Субдукция, коллизия и плюмы в эпоху позднепалеозойского магматизма Магнитогорской зоны Южного Урала

Объект исследований. В работе дана систематизация позднепалеозойских магматических образований Магнитогорской зоны Южного Урала в процессе последовательного причленения Магнитогорской палеодуги к краю Восточно-Европейского континента (ВЕК), с формированием в фамене и карбоне активной континентальной окраины (АКО) Южно-Уральского аккреционно-коллизионного пояса.

Материалы и методы. Проведено обобщение опубликованных и фондовых материалов, характеризующих магматизм и рудоносность Магнитогорской зоны в девон-карбон-пермское время, выполнены дополнительные исследования химического состава пород (XRF, ISP-MS), характеризующих процессы аккреции, субдукции и плюмовой активности, распределение в них микроэлементов, изучен состав породообразующих и акцессорных минералов (EPMA).

Результаты. Установлено, что Южно-Уральский аккреционно-коллизионный пояс начал формироваться в заключительную фазу развития Магнитогорской островной дуги (МОД) в процессе ее коллизии с краем ВЕК с образованием в фамене и карбоне активной континентальной окраины. Продукты позднеостроводужного вулканизма представлены порфиритовой формацией, а в восточном обрамлении дуги - субщелочной монцонит-шошонит-латитовой вулкано-интрузивной ассоциацией пород с промежуточными характеристиками между надсубдукционными и внутриплитными образованиями. Синхронно этому в задуговой обстановке формировались вулканиты пикритов и меймечитов - производные мантийного плюма. В процессе смены тектоно-магматического режима с островодужного на окраинно-континентальный формируются мантийные серии внутриплитного типа. В этот период происходит подъем горячих астеносферных диапиров (плюмов) к основанию новообразованной (аккретированной) окраинно-континентальной литосферы. Наряду с магматическими ассоциациями внутриплитного типа и сериями пород с надсубдукционными и промежуточными геохимическими характеристиками для этой геодинамической обстановки на Южном Урале свойственны и значительные объемы мантийно-коровых гранитоидов габбро-тоналит-гранодиорит-гранитного (ГТГГ) типа. Формирование ГТГГ-батолитов происходило при многократном проявлении нижнекорового анатексиса в возрастном интервале 365-290 млн лет. В целом своеобразие геологической истории Магнитогорской зоны в девоне и карбоне, особенности образовавшихся здесь магматических комплексов различной геодинамической принадлежности, состава и генезиса делают эту зону чрезвычайно интересным и важным объектом для изучения процессов плюм-литосферного и мантийно-корового взаимодействия.

1. Артюшкова О.В. (2014) Девонские конодонты из вулканогенно-кремнистых отложений Магнитогорской мегазоны Южного Урала. Уфа: Дизайн Пресс, 152 с.

2. Богатиков О.А., Махоткин И.Д., Кононова В.А. (1985) Лампроиты и их место в систематике высокомагнезиальных калиевых пород. Изв. АН СССР. Сер. геол., (1), 3-10.

3. Бочкарев В.В, Язева Р.Г. (2000) Субщелочной магматизм Урала. Екатеринбург: УрО РАН, 256 с.

4. Геологическая карта Урала масштаба 1 : 500 000, лист N-40, 41. Ред. И.Д. Соболев (1979).

5. Иванов К.С. (1998) Главный Уральский глубинный разлом как палеозона субдукции Заварицкого-Беньофа: тектоника и петрогенезис важнейших породных комплексов. Проблемы петрогенезиса и рудообразования. Екатеринбург: УрО РАН, 75-78.

6. Каллистов Г.М. (2011) Петрология гранитоидов Челябинского массива. Автореф. Дис. … канд. геол.-мин. наук. Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, 23 с.

7. Маслов В.А., Яркова А.В., Артюшкова О.В., Мосейчук В.В., Кузнецов Г.П., Кашина Л.В., Нурмухаметов Э.М. (1997) Корреляция вулканогенных комплексов Магнитогорской мегазоны. Магматизм, метаморфизм и глубинное строение Урала. Тез. докл. IV Уральск. петрограф. совещ. Екатеринбург, ч. 2, 31-33.

8. Мосейчук В.М., Яркова А.В., Михайлов И.Г. (2000) Отчет о геологическом доизучении масштаба 1 : 200 000 листов N-40-XXIV, XXX (новая серия). Магнитогорская площадь. Кн. 1. Челябинск, ТГФ.

9. Мосейчук В.М., Яркова А.В., Поплавская Л.В. (1990) Отчет о геологическом доизучении масштаба 1 : 25 000, среднемасштабном глубинном геологическом картировании и общих поисках железных руд на Магнитогорской площади, выполненных Геолого-геофизической партией в 1985-90 гг. Листы N-40-95-A-a,б,в. Т. 1-9. Челябинск, ТГФ.

