2411-3336 2541-9404 Записки Горного института Journal of Mining Institute Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины ΙΙ Empress Catherine II Saint Petersburg Mining University 10.31897/PMI.2022.48 pmi-15803 https://pmi.spmi.ru/pmi/article/view/15803 Геология Geology Magma feeding paleochannel in the Monchegorsk ore region: geochemistry, isotope U-Pb and Sm-Nd analysis (Kola region, Russia) Магмаподводящий палеоканал в Мончегорском рудном районе: геохимия, изотопный U-Pb и Sm-Nd анализ (Кольский регион, Россия) Smolkin Valeriy F. Смолькин В. Ф. Smolkin Valeriy F. vfsmolkin@yandex.ru 0000-0002-1400-6310 Государственный геологический музей им. В.И.Вернадского Российской академии наук (Россия) Vernadsky State Geological Museum, Russian Academy of Sciences (Russia) Mokrushin Artem V. Мокрушин А. В. Mokrushin Artem V. mokrushin@geoksc.apatity.ru 0000-0002-1400-6310 Геологический институт Кольского научного центра Российской академии наук (Апатиты, Россия) Geological Institute of the Kola Science Centre, Russian Academy of Sciences (Apatity, Russia) Bayanova Tamara B. Баянова Т. Б. Bayanova Tamara B. tamara@geoksc.apatity.ru 0000-0001-7281-8707 Геологический институт Кольского научного центра Российской академии наук (Апатиты, Россия) Geological Institute of the Kola Science Centre, Russian Academy of Sciences (Apatity, Russia) Serov Pavel A. Серов П. А. Serov Pavel A. serov@geoksc.apatity.ru 0000-0003-0930-0301 Геологический институт Кольского научного центра Российской академии наук (Апатиты, Россия) Geological Institute of the Kola Science Centre, Russian Academy of Sciences (Apatity, Russia) Ariskin Aleksei A. Арискин А. А. Ariskin Aleksei A. ariskin@rambler.ru 0000-0002-5081-2731 Московский государственный университет им. М.В.Ломоносова (Москва, Россия) Lomonosov Moscow State University (Moscow, Russia) 26 07 2022 2022 255 405 418 11 04 2022 15 06 2022 26 07 2022 © 2022 В. Ф. Смолькин, А. В. Мокрушин, Т. Б. Баянова, П. А. Серов, А. А. Арискин © 2022 Valeriy F. Smolkin, Artem V. Mokrushin, Tamara B. Bayanova, Pavel A. Serov, Aleksei A. Ariskin 2022 В. Ф. Смолькин, А. В. Мокрушин, Т. Б. Баянова, П. А. Серов, А. А. Арискин Valeriy F. Smolkin, Artem V. Mokrushin, Tamara B. Bayanova, Pavel A. Serov, Aleksei A. Ariskin Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) This article is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License (CC BY 4.0) https://pmi.spmi.ru/pmi/article/view/15803

Выполнено комплексное исследование линзовидно-пластового тела ультраосновного состава мощностью 340 м, вскрытого структурной скв. М-1 на глубине около 2,2 км. Основной его объем сложен плагиогарцбургитом, на эндоконтактах сохранились мелкозернистые породы зон закалок норитового и ортопироксенитового составов. Породы тела близки по своему составу к породам вблизи залегающей рудоносной расслоенной интрузии – Мончеплутона. Возраст внедрения тела ультрабазитов равен 2510 ± 9 млн лет (U-Pb, ID-TIMS, циркон) и сопоставим с учетом аналитических ошибок с периодом формирования Мончеплутона (2507-2498 млн лет). По данным изучения Sm-Nd системы в породе и минералах установлено положительное значение параметра eNd (+1,1), аналогичное для дунитов и хромититов Мончеплутона. На основе полученных результатов вскрытое на глубине тело ультрабазитов отнесено к магмаподводящему палеоканалу, по которому поступала ультраосновная, слабоконтаминированная магма в вышерасположенную магматическую камеру. Данный объект представляет собой уникальный пример магмаподводящей системы для рудоносной расслоенной интрузии докембрийского возраста.

