Геодинамические условия вулканизма и колчеданообразования в Магнитогорской мегазоне в позднеэмсско-раннеэйфельское время

Объект исследований. Обобщение геодинамических условий и колчеданообразования в среднепалеозойское время в палеоостроводужной Магнитогорской мегазоне (ММЗ) Южного Урала.

Материалы и методы. По большей части колчеданных месторождений исследуемой площади авторами проведены маршрутные исследования, включая геологическую съемку отдельных рудных полей и карьеров месторождений, изучен керн глубоких скважин и прозрачные шлифы, сделаны представительные анализы петрогенных и микроэлементов методами мокрой химии и ICP-MS в аналитических центрах России и Европы. Геодинамические реконструкции проводились с учетом региональных данных по гравике, тепловому полю, магнитометрии и сейсмическим исследованиям, включая «Урсейс-95». Наряду с авторскими данными использованы и аналитические материалы, опубликованные в российских и зарубежных изданиях.

Результаты. В ходе геодинамических реконструкций установлено, что главными элементами палеоструктуры Южного Урала в девоне была зона субдукции восточного падения и астеносферные диапиры, внедрявшиеся в «slab-window», которые определяли тип вулканических поясов, состав и объем вулканитов колчеданоносных комплексов и рудного вещества колчеданных месторождений. В ММЗ нами выделены следующие геодинамические зоны: 1 – полихронная аккреционная призма; 2 – фронтальная и развитая островные дуги (D₁e₂–D₂ef₁); 3 – зона задугового спрединга (D₁e₂); 4 – тыловая островная дуга (D₂ef₁).

Заключение. Для каждой зоны и рудных районов характерны автономное развитие вулканизма, особое глубинное строение, разный состав, и объем колчеданных месторождений, различающихся соотношениями Cu и Zn, количествами Pb, Ba, Au. В вулканических комплексах ММЗ выделены три группы базальтов плюмовых источников. Результаты исследования могут быть использованы при прогнозно-оценочных и поисковых работах на колчеданное оруденение.

1. Авдейко Г.П., Палуева А.А., Хлебородова О.А. (2006) Геодинамические условия вулканизма и магмообразования Курило-Камчатской островодужной системы. Петрология, 14(3), 248-265.

2. Бобохов А.С., Горожанин В.М., Кузьмин С.А. (1989) Стронциево-изотопные данные для кислых вулканитов Магнитогорского мегасинклинория Южного Урала. Уфа. Препр. доклада Президиуму БНЦ УрО АН СССР. 24 с.

3. Богатиков О.А., Коваленко В.И., Шарков Е.В. (2010) Магматизм, тектоника, геодинамика Земли. Связь во времени и в пространстве. М.: Наука, 606 с.

4. Бородаевская М.Б., Кривцов А.И., Ширай Е.П. (1979) Изменения раннегеосинклинального вулканизма по латерали в связи с проблемой колчеданоносности. Латеральные ряды магматических формаций. Свердловск: УНЦ АН СССР, 22-44.

5. Вулканизм Южного Урала. (1992) (И.Б. Серавкин, А.М. Косарев, Д.Н. Салихов, С.Е. Знаменский, З.И. Родичева, М.В. Рыкус, В.И. Сначев). М.: Наука, 197 с.

6. Гаськов И.В. (2015) Особенности развития колчеданных рудно-магматических систем в островодужных обстановках Рудного Алтая и Южного Урала. Литосфера, (2), 17-39.

7. Зайков В.В., Масленников В.В., Зайкова Е.В., Херрингтон Р. (2001) Рудно-формационный и рудно-фациальный анализ колчеданных месторождений Уральского палеоокеана. Миасс: ИМин УрО РАН, 315 с.

8. Зайков В.В., Мелекесцева И.Ю., Артемьев Д.А., Юминов А.М., Симонов В.А., Дунаев А.Ю. (2009) Геология и колчеданное оруденение южного фланга Главного Уральского разлома. Миасс: ИМин УрО РАН, 376 с.

9. Колчеданные месторождения Баймакского рудного района. (1973) (П.Ф. Сопко, М.И. Исмагилов, И.Б. Серавкин, Л.Н. Сопко). М.: Наука, 224 с.

