Kaalamo and Velimyaki paleoroterozoic gabbroid massifs of the Northern Ladoga area: thermodynamic modeling of crystallization and evolution trends of igneous rocks

Authors

  • Roman L. Anisimov Institute of Precambrian Geology and Geochronology of the Russian Academy of Sciences, 2, nab. Makarova, St. Petersburg, 199034, Russian Federation
  • Marina E. Petrakova Institute of Precambrian Geology and Geochronology of the Russian Academy of Sciences, 2, nab. Makarova, St. Petersburg, 199034, Russian Federation
  • Shauket K. Baltybaev Institute of Precambrian Geology and Geochronology of the Russian Academy of Sciences, 2, nab. Makarova, St. Petersburg, 199034, Russian Federation; St. Petersburg State University, 7–9, Universitetskaya nab., St. Petersburg, 199034, Russian Federation

DOI:

https://doi.org/10.21638/spbu07.2023.204

Abstract

Kaalamo and Velimyaki gabbroid massifs are located in the south-eastern part of the Raahe-Ladoga suture zone of the Karelian craton and the Sveсofennian mobile belt. These massifs were formed almost simultaneously 1.89 Ga ago, occupy the same tectonic position and are located in a single unit of the Early Proterozoic metamorphosed rocks: the intrusions are contained by the Early Proterozoic supracrustal stratas: garnet-biotite gneisses and micaceous shales of the Ladoga series, as well as amphibolites of the Sortavala series. Despite this, the gabbroids of the compared massifs differ sharply in their material composition, especially the content of alkalis in a differentiated series of rocks. The results of thermodynamic modeling of magmatic crystallization (Magma Chamber Simulator, MELTS packages) showed that a differentiated sub-alkaline series of rocks of the Velimyaki massif cannot be obtained from magma of the Kaalamo massif by slightly changing such parameters as pressure, water content in the melt, and oxygen fugacity. The assumption of a significant difference in these parameters for magmas of the Kaalamo and Velimyaki massifs is not confirmed at the mineralogical-petrographic level and other characteristics of the rocks of the compared ones. The effect of contamination at the level of the magma chamber also does not significantly shift the trend of rock compositions from the calc-alkaline region to the sub-alkaline region. Analysis of the results of thermodynamic modeling of magmatic mineral formation in the two massifs allows us to make it possible to conclude that the Kaalamo and Velimyaki massifs were formed either from various parent melts, or their initial melt was one, but the magma of the Velimyaki massif underwent contamination with enrichment with alkalis along the migration route of magma until the level of the upper crust was reached.

Keywords:

paleoproterozoic, Svecofennian belt, gabbroids, thermodynamic modeling, MCS, MELTS

Downloads

Download data is not yet available.
 

References

Алексеев, И. А. (2008). Геология и рудоносность массива Вялимяки (Северное Приладожье). Дис. … канд. геол.-минерал. наук. Санкт-Петербургский государственный университет.

Алексеев, И. А. и Котова, И. К. (2010). Геологическое строение и рудоносность массива Вялимяки (Северное Приладожье). В: В. С. Абушкевич, Н. А. Алфимова, под ред., Сборник трудов молодых ученых ИГГД РАН. СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 47–82.

Алексеев, И. А. и Кулешевич, Л. В. (2017). Благороднометалльная минерализация массива Вялимяки (Северное Приладожье, Карелия). Труды Карельского научного центра РАН, 2, 60–72. https://doi.org/10.17076/geo115

Анисимов, Р. Л., Кириллова, П. А., Петракова, М. Е., Балтыбаев, Ш. К. (2021). Раннепротерозойские кааламский и велимякский магматические комплексы Северного Приладожья: источники и эволюция магм. Труды Ферсмановской научной сессии ГИ КНЦ РАН, 18, 20–25. https://doi.org/10.31241/FNS.2021.18.004

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. СПб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та.

Богачев, В. А., Иваников, В. В., Козырева, И. В., Конопелько, Д. Л., Левченков, О. А., Шульдинер, В. И. (1999а). U-Pb цирконовое датирование синорогенных габбро-диоритовых и гранитоидных интрузий Северного Приладожья. Вестник СПбГУ, 3, 23–31.

Богачев, В. А., Иваников, В. В., Филиппов, Н. Б. (1999б). Выделение петролого-геохимических эталонов магматических комплексов как индикаторов палеогеодинамических обстановок в Ладожской структурной зоне для геодинамического анализа при ГДП-200 [отчет]. СПб.: Фонды СЗРГЦ.

Борисова, Е. Б. и Балтыбаев, Ш. К. (2021). Петрохимические критерии появления ставролита в метапелитах при среднетемпературном метаморфизме низких и средних давлений. Петрология, 29 (4), 536–551.

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.

Иващенко, В. И. и Голубев, А. И. (2011). Золото и платина Карелии: Формационно-генетические типы оруденения и перспективы. Петрозаводск: Карельский научный центр РАН.

Лавров, О. Б. и Кулешевич, Л. В. (2016). Перспективы поисков платиноидов в массивах Кааламского дифференцированного комплекса (Северное Приладожье, Карелия). Отечественная геология, 3, 46–56.

