brandon M.T., Reiners P.W., Page F.Z., Kita N.T. Generation of forsteritic olivine (Fo99.8) by subsolidus oxidation in basaltic flows. J. Petrol. 2012. Vol. 53. N 5. P. 971–984.
  7. Bogachev V.A., Ivanikov V.V., Kozyreva I.V., Konopelko D.L., Levchenkov O.A., Shuldiner V.I. U-Pb zircon dating of synorogenic gabbro-diorite and granitoid intrusions of the Northern Ladoga area. Vestnik Saint Petersburg State University. 1999a. N 3. P. 23–31 (in Russian).
  8. Bottinga Y., Kudo A., Weill D. Some observations on oscillatory zoning and crystallization of magmatic plagioclase. Amer. Miner. 1966. Vol. 51. P. 792–806.
  9. Chen G.Y., Sun D.S., Yin H.A. Genetic mineralogy and prospecting mineralogy. Chongqiong: Chongqiong Press, 1988. 874 p. (in Chinese).
  10. Condie K.C., Pisarevsky S.A., Puetz S.J. LIPs, orogens and supercontinents: The ongoing saga. Gondwana Research. 2021. Vol. 96. P. 105–121.
  11. Deer W.A., Howie R.A., Zussman J. An introduction to the rock forming minerals (second edition). Essex: Longman Scientific and Technical. New York: Wiley, 1992. 696 p.
  12. Del Moro S., Renzulli A., Landi P., La Felice S., Rosi M. Unusual lapilli tuff ejecta erupted at Stromboliduring the 15 March 2007 explosion shed light on the nature and thermal state of rocks forming the crater system of the volcano. J. Volcanol. Geotherm. Res. 2013. Vol. 254. P. 37–52.
  13. Dohmen R., Heege J.H.T., Becker H.-W., Chakraborty S. Fe-Mg interdiffusion in orthopyroxene. Amer. Miner. 2016. Vol. 101. P. 2210–2221.
  14. Fan S., Jin B., Yue W., Dang L., Wang M., Kong Q. Type and genesis of amphibole in the Huanghe River and Changjiang River estuaries and significance of its provenance. Geosci. J. 2021. Vol. 25. P. 575–587.
  15. Faure G. Principles of isotope geology. New York: Wiley, 1977. 464 p.
  16. Geological development of deep zones of mobile belts (Northern Ladoga region). Ed. by Velikoslavinsky D.A. Leningrad: Nauka, 1970. 227 p. (in Russian).
  17. Geology and petrology of svecofennids in the Ladoga area. Ed. by Glebovitsky V.A. Saint Petersburg: Saint Petersburg State University Press, 2000. 200 p. (in Russian).
  18. 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. Vol. 87. P. 249–265.
  19. Haase C.S., Chadam J., Feinn D., Ortoleva P. Oscillatory zoning in plagioclase feldspar. Science. 1980. Vol. 209. P. 272–274.
  20. Harloff C. Zonal structures in plagioclases. Leidsche Geol. Mededeel. 1927. Vol. 2. P. 99–174.
  21. Hawthorne F.C., Oberti R., George E.H., Walter V.M., Robert F.M., John C. Schumacher, Mark D. Welch. Nomenclature of the amphibole supergroup. Amer. Miner. 2012. Vol. 97. P. 2031–2048.
  22. Holland T., Blundy J. Non-ideal interactions in calcic amphiboles and their bearing on amphibole-plagioclase thermometry. Contrib. Miner. Petrol. 1994. Vol. 116. N 4. P. 433–447.
  23. Ivaschenko V.I., Golubev A.I. Gold and platinum of Karelia: genetic types of mineralization and prospects. Petrozavodsk: Karelian Research Centre RAS, 2011. 369 p. (in Russian).
  24. Jenkins D.M., Bozhilov K.N. Stability and thermodynamic properties of ferro-actinolite: A re-investigation. Amer. J. Sci. 2003. Vol. 303(8). P. 723–752.
  25. Keeditse M., Hariharan R., Belyanin G., Fukuyama M., Tsunogae T. Primary magmatic amphibole in Archaean meta-pyroxenite from the Central Zone of the Limpopo Complex, South Africa. South African J. Geol. 2016. Vol. 119. P. 607–622.
  26. Kitsul V.I. Petrology of carbonate rocks of the Ladoga formation. Moscow: USSR Academy of Sciences Press, 1963. 171 p. (in Russian).
  27. L’Heureux I., Fowler A.D. A nonlinear dynamical model of oscillatory zoning in plagioclase. Amer. Miner. 1994. Vol. 79. P. 885–891.
