Thermal state of the Siberian craton marginal zone at the time of Mesozoic kimberlitic magmatism within the Kuoika field (Yakutian diamondiferous province)

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Research subject. Clinopyroxene xenocrysts from the heavy-mineral concentrates of 14 kimberlite bodies (western part of the field: Obnazhennaya, Rubin, Seraya, Vodorazdelnaya, Vtorogodnitsa, Antoshka; central part of the field: Sliudyanka, Skiff II; western part of the field: Irina, Noyabrskaya, Vechernyaya, Lyusya, Dianga and Zhila 79) of the Kuoika field (Yakutian diamondiferous province, Siberian craton). Aim. To reconstruct the mantle paleogeotherms Under the six kimberlite pipes (Vodorazdelnaya, Obnazhennaya, Vtorogodnitsa, Sliudyanka, Dianga, and Zhila 79) using two independent approaches. Materials and methods. The chemical composition of clinopyroxene xenocrysts was investigated and last equilibrium temperatures and pressures were estimated using single-crystal thermobarometry. The geothermal line fitting to the P-T data set was performed using two methods. The first method is based on the D. Hasterok and D.S. Champan model, and the second - on the D. McKenzie model. Results. The value of lithosphere thickness falls within the margin of error for the two methods, being also comparable with earlier reconstructions for the Vtorogodnitsa, Dyanga, and Obnazhennaya pipes. The obtained results indicate that, during the Mesozoic kimberlitic magmatism, the lithosphere thickness beneath the Kuoika field was about 200 km. Conclusion. The determined peculiarities of the chemical composition of clinopyroxene xenocrysts indicate heterogeneity of the lithospheric mantle composition. Different depths of transported mantle material for kimberlite pipes of the Kuoika field, which are coeval and are located a few km apart, may be related to peculiarities of kimberlite magma ascent to the surface and the presence of intermediate magma chambers. The eastern part of the Kuoika field contains more garnet and garnet-spinel peridotites compared to the central and western parts, which may indirectly indicate a greater diamondiferous potential of the eastern block, where the diamondiferous Dianga pipe is located. The absence of diamonds in other discovered pipes of the Kuoika field may be connected with the metasomatic enrichment of the lithospheric mantle in the area of the “diamond window”, which is confirmed by a large number of high-temperature clinopyroxenes at these depths.

About the authors

A. M. Dymshits

Institute of the Earth's Crust, SB RAS

Email: adymshits@crust.irk.ru

E. A. Muraveva

V.S. Sobolev institute of Geology and Mineralogy, SB RAS

N. S. Tychkov

V.S. Sobolev institute of Geology and Mineralogy, SB RAS

S. I. Kostrovitsky

Institute of the Earth's Crust, SB RAS; A.P. Vinogradov institute of Geochemistry, SB RAS

