Systematization of u-pb zircon ages of granitoids from the copper porphyry deposits on the urals

There is a generalization of U-Pb age of zircons from the copper-porphyry deposits of the eastern slope of the Urals. Approved reserves of the largest ones are about 1.4-1.8 Mt of Cu (at an average content of 0.4-0.6 wt % of Cu). Porphyry mineralization is confined to the small massifs of quartz-diorite composition, localized exclusively within sub-meridional volcanic areas of island-type separated by sialic zones. U-Pb ages were determined by LA ICP-MS, Goethe University Frankfurt (Germany), by SHRIMP-II, VSEGEI (St.Petersburg, Russia) and by SHRIMP-IIe/mc, IBERSIMS, Granada University (Spain). In the South Urals lateral section from east to west (approximately 160 km) the age of some quartz diorite porphyry deposits decreased from D_1-2 (390 and 380 Ma, the Gumeshky and small Voznesensk deposits in Tagilo-Magnitogorsk Megazone) to D₂-C₁¹ (362 and 356 Ma, major Mikheyevsk deposit Tarutinsk deposit in the eastern part of the East-Ural volcanic megazone) and C₁² (336 and 335 Ma, Benkalinsk, Zhaltyrkol’sk deposits in Valeryanovka zone). In addition, in the western part of the East-Ural volcanic megazone (in Uvelka allochthonous tectonic structure) there are S_1-2 ore-bearing porphyry quartz-diorite massifs. They include the large industrial Tomino-Bereznyaki ore cluster with epithermal and porphyry mineralization (427-429 Ma) and of Zelenodolsk porphyric deposit (418 Ma) located at the distance of 25 km to the South. In indicated direction, ore specificity also changеs: Cu-(Au)- and Au-Cu-porphyric deposits are replaced by Cu-(Au, Mo)-porphyric ones. Within the Magnitogorsk zone from the early- to the late island-arc stage, the age of ore-bearing granitoids decreases (390, 381, 374 and 362 Ma), at that time their composition changes from diorite to shoshonite. Isotopic and petrogeochemical data suggest that considered island-type diorite is perhaps the result of selective melting of metabasalts of low crust or of depleted mantle (mantle wedge). This melting occurred repeatedly according to the displacement in time of its source from the west to the east of the Urals.

изотопный возраст, циркон, Cu-порфировые месторождения, кварцевые диориты, Урал, isotopic age, zircon, Cu-porphyry deposit, quartz diorite, Ural

1. Берзина А.П., Лепехина Е.Н., Берзина А.Н., Гимон В.О. (2012) Цирконы магматических пород Cu-Mo-порфирового месторождения Эрденетуин-Обо (Монголия): U-Pb датирование и петрологические следствия. Докл. АН, 442(5), 673-679.

2. Гердес А., Зех А., Ронкин Ю.Л. (2013) U-Pb и Lu-Hf LA-ICP-MS датирование циркона из рудных месторождений. Мат-лы Всероссийской научной конференции “Колчеданные месторождения - геология, поиски, добыча и переработка руд”. Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, 192-195.

3. Грабежев А.И. (2009) Sr-Nd-C-O-H-S изотопная характеристика медно-порфировых флюидно-магматических систем Южного Урала: вероятные источники вещества. Литосфера, (6), 66-89.

4. Грабежев А.И. (2012) Рениеносные медно-порфировые рудно-магматические системы Урала: геологическое положение, изотопно-петрогеохимическая и возрастная латеральная зональность. Литосфера, (4), 190-207.

5. Грабежев А.И. (2014) Юбилейное Cu-Au-порфировое месторождение (Южный Урал, Россия): U-Pb SHRIMP-II возраст циркона и изотопно-геохимические особенности рудоносных гранитоидов. Докл. АН, 454(3), 315-318.