  28. Lavrov O.B., Kuleshevich L.V. Platinoid prospecting in the massifs of the Kaalamo differentiated complex (Northern Priladozhye, Karelia). Domestic Geology. 2016. N 3. P. 46–56 (in Russian).
  29. Locock A.J. An Excel spreadsheet to classify chemical analyses of amphiboles following the IMA 2012 recommendations. Comput. Geosci. 2014. Vol. 62. Р. 1–11.
  30. Loucks R.R. A precise olivine-augite Mg-Fe-exchange geothermometer. Contrib. Miner. Petrol. 1996. Vol. 125(2–3). P. 140–150.
  31. Meert J.G. What's in a name? The Columbia (Paleopangaea/Nuna) supercontinent. Gondwana Research. 2012. Vol. 21. N 4. P. 987–993.
  32. Morimoto N., Fabries J., Ferguson A.K., Ginzburg I.V., Ross M., Seifert F.A., Zussman J., Aoki K., Gottardi G. Nomenclature of pyroxenes. Amer. Miner. 1988. Vol. 73. P. 1123–1133.
  33. Mutch E.J.F., Blundy J.D., Tattitch B.C., Cooper F.J., Brooker R.A. An experimental study of amfibole stability in low-pressure granitic magmas and a revised Al-in-hornblende geobarometer. Contrib. Miner. Petrol. 2016. Vol. 171. N 85. 27 p.
  34. Nagaytsev Yu.V. Petrology of metamorphic rocks of the Ladoga and White Sea complexes. Leningrad: Leningrad University Press, 1974. 160 p. (in Russian).
  35. Petrakova M.E., Terentiev R.A. Petrographic and mineralogical evidence of felsic and mafic magmas interaction in the Potudan pluton, Voronezh crystalline massif. Vestnik VSU. Ser. Geology. 2018. N 1. P. 32–45 (in Russian).
  36. Petrakova M.E., Terentiev R.A., Yurchenko A.B., Savko K.A. Geochemistry and geochronology of quartzmonzogabbro-monzodiorite-granodiorites of the Potudan pluton (Volga-Don orogen). Vestnik Saint Petersburg State University. Earth Sci. 2022. Vol. 67(1). P. 74–96 (in Russian).
  37. Plechov P.Yu., Shcherbakov V.D., Nekrylov N.A. Extremely magnesian olivine in igneous rocks. Russian Geol. Geophys. 2018. Vol. 59. P. 1702–1717.
  38. Poldervaart A., Hess H.H. Pyroxenes in the crystallization of basaltic magma. J. Geol. 1951. Vol. 59(5) P. 472–489.
  39. Proterozoic Ladoga structure (geology, deep structure and mineral genesis). Ed. by Sharov N.V. Petrozavodsk: Karelian Research Centre RAS, 202. 435 p. (in Russian).
  40. Putirka K. Thermometers and barometers for volcanic systems. Rev. Miner. Geochem. 2008. Vol. 69 (1). P. 61–120.
  41. Rietmeijer F.J.M. Chemical distinction between igneous and metamorphic orthopyroxenes especially those coexisting with Ca-rich clinopyroxenes: a re-evaluation. Miner. Mag. 1983. Vol. 47. P. 143–151.
  42. Saranchina G.M. Petrology of the Kaalamo intrusion (southwestern Karelia). Proc. Karelo-Fin. Sci. Research Bases USSR Acad. Sci. 1949. N 2. P. 57–80 (in Russian).
  43. Shcherbakov V.D., Plechov P.Yu., Izbekov P.E., Shipman J.S. Plagioclase zoning as an indicator of magma processes at Bezymianny Volcano, Kamchatka. Contrib. Miner. Petrol. 2010. Vol. 162. P. 83–99.
  44. Tepley F.J., Davidson J.P., Tilling R.I., Arth J.G. Magma mixing, recharge and eruption histories recorded in plagioclase phenocrysts from El Chichon volcano, Mexico. J. Petrol. 2000. Vol. 41. N. 9. P. 1397–1411.
  45. Terentiev R.A., Savko K.A., Petrakova M.E., Santosh M., Korish E.H. Paleoproterozoic granitoids of the Don terrane, East-Sarmatian Orogen: age, magma source and tectonic implications. Precambrian Research. 2020. Vol. 346. P. 1–24.
  46. Velikoslavinsky D.A. Comparative characteristics of regional metamorphism of moderate and low pressures. Leningrad: Nauka, 1972. 190 p. (in Russian).
  47. Wells P.A. Pyroxene thermometry in simple and complex systems. Contrib. Miner. Petrol. 1977. Vol. 62. P. 129–139.
  48. Whitney D.L., Evans B.W. Abbreviations for names of rock-forming minerals. Amer. Miner. 2010. Vol. 95. P. 185–187.
  49. Wohletz K., Heiken G. Volcanology and Geothermal Energy. University of California Press, 1991. 432 p.

