Reconstructed characteristics of the initial melt of the Kaalamo multiphase clinopyroxenite-gabbronorite-diorite intrusion, northern Ladoga area, South Karelia

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

The Paleoproterozoic Kaalamo massif is located within the southeastern part of the Raahe-Ladoga zone – the junction zone of the Archean Karelian Craton and the Proterozoic Svecofennian Orogen. The massif consists of three phases of intrusion: the 1st phase is represented by peridotites, olivine clinopyroxenites, and gabbro; the 2nd phase is represented by gabbro-norites and gabbro-diorites; the 3rd phase is represented by diorites, tonalites, and plagiogranites. New data on petrochemistry, geochemistry and compositions of rock-forming minerals are presented for metaperidotites, metapyroxenites and gabbroids from the Kaalamo Complex. These data were used in the COMAGMAT-3.75 program for thermodynamic calculations of equilibrium crystallization trajectories of representative rocks and average compositions of the first and second intrusion phases. The calculation results were processed using the geochemical thermometry method, which made it possible to estimate the temperature (~1220 оС) and the probable composition of the initial high-magnesian melt (~9.5 wt. % MgO, olivine with 84 mol. % of forsterite). Comparison of this primitive melt with model compositions of differentiates and petrogeochemical characteristics confirms the formation of rocks of the first and second phases of intrusion from a single source, which is consistent with the similar distribution of REE in these rocks, as well as the results of the study of the Sm-Nd isotope system, which indicate a common mantle source of the rocks. It was found that the calculated orders of mineral crystallization are in good agreement with the abundance of peridotites and olivine pyroxenites, indicating the equilibrium of the primitive melt with clinopyroxene and orthopyroxene, which are in peritectic relationships with olivine. The most differentiated rocks of the first phase of intrusion are characterized by the appearance of cotectic plagioclase containing about 80 mol. % of anorthite. Rocks of the second phase of intrusion represent more differentiated material corresponding to the gabbronorite association of cumulus phases without olivine, but with the appearance of titanomagnetite at the late stages of crystallization. Comparison of model and real mineral compositions indicates a systematic shift of the observed compositions of olivine and pyroxenes to the iron-rich region and “desilication” of plagioclase compositions from early to late phases, which is a consequence of the interaction of early cumulus minerals with residual intercumulus melt. The studied rocks are similar to intrusions of the nickel-bearing belt of Finland, which creates prospects for correlations of magmatic events on an interregional scale.

About the authors

R. L. Anisimov

Institute of Precambrian Geology and Geochronology, Russian Academy of Sciences

Email: romjulleoanis@mail.ru
Makarova emb., 2, Saint Petersburg, 190034 Russia

S. K. Baltybaev

Institute of Precambrian Geology and Geochronology, Russian Academy of Sciences; Saint-Petersburg State University ‒ Institute of Earth Sciences

Email: romjulleoanis@mail.ru
Makarova emb., 2, Saint Petersburg, 190034 Russia; Universitetskaya emb., 7, Saint-Petersburg, 199034 Russia

A. A. Ariskin

Geological Faculty, Lomonosov Moscow State University

Email: romjulleoanis@mail.ru
Leninskie Gory, 1A GSP-1, Moscow, 119234 Russia

M. E. Petrakova

Institute of Precambrian Geology and Geochronology, Russian Academy of Sciences

Email: romjulleoanis@mail.ru
Makarova emb., 2, Saint Petersburg, 190034 Russia

E. S. Bogomolov

Institute of Precambrian Geology and Geochronology, Russian Academy of Sciences; All-Russian Geological Research Institute of A.P. Karpinsky

Author for correspondence.
Email: romjulleoanis@mail.ru
Makarova emb., 2, Saint Petersburg, 190034 Russia; Sredniy av., 74, Saint Petersburg, 199106 Russia