A comprehensive study of a 340 m thick lenticular-sheet body of ultramafic composition penetrated by structural well M-1 at a depth of about 2.2 km was accomplished. Its main volume is composed of plagioharzburgite; fine-grained rocks of norite and orthopyroxenite chilling zones are preserved on endocontacts. The rocks of the body are similar in composition to the rocks near the underlying ore-bearing layered intrusion – the Monchepluton. The age of intrusion of the ultramafic body is 2510 ± 9 Ma (U-Pb, ID-TIMS, zircon) and, taking into account analytical errors, is comparable with the formation period of the Monchepluton (2507-2498 Ma). According to the study of the Sm-Nd system in rocks and minerals, a positive value of the eNd (+1.1) parameter was established, similar to that in dunites and chromitites of the Monchepluton. Based on these results, the ultramafic body penetrated at depth was assigned to the magma feeding paleochannel through which the ultramafic, weakly contaminated magma entered the overlying magma chamber. This body is a unique example of a magma-feeding system for the ore-bearing layered intrusion of Precambrian age.

 Ключевые слова Кольский регион палеопротерозой расслоенные интрузии габбро-анортозиты Мончеплутон Мончетундровский массив геохимический анализ изотопные U-Pb и Sm-Nd системы Keywords Kola region Paleoproterozoic layered intrusions gabbro-anorthosites Monchepluton Monchetundra massif geochemical analysis isotopic U-Pb and Sm-Nd systems Шарков Е.В. Петрология расслоенных интрузий. Л: Наука, 1980. 184 с. Sharkov E.V. Petrology of Layered Intrusions. Leningrad: Nauka, 1980, p. 184 (in Russian). Mitrofanov F.P., PozhilenkoV.I., ArzamastsevA. etal. Geology of the Kola Peninsula (Baltic Shield). Apatity: Kola Science Center RAS, 1995, 144 p. Mitrofanov F.P., Pozhilenko V.I., Arzamastsev A. et al. Geology of the Kola Peninsula (Baltic Shield). Apatity: Kola Science Center RAS, 1995, p. 144. Расслоенные интрузии Мончегорского рудного района: петрология, оруденение, изотопия, глубинное строение / Под ред. Ф.П.Митрофанова, В.Ф.Смолькина. Апатиты: Изд-во Кольского научного центра РАН, 2004, Ч. 1. 177 с; Ч. 2. 177 с. Layered intrusions of the Monchegorsk Ore Region: Petrology. Mineralization. Isotopy. Deep Structure / Eds.: F.P.Mitrofanov, V.F.Smolkin. Apatity: Izd-vo Kolskogo nauchnogo tsentra RAN, 2004. Part 1, p. 177; Part 2, p. 177 (in Russian). Чащин В.В., Баянова Т.Б., Савченко Е.Э. и др. Петрогенез и возраст пород Нижней платиноносной зоны Мончетундровского базитового массива, Кольский полуостров // Петрология. 2020. Vol. 28. № 2. С. 150-183. DOI: 10.31857/S0869590320020028 Chashchin V.V., Bayanova T.B., Savchenko Y.E. et al. Petrogenesis and Age of Rocks from the Lower Zone of the Monchetundra Mafic Platinum-Bearing Massif. Kola Peninsula. Petrology. 2020. Vol. 28. N 2, p. 151-182. DOI: 10.1134/S0869591120020022 Vetrin V.R. Composition and Structure of the Lower Crust of the Belomorian Mobile Belt, Baltic Shield // Petrology. 2006. Vol. 14. № 4. P. 390-412. DOI: 10.1134/S0869591106040047 Vetrin V.R. Composition and Structure of the Lower Crust of the Belomorian Mobile Belt. Baltic Shield. Petrology. 2006. Vol. 14. N 4, p. 390-412. DOI: 10.1134/S0869591106040047 Козлов Е.К. Естественные ряды пород никеленосных интрузий и их металлогения. Л.: Наука, 1973. 283 с. Kozlov E.K. Natural Rock Series of Nickel-Bearing Intrusions and Their Metallogeny. Leningrad: Nauka, 1973, p. 283 (in Russian). Юдин Б.А. Габбро-лабрадоритовая формация Кольского полуострова и ее металлогения. Л.: Наука, 1980. 