Ладожская протерозойская структура (геология, глубинное строение и минерагения) (2020). Петрозаводск: Карельский научный центр РАН.

Лобач-Жученко, С. Б., Чекулаев, В. П., Байкова, В. С. (1973). Эпохи и типы гранитообразованиия в докембрии Балтийского щита. Л.: Наука.

Макарова, Г. В. (1967). Отчет о геолого-съемочных работах масштаба 1 : 50 000, проведенных Сортавальской партией в Сортавальском районе КАССР в 1964–65 гг. [отчет]. Петрозаводск: Фонды КГЭ.

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. [отчет]. Петрозаводск: Фонды КГЭ.

Саранчина, Г. М. (1948). Петрология Велимякской интрузии и связанное с нею рудопроявление. Известия Карело-Финской научно-исследовательской базы АН СССР, 2, 32–42.

Саранчина, Г. М. (1949). Петрология Кааламской интрузии (юго-западная Карелия). Известия Карело-Финской научно-исследовательской базы АН СССР, 2, 57–80.

Светов, А. П., Свириденко, Л. П., Иващенко, В. И. (1990). Вулкано-плутонизм свекокарелид Балтийского щита. Петрозаводск: КарНЦ РАН.

Свириденко, Л. П., Семенов, А. С., Никольская, Л. Д. (1976). Кааламский массив габброидов и плагиогранитов. В: К. О., Кратц, под ред., Интрузивные базит-ультрабазитовые комплексы докембрия Карелии. Л.: Наука, 127–140.

Шарпенок, Л. Н., Костин, А. Е., Кухаренко, Е. А. (2013). TAS-диаграмма сумма щелочей — кремнезем для химической классификации и диагностики плутонических пород. Региональная геология и металлогения, 56, 40–50.

Asimow, P. D. and Ghiorso, M. S. (1998). Algorithmic Modifications Extending MELTS to Calculate Subsolidus Phase Relations. American Mineralogist, 83, 1127–1131.

Bohrson, W. A., Spera, F. J., Ghiorso, M. S., Brown, G. A., Creamer, J. B., Mayfield, A. (2014). Thermodynamic model for energy-constrained open-system evolution of crustal magma bodies undergoing simultaneous recharge, assimilation and crystallization: the magma chamber simulator. Journal of Petrology, 55, 1685–1717. https://doi.org/10.1093/petrology/egu036

Ghiorso, M. S. and Gualda, G. A. R. (2015). An H2O-CO2 mixed fluid saturation model compatible with rhyolite-MELTS. Contributions to Mineralogy and Petrology, 169 (6), 53. https://doi.org/10. 1007/s00410-015-1141-8

Ghiorso, M. S., Hirschmann, M. M., Reiners, P. W., Kress, V. C. (2002). The pMELTS: An revision of MELTS aimed at improving calculation of phase relations and major element partitioning involved in partial melting of the mantle at pressures up to 3 GPa. Geochemistry, Geophysics, Geosystems, 3 (5), 1–36. https://doi.org/10.1029/2001GC000217

Ghiorso, M. S. and Sack, R. O. (1995). Chemical Mass Transfer in Magmatic Processes. IV. A Revised and Internally Consistent Thermodynamic Model for the Interpolation and Extrapolation of Liquid-Solid Equilibria in Magmatic Systems at Elevated Temperatures and Pressures. Contributions to Mineralogy and Petrology, 119, 197–212.

Gualda, G. A. R., Ghiorso, M. S., Lemons, R. V., Carley, T. L. (2012). Rhyolite-MELTS: A modified calibration of MELTS optimized for silica-rich, fluid-bearing magmatic systems. Journal of Petrology, 53, 875–890. https://doi.org/10.1093/petrology/egr080

Haсkman, V., ed. (1929). Sortavalan seudun kivilaajikartta, scale 1:150 000: geologisen toimikunnan julkaisema.

Kärenlampi, K., Heinonen, J. S., Kontinen, A., Hanski, E., Huhma, H. (2021). Geochemical and thermodynamic modeling of the petrogenesis of A1-type granites and associated intermediate rocks: A case study from the central Fennoscandian Shield. Geochemistry, 81 (2), 1–22. https://doi.org/10.1016/j.chemer.2020.125734

Whitney, D. L. and Evans, B. W.(2010). Abbreviations for names of rock-forming minerals. American Mineralogist, 95, 185–187. https://doi.org/10.2138/am.2010.3371

Downloads

Published

2023-05-11

How to Cite

Anisimov, R. L., Petrakova, M. E. and Baltybaev, S. K. (2023) “Kaalamo and Velimyaki paleoroterozoic gabbroid massifs of the Northern Ladoga area: thermodynamic modeling of crystallization and evolution trends of igneous rocks”, Vestnik of Saint Petersburg University. Earth Sciences, 68(2). doi: 10.21638/spbu07.2023.204.

Issue

Vol. 68 No. 2 (2023)

Section

Articles

License

Articles of "Vestnik of Saint Petersburg University. Earth Sciences" are open access distributed under the terms of the License Agreement with Saint Petersburg State University, which permits to the authors unrestricted distribution and self-archiving free of charge.

Most read articles by the same author(s)