Palaeoisland-arc nature of hyperbasites from the Alambay ophiolite zone of Salair (northwest Central Asian orogenic belt) according to the study Cr-spinels composition | Geosphere Research. 2025. № 3. DOI: 10.17223/25421379/36/6

Palaeoisland-arc nature of hyperbasites from the Alambay ophiolite zone of Salair (northwest Central Asian orogenic belt) according to the study Cr-spinels composition

Ophiolite zones are sources of information about the oceanic stage of orogen formation. The chemical composition of accessory Cr-spinels from ophiolite ultrabasites is used as one of the tools for paleotectonic reconstruction. This paper presents the results of electron probe microanalysis on the JXA-8100 JEOL microanalyzer of the composition of chrome-spinelides from the serpentinized hyperbasites of the southern and northern areas of Alambai ophiolite zone (AOZ) of Salair ridge. AOZ is composed of paleosubduction zone formations, spatially and genetically related to the Cambrian island-arc volcanic rocks. Cr-spinel from Belininsky massif of the southern AOZ area is characterized by increased values of chromium content (Cr# = 75-92 %) and magnesium content (Mg# = 32-55 %), which is typical for highly depleted lithospheric mantle under island arcs. Classification diagrams which are used for paleotectonic reconstructions show that the compositions of Cr-spinel of Belinin massif lie within the fields of “island arcs,” “forearc,” or “boninite.” Chrome spinel from the northern area of AOZ, which includes the Upper Alambay and Togul-Sungai massifs, forms two populations of grains. A population of grains with a high titanium content (>1 %), corresponds to mantle rocks from zones of plume intraplate magmatism and was obtained only from the alluvial deposits of the Stepnoy Alambay River, below a block of basalts with OIB geochemical characteristics. The main population, represented by high-chromium, low-titanium grains, is typical for both Upper Alambay and Togul-Sungai massifs (Cr# = 52-88 %, Mg# = 35-68 %). Cr-spinel of this population is also typical for ultramafic rocks in suprasubduction settings (deep-sea trench, forearc block, island arc). The ultrabasites of AOZ are fragments of the lithospheric mantle of the Salair segment of the Altai-Kuznetsk island arc system; their formation occurred at the stage of the formation of the subduction zone and island arc, as evidenced by the composition of Cr-spinel typical for boninite series and by modern tectonic models [Stern et al., 2012], whilst exhumation into an accretionary prism was the result of the collision of the island-arc system with the Alambay paleoseamount. The suprasubduction nature of the ultramafic rocks of AOZ indicates the possibility of discovering platinum group metal deposits associated with the massifs of the zone. Contribution of the authors: the authors contributed equally to this article. The authors declare no conflicts of interests

Download file

Counter downloads: 6

Keywords

ophiolites, Salair, Cr-spinel, island arcs, subduction, Cr content, Mg content, ultramafic rocks

Authors

Name	Organization	E-mail
Kotlyarov Alexey V.	V.S. Sobolev Institute of Geology and Mineralogy, SB RAS	kotlyarov@igm.nsc.ru
Zhimulev Fedor I.	V.S. Sobolev Institute of Geology and Mineralogy, SB RAS	zhimulev@igm.nsc.ru
Khuurak Aganak A.	V.S. Sobolev Institute of Geology and Mineralogy, SB RAS	khuurakaa@igm.nsc.ru
Fidler Marina A.	V.S. Sobolev Institute of Geology and Mineralogy, SB RAS	fidler@igm.nsc.ru
Bekhterev Nikita A.	V.S. Sobolev Institute of Geology and Mineralogy, SB RAS	n.bekhterev@g.nsu.ru

Всего: 5

References

Бабин Г.А., Гусев Н.И., Юрьев А.А., Уваров А.Н., Дубский В.С. и др. Государственная геологическая карта Российской федерации. Масштаб 1 : 1 000 000 (третье поколение). Серия Алтае-Саянская. Лист N-45 - Новокузнецк. Объяснительная записка. СПб. : Картографическая фабрика ВСЕГЕИ, 2007. 665 с.

Ветрова Н.И., Ветров Е.В., Летникова Е.Ф. Петрологическая модель формирования кислых вулканитов печеркинской свиты (северо-западная часть Салаирского кряжа) // Вестник Санкт-Петербургского университета. Науки о Земле. 2022. Т. 67, № 4.