169 с. Yudin B.A. Gabbro-Labradorite Formation of the Kola Peninsula and its Metallogeny. Leningrad: Nauka, 1980, p. 169 (in Russian). Bayanova T., Mitrofanov F., Serov P. et al. Layered PGE Paleoproterozoic (LIP) Intrusions in the N-E Part of the Fennoscandian Shield – isotope Nd-Sr and 3He/4He data, Summarizing U-Pb Ages (on Baddeleyite and Zircon), Sm-Nd Data (on Rock-Forming and Sulphide Minerals), Duration and Mineralization // Geochronology – Methods and Case Studies. Chapter 6. INTECH, 2014. P. 143-193. DOI: 10.5772/58835 Bayanova T., Mitrofanov F., Serov P. et al. Layered PGE Paleoproterozoic (LIP) Intrusions in the N-E Part of the Fennoscandian Shield – isotope Nd-Sr and 3He/4He data. Summarizing U-Pb Ages (on Baddeleyite and Zircon). Sm-Nd Data (on Rock-Forming and Sulphide Minerals). Duration and Mineralization. Geochronology – Methods and Case Studies. Chapter 6. INTECH. 2014, p. 143-193. DOI: 10.5772/58835 Смолькин В.Ф., Мокрушин А.В. Геохимия расслоенных интрузий палеопротерозоя Мончегорского рудного района, Кольский регион // Труды XVI Ферсмановской научной сессии ГИ КНЦ РАН, 7-10 апреля 2019, Апатиты, Россия. Апатиты: Изд-во Кольского научного центра РАН. 2019. № 16. С. 544-549. DOI: 10.31241/FNS.2019.16.111 Smolkin V.F., Mokrushin A.V. Geochemistry of Paleoproterozoic Layered Intrusions of the Monchegorsk Ore Region. Kola Region. Trudy XVI Fersmanovskoi nauchnoi sessii GI KNTs RAN. 7-10 aprelya 2019, Apatity. Rossiya. Apatity: Izd-vo Kol'skogo nauchnogo tsentra RAN, 2019. N 16, p. 544-549 (in Russian). DOI: 10.31241/FNS.2019.16.111 Чащин В.В., Баянова Т.Б. Сопчеозерское хромовое месторождение Мончеплутона: геохимия и U-Pb возраст // Труды XVIII Ферсмановской научной сессии ГИ КНЦ РАН, 5-6 апреля 2021, Апатиты, 2021. Апатиты: Изд-во ГИ КНЦ РАН. 2021. № 18. С. 403-408. Chashchin V.V., Bayanova T.B. Sopcheozero Chromium Deposit of the Monchepluton: Geochemistry and U-Pb Age. Trudy XVIII Fersmanovskoi nauchnoi sessii GI KNTs RAN. 5-6 aprelya 2021. Apatity. 2021. Apatity: Izd-vo GI KNTs RAN, 2021. N 18, p. 403-408 (in Russian). Amelin Yu.V., Heaman L.M., Semenov V.S. U-Pb geochronology of layered mafic intrusions in the eastern Baltic Shield: implications for the timing and duration of Paleoproterozoig continental rifting // Precambrian Research. 1995. Vol. 75. Iss. 1-2. P. 31-46. DOI: 10.1016/0301-9268(95)00015-W Amelin Yu.V., Heaman L.M., Semenov V.S. U-Pb geochronology of layered mafic intrusions in the eastern Baltic Shield: implications for the timing and duration of Paleoproterozoic continental rifting. Precambrian Research. 1995. Vol. 75. Iss. 1-2, p. 31-46. DOI: 10.1016/0301-9268(95)00015-W Karykowski B.T., Maier W.D., Groshev N.Y. Critical Controls on the Formation of Contact-Style PGE-Ni-Cu Mineralization: Evidence from the Paleoproterozoic Monchegorsk Complex, Kola Region, Russia // Economic Geology. 2018. Vol. 113. № 4. P. 911-935. DOI: 10.5382/econgeo.2018.4576 Karykowski B.T., Maier W.D., Groshev N.Y. Critical Controls on the Formation of Contact-Style PGE-Ni-Cu Mineralization: Evidence from the Paleoproterozoic Monchegorsk Complex. Kola Region. Russia. Economic Geology. 2018. Vol. 113. N 4, p. 911-935. DOI: 10.5382/econgeo.2018.4576 ШарковЕ.В., СмолькинВ.Ф., БеляцкийВ.Б. идр. Время формирования Мончетундровского разлома (Кольский полуостров) по данным Sm-Nd и Rb-Sr изотопных систематик метаморфических парагенезисов // Геохимия. 2006. № 4. С. 355-364. Sharkov E.V., Chistyakov A.V., Smolkin V.F. et al. Age of the Moncha Tundra Fault. Kola Peninsula: Evidence from the Sm-Nd and Rb-Sr Isotopic Systematics of Metamorphic Assemblages. Geochemistry International. 