References

  1. Анисимов Р.Л., Петракова М.Е., Балтыбаев Ш.К. (2023) Раннепротерозойские габброидные массивы Кааламо и Велимяки в Северном Приладожье: термодинамическое моделирование кристаллизации и тренды эволюции пород. Вестник СПбГУ. Науки о Земле. 68(2), 265–292.
  2. Анисимов Р.Л., Петракова М.Е., Балтыбаев Ш.К., Галанкина О.Л. (2024) Магматические и метаморфические минералы в метагабброидах Северного Приладожья: критерии разделения. Записки РМО. 153(2), 3–31.
  3. Антоновская Л.И. (1946) Отчет о геолого-съемочных работах Уксунлахтинской партии в Питкярантском и Сортавальском районах КФССР в 1945 г. Петрозаводск: ТГФ РК.
  4. Арискин А.А., Бармина Г.С. (2000) Моделирование фазовых равновесий при кристаллизации базальтовых магм. М.: Наука, 365 с.
  5. Балтыбаев Ш.К., Глебовицкий В.А., Козырева И.В., Конопелько Д.Л., Левченков О.А., Седова И.С., Шульдинер В.И. (2000) Геология и петрология свекофеннид Приладожья (Под ред. Глебовицкого В.А.). СПб: Изд-во СПбГУ, 200 c.
  6. Балтыбаев Ш.К., Левченков О.А., Бережная Н.Г. Левский Л.К., Макеев А.Ф., Яковлева С.З. (2004) Время и длительность свекофеннской плутоно-метаморфической активности на юго-востоке Балтийского щита (Приладожье). Петрология. 12(4), 373–392.
  7. Бармина Г.С., Арискин А.А., Коптев-Дворников Е.В., Френкель М.Я. (1988) Опыт оценки первичных составов кумулятивных минералов в дифференцированных траппах. Геохимия. (8), 1108–1118.
  8. Богачев В.А., Иваников В.В., Филиппов Н.Б. (1999а) Отчет по теме: “Выделение петролого-геохимических эталонов магматических комплексов как индикаторов палеогеодинамических обстановок в Ладожской структурной зоне для геодинамического анализа при ГДП-200”. СПб: фонды СЗРГЦ.
  9. Богачев В.А., Иваников В.В., Козырева И.В., Конопель- ко Д.Л., Левченков О.А., Шульдинер В.И. (1999б) U–Pb цир- коновое датирование синорогенных габбро-диоритовых и гранитоидных интрузий Северного Приладожья. Вестник СПбГУ. Сер. 7. (3), 23–33.
  10. Богомолов Е.С., Гусева В.Ф., Турченко С.И. (2002) Мантийное происхождение мафитовой расслоенной интрузии Панских Тундр: изотопные Sm–Nd и Rb–Sr свидетельства. Геохимия. (9), 946–951.
  11. Bogomolov E.S., Guseva V.F., Turchenko S.I. (2002) Mantle origin of the Pana Tundra layered mafic intrusion: Evidence from Sm–Nd and Rb–Sr data. Geochem. Int. 40(9), 855–859.
  12. Великославинский Д.А. (1972) Сравнительная характеристика регионального метаморфизма умеренных и низких давлений. Л.: Наука, 190 с.
  13. Глебовицкий В.А., Балтыбаев Ш.К., Левченков О.А., Бережная Н.Г. Левский Л.К. (2001) Главная стадия плутоно-метаморфической активности в Приладожье: результаты определения изотопного возраста. ДАН. 377(5), 667–671.
  14. Горохов И.М., Кузнецов А.Б., Азимов П.Я., Дубинина Е.О., Васильева И.М., Ризванова Н.Г. (2021) Sr- и C-изотопная хемостратиграфия метакарбонатных пород палеопротерозойской сортавальской серии, Фенноскандинавский щит, северное Приладожье. Стратиграфия. Геологическая корреляция. 29(2), 3–22. doi: 10.31857/S0869592X21020022
  15. Иваников В. В., Конопелько Д. Л., Пушкарев Ю. Д. и др. (1996) Апатитоносные калиевые ультрамафит-мафиты Приладожья – рифейские рифтогенные или раннепротерозойские посторогенные образования? Вестник СПбГУ. Сер. 7. (4), 76–81.