Горнова М.А Геохимия и петрология надсубдукционных перидотитов : дис. ... д-ра геол.-минерал. наук. 2011.

Гусев А.И., Кукоева М.А. Платина и платиоиды в офиолитах Салаира, Алтая и Горной Шории // Успехи современного естествознания. 2011. Т. 11. С. 20-24.

Долгушин С.С., Жабин В.В., Лоскутов И.Ю., Садур О.Г. Перспективы создания базы хромового сырья Сибири. Новосибирск : СНИИГиМС, 2019. 239 с.

Жимулев Ф.И., Котляров А.В., Травин А.В., Фидлер М.А., Хуурак А. А. Шалапский меланж Аламбайской офиолитовой зоны Салаира (северо-запад Центрально-Азиатского складчатого пояса), геологическое строение и особенности состава амфиболитов и зеленокаменных базальтов // Геодинамика и тектонофизика. 2024. Т. 15, № 3. С. 757. doi: 10.5800/GT-2024-15-3-0757.

Зоненшайн Л.П. Тектоника литосферных плит территории СССР. М. : Недра, 1990. 328 c.

Коновалова Н.А., Прусевич О.Г. Дунит-гарцбургитовые массивы Кузнецкого Алатау и Салаира (Геологические особенности, условия формирования, хромитоносность). Новосибирск, 1977. 166 с.

Лоскутов И.Ю. Альпинотипные гипербазиты Центрального Салаира : дис. ... канд. геол.-минерал. наук. 1993.

Павлов Н.В. Химический состав хромшпинелидов в связи с петрографическим составом пород ультраосновных интрузивов. 1949. 88 с.

Паланджан С. А. Типизация мантийных перидотитов по геодинамическим обстановкам формирования. Магадан : СВКНИИ ДВО РАН, 1992. 104 с.

Пинус Г.В., Кузнецов В.А., Волохов И.М. Гипербазиты Алтае-Саянской складчатой области. М. : Госгеолтехиздат, 1958. 295 с.

Савельев Д.Е. Состав акцессорных хромшпинелидов из ультрабазитов Южного Урала как отражение геодинамической обстановки формирования массивов // Вестник Пермского университета. Геология. 2013. Т. 1, № 18. С. 17-25.

Савельев Д.И., Сначев В.И., Савельева Е.Н., Бажин Е.А. Геология, петрогеохимия и хромитоносность габбро-гипербазитовых массивов Южного Урала. Уфа : ДизайнПолиграфСервис, 2008. 320 с.

Савельева Г.Н. Габбро-ультрабазитовые комплексы офиолитов Урала и их аналоги в современной океанической коре. М. : Наука. 1987. 246 с.

Симонов В. А. Петрогенезис офиолитов (термобарогеохимические исследования). Новосибирск : ОИГГМ СО РАН, 1993. 247 с.

Симонов В.А., Котляров А.В., Куликова А.В. Условия формирования палеоокеанических комплексов Алтае-Саянской складчатой области/ Новосибирск : Сибирское отделение РАН, 2024. 309 с. doi: 10.53954/9785605099505.

Токарев В.Н., Куртигешев В. С., Ефремова Н.М. Государственная геологическая карта Российской Федерации. Масштаб 1 : 200 000 (издание второе). Серия Кузбасская. Лист N-45-XXVI (Целинное): объяснительная записка. М. : Московский филиал ФГБУ «ВСЕГЕИ», 2019a. 233 с.

Токарев В.Н., Шатилова Г.А., Котик О.П. Государственная геологическая карта Российской Федерации масштаба 1:200000. Издание второе. Серия Кузбасская. Лист N-45-XIV (Гурьевск). Объяснительная записка. СПб. : Картографическая фабрика ВСЕГЕИ, 2002. 188 с.

Токарев В.Н., Юрьев А.А., Косякова Л.Н., Глаас Г.А Государственная геологическая карта Российской Федерации. Масштаб 1 : 200 000. Издание второе. Серия Кузбасская. Лист N-45-XXI (Прокопьевск): объяснительная записка. СПб. : Картографическая фабрика ВСЕГЕИ, 2019b. 210 с.