2006. Vol. 44. N 4, p. 317-326. DOI: 10.1134/S001670290604001X Krogh T.E. A low-contamination method for hydrothermal dissolution of zircon and extraction of U and Pb for isotopic age determinations // Geochimica et Cosmochimica Acta. 1973. Vol. 37. Iss. 3. P. 485-494. DOI: 10.1016/0016-7037(73)90213-5 Krogh T.E. A low-contamination method for hydrothermal dissolution of zircon and extraction of U and Pb for isotopic age determinations. Geochimica et Cosmochimica Acta. 1973. Vol. 37. Iss. 3, p. 485-494. DOI: 10.1016/0016-7037(73)90213-5 Ludwig K.R. ISOPLOT/Ex – A geochronological toolkit for Microsoft Excel, Version 2.05 // Berkeley Geochronology Center Special Publication. № 1a. 1999. 49 p. Ludwig K.R. ISOPLOT/Ex – A geochronological toolkit for Microsoft Excel. Version 2.05. Berkeley Geochronology Center Special Publication. N 1a. 1999, p. 49. Ludwig K.R. PBDAT - A Computer Program for Processing Pb-U-Th isotope Data. Version 1.22 // Open-file report 88-542. US Geological Survey. 1991. 38 p. Ludwig K.R. PBDAT – A Computer Program for Processing Pb-U-Th isotope Data. Version 1.22. Open-file report 88-542. US Geological Survey. 1991, p. 38. Steiger R.H., Jager E. Subcommission on geochronology: Convention on the use of decay constants in geo- and cosmochronology // Earth and Planetary Science Letters. 1977. Vol. 36. Iss. 3. P. 359-362. DOI: 10.1016/0012-821X(77)90060-7 Steiger R.H., Jager E. Subcommission on geochronology: Convention on the use of decay constants in geo- and cosmochronology. Earth and Planetary Science Letters. 1977. Vol. 36. Iss. 3, p. 359-362. DOI: 10.1016/0012-821X(77)90060-7 Stacey J.S., Kramers J.D. Approximation of terrestrial lead isotope evolution by a two-stage model// Earth and Planetary Science Letters. 1975. Vol. 26. Iss. 2. P. 207-221. DOI: 10.1016/0012-821X(75)90088-6 Stacey J.S., Kramers J.D. Approximation of terrestrial lead isotope evolution by a two-stage model. Earth and Planetary Science Letters. 1975. Vol. 26. Iss. 2, p. 207-221. DOI: 10.1016/0012-821X(75)90088-6 Raczek I., Jochum K.P., Hofmann A.W. Neodymium and strontium isotope data for USGS reference materials BCR-1, BCR-2, BHV O-1, BHVO-2, AGV-1, AGV-2, GSP-1, GSP-2 and Eight MPI-DING reference glasses // Geostandards and Geoanalytical Research. 2003. Vol. 27. P. 173-179. DOI: 10.1111/j.1751-908X.2003.tb00644.x Raczek I., Jochum K.P., Hofmann A.W. Neodymium and strontium isotope data for USGS reference materials BCR-1, BCR-2, BHV O-1, BHVO-2, AGV-1, AGV-2, GSP-1, GSP-2 and Eight MPI-DING reference glasses. Geostandards and Geoanalytical Research. 2003. Vol. 27, p. 173-179. DOI: 10.1111/j.1751-908X.2003.tb00644.x Tanaka T., Togashi S., Kamioka H. et al. JNdi-1: A neodymium isotopic reference in consistency with LaJolla neodymium// Chemical Geology. 2000. Vol. 168. P. 279-281. DOI: 10.1016/S0009-2541(00)00198-4 Tanaka T., Togashi S., Kamioka H. et al. JNdi-1: A neodymium isotopic reference in consistency with LaJolla neodymium. Chemical Geology. 2000. Vol. 168, p. 279-281. DOI: 10.1016/S0009-2541(00)00198-4 Bouvier A., Vervoort J.D., Patchett P.J. The Lu-Hf and Sm-Nd isotopic composition of CHUR: Constraints from unequilibrated chondrites and implications for the bulk composition of terrestrial planets // Earth and Planetary Science Letters. 2008. Vol. 273. Iss. 1-2. P. 48-57. DOI: 10.1016/j.epsl.2008.06.010 Bouvier A., Vervoort J.D., Patchett P.J. The Lu-Hf and Sm-Nd isotopic composition of CHUR: Constraints from unequilibrated chondrites and implications for the bulk composition of terrestrial planets. Earth and Planetary Science Letters. 