10. Осипова Т.А., Тевелев Ал.В., Попов В.С., Беляцкий Б.В. (2008) Sm-Nd и Rb-Sr возраст габброидных пород в Джабыкском батолите (Южный Урал). Докл. АН, 418(5), 670-675.

11. Пазухин В.Н., Артюшкова О.В. (1989) Биостратиграфия девонских и каменноугольных отложений Магнитогорского рудного поля по фауне конодонтов. Отчет по хоздоговорной теме: Стратиграфическое расчленение и палеонтологическое обоснование по фауне конодонтов, фораминифер, остракод разрезов девона и карбона Челябинской области за 1987-89 гг. Т. 1. Уфа, Фонды Института геологии БНЦ УрО РАН.

12. Попов В.С., Тевелев Ал.В., Беляцкий Б.В., Богатов В.И., Петрова А.Ю., Журавлев Д.З., Осипова Т.А. (2003) Изотопный состав Nd и Sr в гранитах Урала как показатель взаимодействия кора-мантия. Записки ВМО, CXXXII(3), 16-38.

13. Прибавкин С.В. (2017) Лампроиты Южного Урала: проблемы номенклатуры, возраста, геодинамической интерпретации. Литосфера, (1), 53-67.

14. Пужаков Б.А., Савельев В.П., Кузнецов Н.С., Шох В.Д. (2013) Государственная геологическая карта Российской Федерации. Масштаб 1 : 1 000 000 (третье поколение). Серия Уральская. Лист N-41-Челябинск. Объяснительная записка. СПб.: Картографическая фабрика ВСЕГЕИ, 415 с.

15. Пучков В.Н. (2010) Геология Урала и Приуралья (актуальные вопросы стратиграфии, тектоники, геодинамики и металлогении). Уфа: ДизайнПолиграфСервис, 280 с.

16. Пучков В.Н. (2018) Плюм-зависимый гранит-риолитовый магматизм. Литосфера, 18(5), 692-706.

17. Рахимов И.Р., Салихов Д.Н., Пучков В.Н., Ронкин Ю.Л., Холоднов В.В. (2014) Башкирский Sr-Nd возраст завершающей стадии коллизионного магматизма Западно-Магнитогорской зоны Южного Урала. Докл. АН, 457(4), 445-450.

18. Салихов Д.Н., Митрофанов В.А. (1994) Интрузивный магматизм верхнего девона-нижнего карбона Магнитогорского мегасинклинория (Южный Урал). Уфа: УНЦ РАН, 142 с.

19. Салихов Д.Н., Мосейчук В.М., Холоднов В.В., Рахимов И.Р. (2014) Каменноугольный вулкано-интрузивный магматизм Магнитогорско-Богдановского грабена в свете новых геолого-геохимических данных. Литосфера, (5), 33-55.

20. Салихов Д.Н., Холоднов В.В., Осипова Т.А., Рахимов И.Р. (2016) Магматизм и оруденение (карбон-пермь) в эволюции аккреционно-коллизионного складчатого пояса Южного Урала. Литосфера, (5), 35-57.

21. Салихов Д.Н., Яркова А.В. (1992) Нижнекаменноугольный вулканизм Магнитогорского мегасинклинория. Уфа: УрО РАН, 138 с.

22. Сурин Т.Н. (1997) Петролого-минералогические исследования магматитов Восточно-Магнитогорского пояса (Южный Урал). Миасс: Геотур, 309 с.

23. Сурин Т.Н. (1999) Триасовые лампроитоиды и лампрофиры (Калымбаевский комплекс) Восточно-Магнитогорской зоны Южного Урала: минералогия, геохимия, петрогенез. Уфа: ИГ УНЦ РАН, 127 с.

24. Тевелев А.В., Кошелева И.А. (2002) Геологическое строение и история развития Южного Урала (Восточно-Уральское поднятие и Зауралье). М.: Изд-во МГУ, 2002. 123 с.

25. Тевелев А.В., Кошелева И. А., Попов В.С., Кузнецов И.Е., Осипова Т.А, Правикова Н.В., Густова А.С. (2006) Палеозоиды зоны сочленения Восточного Урала и Зауралья. Тр. лаборатории геологии складчатых поясов. Вып. 4. М., 293 с.

26. Ферштатер Г.Б. (2013) Палеозойский интрузивный магматизм Среднего и Южного Урала. Екатеринбург: РИО УрО РАН, 368 с.

27. Ферштатер Г.Б., Бородина Н.С. (1975) Петрология магматических гранитоидов (на примере Урала). М.: Наука, 287 с.

28. Ферштатер Г.Б., Малахова Л.В., Бородина Н.С., Рапопорт М.С., Смирнов В.Н. (1984) Эвгеосинклинальные габбро-гранитные серии. М.: Наука, 264 с.

29. Ферштатер Г.Б., Холоднов В.В, Прибавкин С.В., Бородина Н.С., Бочарникова Т.Д. (2005) Рифтогенный магматизм и оруденение Южного Урала. Геол. рудн. месторожд., 47(5), 421-443.