Фомичев В.Д., Алексеева Л.Э. Геологический очерк Салаира. М. : Госгеолтехиздат, 1961. 218 с.

Шокальский С.П., Бабин Г.А., Владимиров А.Г., Борисов С.М., Гусев Н.И., Токарев В.Н., Зыбин В.А., Дубский В. С., Мурзин О.В., Кривчиков В.А., Крук Н.Н., Руднев С.Н., Федосеев Г. С., Титов А.В. и др. Корреляция магматических и метаморфических комплексов западной части Алтае-Саянской складчатой области. Новосибирск : Изд-во СО РАН, филиал «Гео», 2000. 188 с.

Arai S. Chemistry of dromian spinel in ѵоісапіс rods as a potential guide to magma chemistry // Mineral Mag. 1992. V. 56. P. 173-184.

Arai S. Charaderization of spinel peridotites by olivine-spinel compositional relationships: Review and interpretation // Chemkal Geology. 1994. V. 113. P. 191-204.

Barnes S.J., Roeder P.L. The Range of Spinel Compositions in Terrestrial Mafic and Ultramafic Rocks // Journal of Petrology. 2001. V. 42, No. 12. С. 2279-2302. doi: 10.1093/petrology/42.12.2279.

Berzin N.A., Coleman R., Dobretsov N.L., Zonenshain L.P., Xiao X., Chang E.Z. Geodynamk map of the western part of the paleo-Asian ocean // Russian Geology and Geophysks. 1994. V. 35. P. 8-28.

Bonatti E., Michael P.J. Mantle peridotites from continental rifts to ocean basins to subdudion zones // Earth and Planetary Science Letters. 1989. V. 91, No. 3-4. P. 297-311. doi: 10.1016/0012-821X(89)90005-8.

Hision and role in the evolution of an accretionary wedge: The Kurai zone of Gorny Altai // Russian Geology and Geophysks. 1996. V. 37. P. 74-84.

Chen M., Zheng J., Dai H.-K., Xiong Q., Sun M., Buslov M.M., Zhou X., Liu J. Boninitic melt percolation makes depleted mantle wedges rid in silka // Geology. 2023. V. 51, No. 8. P. 791-795. doi: 10.1130/G51050.1.

Condie K.C., Stern R.J. Ophiolites: Identification and tectonic significance in space and time // Geoscience Frontiers. 2023. V. 14, No. 6. P. 101680.

Dick H.J.N., Bullen T. Chromian spinel as a petrogenetk indkator in abyssal and alpine-type peridotites and spatially assodated lavas // Contributions to Mineralogy and Petrology. 1984. V. 86. P. 54-76.

Dobretsov N.L., Buslov M.M., Yu U. Fragments of oceanic islands in accretion-collision areas of Gorny Altai and Salair, southern Siberia, Russia: early stages of continental crustal growth of the Siberian continent in Vendian-Early Cambrian time // Journal of Asian Earth Sciences. 2004. V. 23, No. P. 673-690. doi: 10.1016/S1367-9120(03)00132-9.

Flower M.F.J. Ophiolites, historical contingency, and the Wilson cycle // Ophiolite Concept Evol. Geol. Thought. 2003. V. 373. Boulder, Colorado : The Geological Society of America. P. 111-135. doi: 10.1130/0-8137-2373-6.111.

Kamenetsky V.S., Crawford A.J., Meffre S. Factors controlling chemistry of magmatic spinel: an empirical study of associated olivine, Cr-spinel and melt inclusions from primitive rocks // Journal of Petrology. 2001. V. 42, No. 4. P. 655-671.

Lee Y.l Geotectonic significance of detrital chromian spinel: a review // Geosciences Journal. 1999. V. 3, No. 1. P. 23-29. doi: 10.1007/BF02910231.

Muntener O., Hermann J., Tromsdorff V. Cooling history and exhumation of lower-crustal granulite and upper mantle (Malenco, Eastern Central Alps) // Journal of Petrology. 2000. V. 41 (2). P. 175-200.