6. Грабежев А.И., Беа Ф., Монтеро М.П., Ферштатер Г.Б. (2013) U-Pb SHRIMP возраст цирконов из диоритов Томинско-Березняковского рудного поля (Южный Урал, Россия): эволюция Au-Ag-эпитермально-Cu-порфировой системы. Геология и геофизика, (11), 1705-1713.

7. Грабежев А.И., Белгородский Е.А. (1992) Продуктивные гранитоиды и метасоматиты медно-порфировых месторождений. Екатеринбург: УрО АН СССР, 199 c.

8. Грабежев А.И., Ронкин Ю.Л. (2011) U-Pb возраст цирконов из рудоносных гранитоидов медно-порфировых месторождений Южного Урала. Литосфера, (3), 104-116.

9. Грабежев А.И., Ронкин Ю.Л., Пучков В.Н., Коровко А.В., Гердес А., Азовскова О.Б., Прибавкин С.В. (2014) Алапаевско-Сухоложская медно-порфировая зона (Средний Урал): U-Pb возраст продуктивного магматизма. Докл. АН, 459 (4), 450-453.

10. Грабежев А.И, Ронкин Ю.Л., Пучков В.Н., Г.Ю.Шардакова, О.Б.Азовскова, А. Гердес. (2016) Силурийский U-PB LA-ICP-MS возраст цирконов из гранитоидов Зеленодольского медно-порфирового месторождения, Южный Урал. Докл. АН, 466(3), 335-339.

11. Иванов К.С. Основные черты геологической истории (1.6-0.2 млрд лет) и строения Урала. (1998). Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, 252 с.

12. Плотинская О.Ю., Грознова Е.О., Коваленкер В.А., Новоселов К.А., Зелтманн Р. (2009). Минералогия и условия образования руд Березняковского рудного поля (Южный Урал, Россия). Геол. рудн. месторожд. (5), 414-443.

13. Попов В.С. Геология и генезис медно- и молибден-порфировых месторождений (1977) М.: Наука, 203 с.

14. Пучков В.Н. Очерк минерагении Урала. (2006) Проблемы геологии и минералогии. Сыктывквар, Геопринт, 195-222.

15. Пучков В.Н. Геология Урала и Приуралья (2010). Уфа: ИГ УНЦ РАН, 279 с.

16. Серавкин И.Б., Минибаева К.В., Родичева З.И. (2011) Медно-порфировое оруденение Южного Урала (обзор). Геологический сборник 9. Уфа, ИГ УНЦ РАН, 186-200.

17. Сотников В.И., Пономарчук В.А., Шевченко Д.О., Берзина А.П. (2005) Cu-Mo-порфировое месторождение Эрдэнэтуин-Обо (Северная Монголия): 40Ar/39Ar геохронология, факторы крупномасштабного рудообразования. Геология и геофизика. 46(6), 633-644.

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

19. Chiaradia M., Schaltegger U., Spikings R., Wotzlaw J-F, Ovtcharova M. (2013) How accurately can we date the duration of magmatic-hydrothermal events in porphyry systems? - An invited paper. Econ. Geol., 108(4), 565-584.

20. Christie A.B., Simpson M.P., Brathwaite R.L., Mauk J.L., Simmons S.F. (2007) Epithermal Au-Ag and related deposits of the Hauraki Goldfield, Coromandel volcanic zone, New Zealand. Econ. Geol., 102(5), 785-816.

21. Cooke D.R., Hollings P., Walshe J. (2005) Giant porphyry deposits: Characteristic, distribution and tectonic control. Econ. Geol., 100(5), 801-818.

22. Devine A.M. Fionnuala, Chamberlain Claire M., Davies A.G.S., Friedman R., Baxter P. (2014). Geology and district-scale setting of titled alkalic porphyry Cu-Au mineralization at the Lorraine deposit, British Columbia. Econ. Geol., 109(4), 939-977.

23. Grabezhev A.I., Borovikov Yu. V. (1993) Porphyry copper deposits of the Urals. Resource Geology. Special Issue. Proceeding of the 29th IGC., 15, 275-284.