30. Холоднов В.В., Бочарникова Т.Д. (2007) Режим галогенов и эволюция крупных железоносных рудно-магматических центров в условиях надсубдукционного рифтогенеза (Магнитогорская мегазона, Ю. Урал). Эндогенное оруденение в подвижных поясах. ХIII Чтения пам. А.Н. Заварицкого. Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, 79-83.

31. Холоднов В. В., Бочарникова Т.Д., Шагалов Е.С., Коновалова Е.В. (2012) Элементы-минерализаторы (галогены и сера) в гранитоидном магматизме и рудогенезе, их эволюция на этапах смены геодинамических режимов: Магнитогорская мегазона в позднем девоне и карбоне. Геодинамика, рудные месторождения и глубинное строение литосферы. Мат-лы Всерос. науч. конф. с междунар. участием. XV Чтения пам. А.Н. Заварицкого. Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, 269-272.

32. Холоднов В.В., Бушляков И.Н. (2002) Галогены в эндогенном рудообразовании. Екатеринбург: УрО РАН, 392 с.

33. Холоднов В.В., Крук Н.Н., Петров Г.А., Шагалов Е.С. (2016) Гранитоидный магматизм и рудоносность Урала и Горного Алтая как отражение особенностей формирования и эволюции континентальной коры. Корреляция алтаид и уралид: магматизм, метаморфизм, стратиграфия, геохронология, геодинамика и металлогения. Мат-лы Третьей Междунар. науч. конф. Новосибирск: Ин-т геологии и минералогии СО РАН, 198-200.

34. Холоднов В.В., Салихов Д.Н., Шагалов Е.С., Коновалова Е.В., Рахимов И.Р. (2015) Роль галогенов и серы в апатитах при оценке потенциальной рудоносности позднепалеозойских габброидов Западно-Магнитогорской зоны (Ю. Урал) на Cu-Ni, Fe-Ti и Au оруденение. Минералогия, (3), 45-61.

35. Холоднов В.В., Ферштатер Г.Б., Шагалов Е.С., Шардакова Г.Ю. (2017) Рифейский магматизм и рудообразование, предшествующие раскрытию Уральского палеоокеана (западный склон Южного Урала) Литосфера, (2), 5-27.

36. Холоднов В.В., Шагалов Е.С., Бородина Н.С. (2009) Гранитоидный магматизм северной части Магнитогорской мегазоны: петрогенезис, геохимическая и металлогеническая эволюция (Au, Mo, W и др.). Вестн. Урал. отдел. Российского минералог. общества, (6). Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, 3-29.

37. Холоднов В.В., Шагалов Е.С., Каллистов Г.А., Коновалова Е.В. (2017) Минералогические и геохимические признаки связи интрузивных и дайковых образований Ахуновского и Карагайского гранитных массивов (Южный Урал). Ежегодник-2016. Тр. ИГГ УрО РАН. Вып. 164, 183-190.

38. Холоднов В.В., Шагалов Е.С., Коновалова Е.В., Замятин Д.А., Салихов Д. Н. (2013) Флюидные элементы-минерализаторы (галогены и сера) в эволюции состава и потенциальной рудоносности крупного Ахуново-Петропавловского ареала орогенного гранитоидного магматизма на севере Магнитогорской мегазоны. Ежегодник-2012. Тр. ИГГ УрО РАН. Вып. 160, 167-175.

39. Шарыгин В.В. (1997) Физико-химические особенности кристаллизации лампроитов по данным изучения включений в минералах. Дис. … канд. геол.-мин. наук. Новосибирск: ИМП СО РАН, 48 с.

40. Шинкарев Н.Ф., Иванников В.В. (1993) Физико-химическая петрология изверженных пород. Л.: Недра, 271 с.

41. Штейнберг А.Д., Сурин Т.Н., Абдулин Р.З. (1990) Отчет о геологическом доизучении поверхности палеозойского фундамента масштаба 1 : 25 000, среднемасштабном объемном геологическом картировании и общих поисках медноколчеданных руд на Орловской площади в пределах трапеций N-40-71-Г, N-40-83-Б, проведенных Орловским геологосъемочным отрядом в 1985-1990 гг. Т. 1-7. Челябинск, ТГФ.

42. Язева Р.Г., Бочкарев В.В. (1998) Геология и геодинамика Южного Урала (опыт геодинамического картирования). Екатеринбург, 203 с.

43. Bea F., Fershtater G.B., Montero P., Smirnov V.N., Molina J.F. (2005) Deformation-driven differentiation of granitic magma: The Stepninsk pluton of the Uralides, Russia. Lithos, (81), 209-233.

44. Mitchell R.H., Bergman S.C. (1991) Petrology of lamproites. N.Y.: Plenum Publ. Co., 447 p.

45. Ernst R. (2014) Large Igneous Provinces. Cambridge University Press, 653 p.