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML
Baixar
2. Fig. 1. Geological scheme of the Kaalamo massif (after Lavrov, Kuleshevich, 2016 with modifications). 1 – first phase of intrusion, 2 – second phase of intrusion, 3 – third phase of intrusion, 4 – granites, 5 – granite-gneisses of the Kiryavalakhta dome, 6 – rocks of the Sortavala series, 7 – rocks of the Ladoga series, 8 – disjunctive violations: a – reliable, b – alleged. Inset (left): scheme of the main tectonic blocks of the region and position of the Kaalamo massif.

Baixar (217KB)
Metadados
3. Fig. 2. Microphotographs of Kaalamо complex rocks (transmitted light, without an analyzer). a – olivine clinopyroxenite (sample 079-58), б – olivine websterite (sample 556), в – gabbro (sample 488), г – gabbrodiorite (sample 472-1), д – tonalite (sample 318).

Baixar (440KB)
Metadados
4. Fig. 3. Chemical composition of olivine from rocks of the Kaalamо complex. 1 – peridotite (sample 079-307), 2 – olivine clinopyroxenite (sample 079-58), 3 – olivine clinopyroxenite (sample 555), 4 – olivine clinopyroxenite (sample 557), 5 – olivine websterite (sample 556).

Baixar (59KB)
Metadados
5. Fig. 4. Chemical composition of pyroxenes in the Kaalamо complex on the En–Wo–Fs (after Poldervaart, Hess, 1951; Morimoto et al., 1988). 1 – olivine clinopyroxenite (sample 079-58), 2 – olivine clinopyroxenite (sample 555), 3 – olivine websterite (sample 556), gabbrodiorites of the 2nd phase: 4 – sample 325, 5 – sample 470, 6 – sample 472-1.

Baixar (107KB)
Metadados
6. Fig. 5. Chemical composition of amphiboles in the Kaalamo complex. Composition fields are given after (Hawthorne et al., 2012).

Baixar (150KB)
Metadados
7. Fig. 6. Contents of Cr, Ti, K in amphiboles of rocks the Kaalamo complex. 1–5 – rocks of the first phase (1 – peridotite, sample 079-307; 2 – olivine clinopyroxenite, sample 079-58; 3 – olivine clinopyroxenite, sample 555, 4 – olivine websterite, sample 556; 5 – gabbro, sample 337); 6–7 – gabbrodiorites of the second phase (6 – sample 325, 7 – sample 472-1); third phase: 8 – tonalite of the third phase (sample 318).

Baixar (181KB)
Metadados
8. Fig. 7. Zonal plagioclases in the Kaalamо complex. BSE images. a – two generations of plagioclase in anorthite gabbro (sample 324), б – two generations of plagioclase in gabbrodiorite (sample 325), в – oscillatory-zonal plagioclase (sample 318), г – two generations of plagioclase in tonalite (sample 318).

Baixar (268KB)
Metadados
9. Fig. 8. Microphotographs of transparent polished thin sections of rocks in the Potudan complex. а – zoned plagioclase with a Ca-rich core (Pl1), clinopyroxene with inclusions of hornblende and magnetite, third generation plagioclase (Pl3); б – clinopyroxene with magnetite inclusions and with a xenomorphic amphibole rim; в, г – sieve-like plagioclase with inclusions, image in transmitted light and BSE image; д, е – sieve-like clinopyroxene with numerous inclusions of magnetite grains, BSE images.

Baixar (450KB)
Metadados
10. Fig. 9. Compositions of amphiboles of the Potudan complex.

Baixar (83KB)
Metadados
11. Fig. 10. Ab–Or–An diagram (Deer et al., 1992) with compositions of feldspar in the Potudan complex rocks.

Baixar (155KB)
Metadados
12. Fig. 11. Character of relationships between minerals of the Kaalamo complex. a – oscillatory-zonal clinopyroxene (olivine websterite, first phase); б – oscillatory-zonal plagioclase (tonalite, third phase); в – paragenic ortho- and clinopyroxenes (gabbrodiorite, second phase); г – olivine inclusions in orthopyroxene (olivine websterite, first phase); д – two generations of amphibole (olivine websterite, first phase); е – two groups of amphibole (gabbrodiorite, second phase). Trasmitted light without analyzer (а, в–е), with analyzer (б).

Baixar (690KB)
Metadados
13. Fig. 12. Results of mineral thermometry for the rocks of the Kaalamo complex. Geothermometers: Ol-Cpx (Loucks, 1996), Opx-Cpx (Putirka, 2008), Amp-Pl (Holland, Blundy, 1994). Solid lines show temperatures obtained for rocks of the first phase, short dotted lines show temperatures obtained for rocks of the second phase, long dotted lines show temperatures obtained for rocks of the third phase. Red field, temperatures of the magmatic stage, orange field, temperatures of the post-magmatic stage, yellow field, temperatures of the metamorphic stage. Numbers correspond to the compositions of plagioclase used in calculations (see text for explanation).

Baixar (153KB)
Metadados
14. Fig. 13. Discrimination plot of magmatic and metamorphic orthopyroxene (a, after Bhattacharyya, 1971; б, after Rietmeijer, 1983).

Baixar (110KB)
Metadados

Declaração de direitos autorais © Russian Academy of Sciences, 2024

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».