24. Hedenquist J.W., Arribas A., Reynolds T.J. (1998) Evolution of an intrusion-centered hydrothermal system: far Southeast-Lepanto porphyry and epithermal Cu-Au deposits, Philippines. Econ. Geol., 93(4), 373-405.

25. Herrington R.J., Zaikov V.V., Maslennikov V.V., Braun D., Puсhkov V.N. (2005) Mineral deposits of the Urals and links to geodynamic evolution. Econ. Geol. 100th Anniversary Volume, 1069-1095.

26. Kesler S.E., Jones L.M., Walker R.L. (1975) Intrusive rocks associated with porphyry copper mineralization in island arcs areas. Econ. Geol., 70(3), 515-526.

27. Perello J., Cox D., Garamjav D., Sanjdorj S., Diakov S., Schissel D., Munkhbat T.-O., Gonchig O. (2001) Oyu Tolgoi, Mongolia: siluro-devonian porphyry Cu-Au-(Mo) and high-sulfidiation Cu mineralization with a Сretaceous chalcocite blanket. Econ. Geol., 96(6), 1407-1428.

28. Plotinskaya O.Yu., Grabezhev A.I., Groznova E.O., Seltmann R, Lehmann B. (2014) The Late Paleozoik porphyry-epithermal spectrum of the Birgilda-Tomino ore cluster in the South Urals, Russia. J. Asian Earth Sciences, 79, 910-931.

29. Plotinskaya O.Yu., Grabezhev A.I., Tessalina S., Seltmann R., Groznova E.O., Abramov S.S. (2016) Porphyry deposits of the Urals: geological framework and metallogeny. Ore Geol. Rev., 85, 153-173.

30. Puchkov, V.N. (2016) General features relating to the occurrence of mineral deposits in the Urals: What, where, when and why. Ore Geol. Rev.(in press).

31. Quadt A., Erni M., Martinek K., Moll M., Peutcheva I,. Heinrich C.A. (2011) Zircon crystallization and the lifetimes of ore-forming magmatic-hydrothermal systems. Geology, 39(5), 731-734.

32. Seltmann R., Porter T.M. (2005) The porphyry Cu-Au-Mo deposits of Central Eurasia. 1. Tectonic, geologic and metallogenic setting, and significant deposits. Super porphyry copper and gold deposits: A global perspective. Adelaide, PGC Publishing. 2, 467-512.

33. Shen P., Pan H., Zhou T., Wang J. (2014) Petrography, geochemistry and geochronology of the host porphyries and associated alteration at the Tuwu Cu deposit, NW China: a case for increased depositional efficiency by reaction with mafic hostrock? Min. Deposita, 49(6), 709-731.

34. Sillitoe R.H. (2010) Porphyry copper systems. Econ. Geol., 105(1), 3-42.

35. Stacey J.S., Kramers J.D. (1975) Approximation of terrestrial lead isotope evolution by a 2-stage model. Earth Planet. Sci. Lett., 26(2), 207-221.

36. Vry V.H., Wilkinson J.J., Seguel J., Millan J. (2010) Multistage intrusion, brecciation and veining at EI Teniente, Chile. Evolution a Nested system. Econ. Geol., 105(1), 119-153.

37. Wilkinson B.H., Kesler S.E. (2009) Quantitative indentification of metallogenic epochs and provinces: application to phanerozoic porphyry copper deposits. Econ. Geol., 104(5), 607-622.

38. Wilson A.J., Cooke D. R., Stein H.J., Fanning C.M., Holliday J.R., Tedder I.J. (2007) U-Pb and Re-Os Geochronologic Evidence for Two Alkalic Porphyry Ore-Forming Events in the Cadia District, New South Wales, Australia. Econ. Geol., 102(1), 3-26.

39. Wolfe C.R., Cooke D.R. (2011) Geology of the Dipidio region and genesis of the Dinkidi alkalic porphyry Cu-Au deposit and related pegmatites, northern Luson, Philippines. Econ. Geol., 106(8), 1279-1315.