Parkinson I.J., Pearce J.A. Peridotites from the Izu-Bonin-Mariana forearc (ODP leg 125): evidence for mantle melting and melt-mantle interaction in the supra-subduction zone setting // Journal of Petrology. 1998. V. 39. P. 1577-1618.

Pearce J.A., Barker P.F., Edwards S.J., Parkinson I.J., Leat P.T. Geochemistry and tectonic significance of peridotites from the South Sandwich arc-basin system, South Atlantic // Contributions to Mineralogy and Petrology. 2000. V. 139, No. 1. P. 36-53. doi: 10.1007/s004100050572.

Prichard H.M., Brough C.P. Potential of ophiolite complexes to host PGE deposits // New Dev. Magmat. Ni-Cu PGE Depos. Geological publishing house. ed. Beijing. 2009. P. 277-290.

Safonova I.Yu., Buslov M.M., Iwata K., Kokh D.A. Fragments of Vendian-Early Carboniferous Oceanic Crust of the Paleo-Asian Ocean in Foldbelts of the Altai-Sayan Region of Central Asia: Geochemistry, Biostratigraphy and Structural Setting // Gondwana Research. 2004. V. 7, No. 3. P. 771-790. doi: 10.1016/S1342-937X(05)71063-7.

Simonov V., Vasil’ev Yu.R., Kotlyarov A., Nikolenko E., Alifirova T., Sharygin V., Aulbach S. Physicochemical Parameters of Ultrabasic Magmatic Systems of the Northeastern Siberian Platform (Data on Melt Inclusions in Chromian Spinel) // Russian Geology and Geophysics. 2022. V. 63. P. 1354-1373. doi: 10.2113/RGG20204313.

Simonov V.A., Dobretsov N.L., Buslov M.M. Boninite series in structures of the Paleo-Asian ocean // Russian Geology and Geophysics. 1994. V. 35, No. 7-8. P. 182-199.

Simonov V.A., Kulikova A.V., Kotlyarov A.V., Kolotilina T.B. Paleogeodynamics of magmatic and metamorphic processes of formation of ultramafic rocks of Chagan-Uzun massif (ophiolites of Gorny Altai) // Geodynamics & Tectonophysics. 2021. V. 12, No. 4. P. 826-850. doi: 10.5800/GT-2021-12-4-0557.

Simonov V.A., Puchkov V.N., Prikhod’ko V.S., Stupakov S.I., Kotlyarov A.V., Karmanov N.S., Stepanov A.S. Physicochemical conditions of crystallization of dunites of the Nizhnii Tagil Pt-bearing massif (Middle Urals) // Russian Geology and Geophysics. 2016. V. 57, No. 6. P. 868-890.

Sklyarov E.V., Lavrenchuk A.V., Fedorovsky V.S., Pushkarev E.V., Semenova D.V., Starikova A.E. Dismembered Ophiolite of the Olkhon Composite Terrane (Baikal, Russia): Petrology and Emplacement // Minerals. 2020. V. 10, No. 4. P. 305. doi: 10.3390/min10040305.

Stern R.J., Reagan M., Ishizuka O., Ohara Y., Whattam S. To understand subduction initiation, study forearc crust: To understand forearc crust, study ophiolites // Lithosphere. 2012. V. 4, No. 6. P. 469-483.

Vetrova N.l, Vetrov E.V., Letnikova E.F., Soloshenko N.G. Age of the Kinterep formation of the Northwestern Salair: chemostratigraphy and U-Pb zircon dating // Geodynamics & Tectonophysics. 2022. doi: 10.5800/GT-2022-13-2s-0597.

Zhimulev F.l, Pospeeva E.V., Novikov I.S., Potapov V.V. Deep structure of the Salair fold-nappe terrane (NW CAOB) according to magnetotelluric sounding // Geodynamics & Tectonophysics. 2021. V. 12, No. 1. P. 125-138. doi: 10.5800/GT-2021-12-1-0517.

Zhimulev F.I., Pospeeva E.V., Potapov V.V., Novikov I.S., Kotlyarov A.V. Salair-Gornaya Shoria Junction (Northwestern Central Asian Orogenic Belt): Deep Structure and Tectonics from Magnetotelluric Data // Russian Geology and Geophysics. 2023. V. 64, No. 5. P. 558-570. doi: 10.2113/RGG20224479.