  16. Иващенко В.И., Голубев А.И. (2011) Золото и платина Карелии: Формационно-генетические типы оруденения и перспективы. Петрозаводск: КарНЦ РАН, 369 с.
  17. Иващенко В.И., Ручьев А.М., Голубев А.И. (2016) Два типа благороднометалльной минерализации в Кааламском массиве (Карелия). ДАН. 468(2), 183–188.
  18. Иващенко В.И., Лавров О.Б., Кондрашова Н.И. (1998) Рудная минерализация малых интрузий Кааламского типа СЗ Приладожья. Геология и полезные ископаемые Карелии. (1), 51–57.
  19. Интрузивные базит-ультрабазитовые комплексы докембрия Карелии. Ред. К.О. Кратц. (1976) Л.: Наука, 165 c.
  20. Котов А.Б., Саморукова Л.М. (1990) Эволюция гранитообразования в тектоно-магматических циклах раннего докембрия (по данным структурно-петрологических и термобарогеохимических исследований). Л.: Наука, 159 с.
  21. Кузнецов А.Б., Горохов И.М., Азимов П.Я., Дубинина Е.О. (2021) Sr- и C-хемостратиграфический потенциал палеопротерозойских осадочных карбонатов в условиях среднетемпературного метаморфизма: мраморы Рускеалы, Карелия. Петрология. 29(2), 172–194. doi: 10.31857/S0869590321010039
  22. Лавров О.Б., Кулешевич Л.В. (2016) Перспективы поисков платиноидов в массивах Кааламского дифференцированного комплекса (Северное Приладожье, Карелия). Отечественная геология. (3), 46–56.
  23. Ладожская протерозойская структура (геология, глубинное строение и минерагения). Ред. Н.В. Шаров. (2020) Петрозаводск: КарНЦ РАН, 435 с.
  24. Лобач-Жученко С.Б., Чекулаев В.П., Байкова В.С. (1974) Эпохи и типы гранитообразования в докембрии Балтийского щита. Л.: Наука, 205 с.
  25. Лю И., Перчук А.Л., Арискин А.А. (2019) Высокобарный метаморфизм в перидотитовом кумулате комплекса Марун-Кеу, Полярный Урал. Петрология. 27(2), 138–160.
  26. Макарова Г.В. (1967) Отчет о геолого-съемочных работах м-ба 1:50 000, проведенных Сортавальской партией в Сортавальском районе КАССР в 1964–65 гг. Петрозаводск: фонды КГЭ.
  27. Макарова Г.В. (1971) Отчет о геолого-поисковых работах на медь, никель и кобальт, проведенных Тохмайокской партией в Северном Приладожье КАССР в 1969–70 гг. Петрозаводск: фонды КГЭ.
  28. Мигматизация и гранитообразование в различных термодинамических режимах. Ред. Ф.П. Митрофанов. (1985) Л.: Наука, 310 с.
  29. Нагайцев Ю.В. (1974) Петрология метаморфических пород ладожского и беломорского комплексов. Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 160 с.
  30. Потрубович Л.Н., Анищенкова О.Н. (1956) Отчет Янис-ярвинской партии о геолого-поисковых и съемочных работах в Сортавальском районе КФССР в 1953–1955 гг. Петрозаводск: фонды КГЭ.
  31. Саранчина Г.М. (1949) Петрология Кааламской интрузии (юго-западная Карелия). Известия Карело-Финской научно-исследовательской базы АН СССР. (2), 57–80.
  32. Саранчина Г.М. (1972) Гранитоидный магматизм, метаморфизм и метасоматоз докембрия (на примере Приладожья и других областей). Л.: Наука, 128 с.
  33. Светов А.П., Свириденко Л.П., Иващенко В.И. (1990) Вулкано-плутонизм свекокарелид Балтийского щита. Петрозаводск: Изд-во КНЦ, 321 с.
  34. Седова И.С., Саморукова Л.М., Глебовицкий В.А., Кры- лов Д.П. (2004) Геохимия гранитоидов Свекофеннского тектонометаморфического цикла Северного Приладожья. Петрология. 12(4), 394–414.