I. S. Sharygin

Institute of the Earth's Crust, SB RAS

A. V. Golovin

V.S. Sobolev institute of Geology and Mineralogy, SB RAS

O. B. Oleinikov

Diamond and Precious Metal Geology institute, SB RAS

References

  1. Агашев А.М., Похиленко Н.П., Толстов А.В., Поляничко В.В., Мальковец В.Г., Соболев Н.В. (2004) Новые данные о возрасте кимберлитов Якутской алмазоносной провинции. Докл. АН, 399(1), 95-99.
  2. Алифирова Т.А. (2015) Продукты распада твердых растворов в гранатах и пироксенах: на материале мантийных ксенолитов из кимберлитов. Дис. … канд. геол.-мин. наук. Новосибирск: ИГМ СО РАН, 247 c.
  3. Ащепков И.В., Иванов А.С., Костровицкий С.И., Вавилов М.А., Бабушкина С.А., Владыкин Н.В., Тычков Н.С., Медведев Н.С. (2019) Мантийные террейны Сибирского кратона: их взаимодействие с плюмовыми расплавами на основании термобарометрии и геохимии мантийных ксенокристов. Геодинамика и тектонофизика, 10(2), 197-245. https://doi.org/10.5800/GT-2019-10-2-0412
  4. Комаров А.Н., Илупин И.П. (1990) Геохронология кимберлитов Сибирской платформы по данным метода треков. Геохимия, (3), 365-372.
  5. Костровицкий С.И., Яковлев Д.А., Специус З.В. (2018) Неоднородность литосферной мантии под северными полями Якутской провинции и алмазоносность кимберлитов. Эффективность геологоразведочных работ на алмазы: прогнозно-ресурсные, методические, инновационно-технологические пути ее повышения. Мат-лы V Всерос. науч.-практ. конф. с междунар. участием, посвящ. 50-летию Алмазной лаборатории ЦНИГРИ-НИГП АК “АЛРОСА” (ПАО). (Ред. А.В. Толстов). Мирный: АЛРОСА, 114-118.
  6. Костровицкий С.И., Яковлев Д.А., Суворова Л.Ф., Демонтерова Е.И. (2021) Карбонатитоподобная порода дайки из кимберлитовой трубки Айхал, сравнение с карбонатитами участка Номохтоох (Прианабарье). Геология и геофизика, 62(6), 747-764. https://doi.org/10.15372/GiG2020121
  7. Муравьева Е.А., Дымшиц А.М., Шарыгин И.С., Головин А.В., Логвинова А.М., Олейников О.Б. (2022) “Клинопироксеновая” палеогеотерма под кимберлитовой трубкой обнаженной: мощность литосферы под Куойкским полем (Сибирский кратон, Якутия). Геодинамика и тектонофизика, 13(4). https://doi.org/10.5800/GT-2022-13-4-0664
  8. Розен О.М., Соловьев А.В., Журавлев Д.З. (2009) Термальная эволюция северо-востока Сибирской платформы в свете данных трекового датирования апатитов из керна глубоких скважин. Физика Земли, 10, 79-96.
  9. Розен О.М., Невский Л.К., Жеравлев Д.З., Ротман А.Я., Специус З.В., Макеев А.Ф., Зинчук Н.Н., Манаков А.В., Серенко В.П. (2006) Палеопротерозойская аккреция на северо-востоке Сибирского кратона: изотопное датирование Анабарской коллизионной системы. Стратиграфия. Геол. корреляция, 14(6), 3-24.
  10. Тычков Н.С., Юдин Д.С., Николенко Е.И., Малыгина Е.В., Соболев Н.В. (2018) Мезозойская литосферная мантия северо-восточной части Сибирской платформы по данным включений из кимберлитов. Геология и геофизика, 59, 1564-1585.
  11. Day H.W. (2012) A revised diamond-graphite transition curve. Amer. Miner., 97, 52-62. https://doi.org/10.2138/AM.2011.3763
  12. Dymshits A.M., Sharygin I.S., Malkovets V.G., Yakovlev I.V., Gibsher A.A., Alifirova T.A., Vorobei S.S., Potapov S.V., Garanin V.K. (2020) Thermal State, Thickness, and Composition of the Lithospheric Mantle beneath the Upper Muna Kimberlite Field (Siberian Craton) Constrained by Clinopyroxene Xenocrysts and Comparison with Daldyn and Mirny Fields. Minerals, 10(6), 549. https://doi.org/10.3390/MIN10060549
  13. Franz L., Brey G.P., Okrusch M. (1996) Reequilibration of Ultramafic Xenoliths from Namibia by Metasomatic Processes at the Mantle Boundary. J. Geol., 104(5), 599-615. https://doi.org/10.1086/629854
  14. Griffin W.L., Ryan C.G., Kaminsky F.V., O’Reilly S.Y., Natapov L.M., Win T.T., Kinny P.D., Ilupin I.P. (1999) The Siberian lithosphere traverse: mantle terranes and the assembly of the Siberian Craton. Tectonophysics, 310, 1-35. https://doi.org/10.1016/S0040-1951(99)00156-0
  15. Grütter H.S. (2009) Pyroxene xenocryst geotherms: Techniques and application. Lithos, 112(2), 1167-1178. https://doi.org/10.1016/J.LITHOS.2009.03.023