2008. Vol. 273. Iss. 1-2, p. 48-57. DOI: 10.1016/j.epsl.2008.06.010 Salters U.J.M., Stracke A. Composition of the depleted mantle // Geochemistry, Geophysics, Geosystems. 2004. Vol. 5. Iss.5. P.1-27. DOI: 10.1029/2003GC000597 Salters U.J.M., Stracke A. Composition of the depleted mantle. Geochemistry. Geophysics. Geosystems. 2004. Vol. 5. Iss. 5, p. 1-27. DOI: 10.1029/2003GC000597 Goldstein S.J., Jacobsen S.B. Nd and Sr isotopic systematics of river water suspended material: implications for crustal evolution Steven // Earth and Planetary Science Letters. 1988. Vol. 87. Iss. 3. P. 249-265. DOI: 10.1016/0012-821X(88)90013-1 Goldstein S.J., Jacobsen S.B. Nd and Sr isotopic systematics of river water suspended material: implications for crustal evolution Steven. Earth and Planetary Science Letters. 1988. Vol. 87. Iss. 3, p. 249-265. DOI: 10.1016/0012-821X(88)90013-1 McDonough W.F., Sun S.S. The composition of the Earth // Chemical Geology. 1995. Vol. 120. Iss. 3-4. P. 222-253. DOI: 10.1016/0009-2541(94)00140-4 McDonough W.F., Sun S.S. The composition of the Earth. Chemical Geology. 1995. Vol. 120. Iss. 3-4, p. 222-253. DOI: 10.1016/0009-2541(94)00140-4 Евсеева К.А., Красивская И.С., Чистяков А.В., Шарков Е.В. Раннепротерозойские бонинитоподобные вулканиты Ветреного пояса Балтийского щита, Россия // Литосфера. № 3. С. 110-126. Evseeva K.A., Krassivskaya I.S., Chistykov A.V., Sharkov E.V. The Early Paleoproterozic Boninite-Like Volcanics from the Vetreny Belt. Southeastern Baltic Shield. Russia. Lithosphere (Russia). 2004. Vol. 3, p. 110-126 (in Russian). Mezhelovskaya, S.V., Korsakov, A.K., Mezhelovskii, A.D., Bibikova, E.V. Age range of formation of sedimentary-volcanogenic complex of the Vetreny Belt (the southeast of the Baltic Shield) // Stratigraphy and Geological Correlation. 2020. Vol. 24. P. 105-117. DOI: 10.1134/S0869593816020040 Mezhelovskaya S.V., Korsakov A.K., Mezhelovskii A.D., Bibikova E.V. Age range of formation of sedimentary-volcanogenic complex of the Vetreny Belt (the southeast of the Baltic Shield). Stratigraphy and Geological Correlation. 2020. Vol. 24, p. 105-117. DOI: 10.1134/S0869593816020040 Amelin Yu.V., Semenov V.S. Nd and Sr isotope geochemistry of mafic layered intrusions in the eastern Baltic Shield: implications for the evolution of Paleoproterozoic continental mafic magmas // Contributions to Mineralogy and Petrology. 1996. Vol. 124. P. 255- DOI: 10.1007/s004100050190 Amelin Yu.V., Semenov V.S. Nd and Sr isotope geochemistry of mafic layered intrusions in the eastern Baltic Shield: implications for the evolution of Paleoproterozoic continental mafic magmas. Contributions to Mineralogy and Petrology. 1996. Vol. 124, p. 255-272. DOI: 10.1007/s004100050190 Serov P.A. Paleoproterozoic Pt-Pd Fedorovo-Pansky andCu-Ni-Cr Monchegorsk Ore Complexes: Age, Metamorphism, and Crustal Contamination According to Sm-Nd Data // Minerals. Vol. 11. Iss. 12. № 1410. DOI: 10.3390/min11121410 Serov P.A. Paleoproterozoic Pt-Pd Fedorovo-Pansky and Cu-Ni-Cr Monchegorsk Ore Complexes: Age, Metamorphism, and Crustal Contamination According to Sm-Nd Data. Minerals. 2021. Vol. 11. Iss. 12. N 1410. DOI: 10.3390/min11121410 Смолькин В.Ф., Кременецкий А.А., Ветрин В.Р. Геолого-геохимическая модель формирования палеопротерозойских (2.5-2.4 млрд лет) рудно-магматических систем Балтийского щита // Отечественная геология. 2009. № 3. С. 54-62. Smolkin V.F., Kremenetskii A.A., Vetrin V.R. Geological and Geochemical Model of Emplacement of Paleoproterozoic (2.5-2.4 Ga) Ore Magmatic Systems of the Baltic Shield. Otechestvennaya geologiya. 2009. N 3, p. 54-62 (in Russian).