  35. Судовиков Н.Г., Глебовицкий В.А., Сергеев А.С. и др. (1970) Геологическое развитие глубинных зон подвижных поясов (Северное Приладожье). Л.: Наука, 227 с.
  36. Френкель М.Я., Арискин А.А., Бармина Г.С., Корина М.И., Коптев-Дворников Е.В. (1987) Геохимическая термометрия магматических пород – принципы метода и примеры применения. Геохимия. (11), 1546–1562.
  37. Шульдинер В.И., Левченков О.А., Яковлева С.З., Маке- ев А.Ф., Комаров А.Н., Конопелько Д.Л., Балтыбаев Ш.К., Козырева И.В. (2000) Верхний карелий в стратиграфической шкале России: выбор нижней границы и региональные подразделения стратотипической области. Стратиграфия. Геологическая корреляция. 8(6), 20–33.
  38. Ariskin A.A., Barmina G.S. (2004) COMAGMAT: Development of a magma crystallization model and its petrological applications. Geochem. Int. (42), 1–157.
  39. Ariskin A.A., Barmina G.S., Koptev-Dvornikov E.V., Bych- kov K.A., Nikolaev G.S. (2023) Intrusive COMAGMAT: from simple magma differentiation models to complex algorithms simulating the structure of layered intrusions. In Advances in Geochemistry, Analytical Chemistry, and Planetary Sciences. (Eds. Kolotov V.P., Bezaeva N.S.) Springer, Cham., 101–119. https: //doi.org/10.1007/978-3-031-09883-3_3.
  40. Baltybaev S.K., Vivdich E.S. (2021) Evolution of the Meyeri Thrust Zone of the Northern Ladoga Region (Republic of Karelia, Northwest Russia): PT Conditions for the Formation of Mineral Parageneses and Geodynamic Reconstructions. Geotectonics 55(4), 502–515.
  41. Barnes S.J. (1986) The effect of trapped liquid crystallization on cumulus mineral compositions in layered intrusions. Contrib. Mineral. Petrol. 93, 524–531.
  42. Boynton W.V. (1984) Cosmochemistry of the rare earth elements: meteorite studies. In Rare Earth Element Geochemistry (Ed. by Henderson P.). Amsterdam: Elsevier, 63–114.
  43. DePaolo D.J. (1981) Neodymium isotopes in the Colorado Front Range and crust-mantle evolution in Proterozoic. Nature. 291, 684–196.
  44. Haсkman V. (1929) Sortavalan seudun kivilaajikartta. Geologisen toimikunnan julkaisema.
  45. Heilimo E., Halla J., Lauri L. S., Rämö O.T., Huhma H., Kurhila M.I., Front K. (2009) The Paleoproterozoic Nattanen-type granites in northern Finland and vicinity – a postcollisional oxidized A-type suite. Bull. Geol. Soc. Finl. 81, 7–38.
  46. Huhma H. (1986) Sm–Nd, U–Pb and Pb–Pb isotopic evidence for the origin of the Early Proterozoic Svecokarelian crust in Finland. Bull. Geol. Soc. Finl. 337, 1–48.
  47. Konopelko D., Savatenkov V., Glebovitsky V., Kotov A., Serge-ev S., Matukov D., Kovach V., Zagornaya N. (2005) Nd isotope variation across the Archaean-Proterozoic boundary in the North Ladoga area, Russian Karelia. Bull. Geol. Soc. Finl. 127, 113–120.
  48. Ludwig K.R. (2003) Isoplot 3.70. A Geochronological Toolkit for Microsoft Excel. Berkeley Geochronology Center Spec. Ver. 3.0
  49. Ludwig K.R. (1999) User’s Manual for Isoplot/Ex. Vers. 2.05. Berkeley: Berkeley Geochontrol. Center. Spec. Publ. (1a), 48 p.
  50. Whitney D.L., Evans B.W. (2010) Abbreviations for names of rock-forming minerals. Amer. Mineral. 95, 185–187.

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».