  16. Hasterok D., Chapman D.S. (2011) Heat production and geotherms for the continental lithosphere. Earth Planet. Sci. Lett., 307(1-2), 59-70. https://doi.org/10.1016/J.EPSL.2011.04.034
  17. Howarth G.H., Barry P.H., Pernet-Fisher J.F., Baziotis I.P., Pokhilenko N.P., Pokhilenko L.N., Bodnar R.J., Taylor L.A., Agashev A.M. (2014) Superplume metasomatism: Evidence from Siberian mantle xenoliths. Lithos, 184-187, 209-224. https://doi.org/10.1016/J.LITHOS.2013.09.006
  18. Ionov D.A., Doucet L.S., Xu Y., Golovin A.V., Oleinikov O.B. (2018) Reworking of Archean mantle in the NE Siberian craton by carbonatite and silicate melt metasomatism: Evidence from a carbonate-bearing, dunite-to-websterite xenolith suite from the Obnazhennaya kimberlite. Geochim. Cosmochim. Acta, 224, 132-153. https://doi.org/10.1016/J.GCA.2017.12.028
  19. Kinny P., Griffin B., Heaman L., Brakhfogel F., Spetsius Z. (1997) SHRIMP U-Pb ages of perovskite from Yakutian kimberlites. Geolog. Geophis., 38, 91-99.
  20. Mather K.A., Pearson D.G., McKenzie D., Kjarsgaard B.A., Priestley K. (2011) Constraints on the depth and thermal history of cratonic lithosphere from peridotite xenoliths, xenocrysts and seismology. Lithos, 125(1-2), 729-742. https://doi.org/10.1016/J.LITHOS.2011.04.003
  21. McKenzie D., Jackson J., Priestley K. (2005) Thermal structure of oceanic and continental lithosphere. Earth Planet. Sci. Lett., 233(3-4), 337-349. https://doi.org/10.1016/J.EPSL.2005.02.005
  22. Nimis P. (2002) The pressures and temperatures of formation of diamond based on thermobarometry of chromian diopside inclusions. Canad. Miner., 40(3), 871-884. https://doi.org/10.2113/GSCANMIN.40.3.871
  23. Nimis P., Preston R., Perritt S.H., Chinn I.L. (2020) Diamond’s depth distribution systematics. Lithos, 376-377. https://doi.org/10.1016/j.lithos.2020.105729
  24. Nimis P., Taylor W.R. (2000) Single clinopyroxene thermobarometry for garnet peridotites. Pt I. Calibration and testing of a Cr-in-Cpx barometer and an enstatite-in-Cpx thermometer. Contrib. Mineral. Petrol., 139, 541-554. https://doi.org/10.1007/S004100000156
  25. Pavlenkova G.A., Pavlenkova N.I. (2006) Upper mantle structure of the Northern Eurasia from peaceful nuclear explosion data. Tectonophysics, 416, 33-52. https://doi.org/10.1016/J.TECTO.2005.11.010
  26. Pokhilenko N.P., Sobolev N.V., Kuligin S.S., Shimizu N. (1999) Peculiarities of Distribution of Pyroxenite Paragenesis Garnets in Yakutian Kimberlites and Some Aspects of the Evolution of the Siberian Craton Lithospheric Mantle. Proc. of the 7th int. Kimberlite Conf. Cape Town, Red Roof Design, 2, 689-698.
  27. Ramsay R.R., Tompkins L.A. (1994) The geology, heavy mineral concentrate mineralogy, and diamond propectivity of the Boa Esperanca and Cana Verde pipes, Corrego D’anta, Minas Gerais, Brasil. Fifth international Kimberlite Conference, Minas Gerais, Brazil. V. 1B. Spec. Publ. Minas Gerais, Brazil, Companhia de Pesquisa de Recursos Minerais, 329-345.
  28. Sun J., Liu C.Z., Tappe S., Kostrovitsky S.I., Wu F.Y., Yakovlev D., Yang Y.H., Yang J.H. (2014) Repeated kimberlite magmatism beneath Yakutia and its relationship to Siberian flood volcanism: Insights from in situ U-Pb and Sr-Nd perovskite isotope analysis. Earth Planet. Sci. Lett., 404, 283-295. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2014.07.039
  29. Wilson L., Head J.W. (2007) An integrated model of kimberlite ascent and eruption. Nature, 447, 53-57. https://doi.org/10.1038/nature05692
  30. Ziberna L., Nimis P., Kuzmin D., Malkovets V.G. (2016) Error sources in single-clinopyroxene thermobarometry and a mantle geotherm for the Novinka kimberlite, Yakutia. Amer. Miner., 101, 2222-2232. https://doi.org/10.2138/am-2015-5540
  31. Ziberna L., Nimis P., Zanetti A., Marzoli A., Sobolev N.V. (2013) Metasomatic Processes in the Central Siberian Cratonic Mantle: Evidence from Garnet Xenocrysts from the Zagadochnaya Kimberlite. J. Petrol., 54(11), 2379-2409. https://doi.org/10.1093/PETROLOGY/EGT051

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2023 Dymshits A.M., Muraveva E.A., Tychkov N.S., Kostrovitsky S.I., Sharygin I.S., Golovin A.V., Oleinikov O.B.

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».