10. Косарев А.М. (2007) Умереннощелочной и щелочной вулканизм раннеэмсского времени на Южном Урале: геохимические особенности и геодинамические реконструкции. Литосфера, (6), 54-70.

11. Косарев А.М. (2009) Вулканизм позднеэмсского возраста Домбаровской зоны задугового спрединга: петролого-геохимические и геодинамические аспекты. Геол. сборник, (9). Уфа: ИГ УНЦ РАН, 112-119.

12. Косарев А.М., Артюшкова О.В. (2007) Джусинский палеовулканический комплекс: стратиграфическое положение, геохимические особенности, геодинамические реконструкции. Геол. сборник, (6). Уфа: ИГ УНЦ РАН, 174-180.

13. Косарев А.М., Голованова И.В., Шафигуллина Г.Т. (2009) Особенности распределения оксида калия,урана и тория в вулканитах Южного Урала в связи с проблемой генезиса минимума теплового потока. Литосфера, (6), 17-32.

14. Косарев А.М., Пучков В.Н., Серавкин И.Б. (2005) Петролого-геохимические особенности раннедевон скоэйфельских островодужных вулканитов Магнито-горской зоны в геодинамическом контексте. Литосфера, (4), 22-42.

15. Косарев А.М., Пучков В.Н., Серавкин И.Б. (2006) Петролого-геохимические особенности среднедевон скораннекаменноугольных островодужных и коллизионных вулканитов Магнитогорской зоны в геодина-мическом контексте. Литосфера, (1), 3-21.

16. Косарев А.М., Пучков В.Н., Серавкин А.М. (2010) Колчеданоносность Южного Урала: корреляция запасов Cu и Zn с геохимическими характеристиками базальтов рудных районов. Докл. АН, 434(6), 658-662.

17. Косарев А.М., Светов С.А., Чаженгина С.Ю., Шафигуллина Г.Т. (2018) Бонинитовые вариолиты Бурибайского вулканического комплекса Южного Урала: минералогия, геохимия и условия образования. Литосфера, 18(2), 246-279. DOI: https://doi.org/10.24930/1681-9004-2018-18-2-246-279

18. Косарев А.М., Серавкин И.Б., Шафигуллина Г.Т. (2017) Субщелочной и известково-щелочной вулканизм раннеэйфельского возраста и связанные полиметаллическое оруденение в Магнитогорской мегазоне Южного Урала. Литосфера, 17(3), 29-58. DOI: https://doi.org/10.24930/1681-9004-2017-3-029-058

19. Кузьмин М.И., Кабанова Л.Я. (1991) Бонинитовые серии Южного Урала: геологическое и петрографическое описание, особенности состава и проблемы происхождения. Потенциальная рудоносность, геохимические типы и формации магматических пород. Новосибирск: Наука. Сиб. отд., 156-173.

20. Малпас Дж. (1983) Две контрастирующие трондьемитовые ассоциации из перемещенных офиолитов в западном Ньюфаундленде: первое сообщение. Трондьемиты, дациты и связанные с ними породы 9. (Ред. Ф. Баркер). М.: Мир, 339-353.

21. Маслов В.А., Артюшкова О.В. (2000) Стратиграфия палеозойских образований Учалинского района Башкирии. Уфа: ИГ Уф НЦ РАН, 140 с.

22. Маслов В.А., Артюшкова О.В. (2010). Стратиграфия и корреляция девонских отложений Магнитогорской мегазоны Южного Урала. Уфа: ДизайнПолиграф-Сервис, 288 с.

23. Медноколчеданные месторождения Урала. Геологическое строение. (1988) (В.А. Прокин, Ф.П. Буслаев, М.И. Исмагилов и др.). Свердловск: УрО АН СССР, 241 с.

24. Петрология и геохимия островных дуг и окраинных морей. (1987) (Под ред. О.А. Богатикова и др.). М.: Наука, 335 с.

25. Прокин В.А., Буслаев Ф.П., Виноградов А.М., Молошаг В.П., Кузнецов С.И. (2004) Гайский ГОК; Геология Гайского и Подольского медно-цинковых колчеданных месторождений на Урале. Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, 148 с.

26. Пучков В.Н. (2000) Палеогеодинамика Южного и Среднего Урала. Уфа: Даурия, 146 с.

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

28. Пушкарев Е.В. (2000) Петрология Уктусского дунит-клинопироксенит-габбрового массива (Средний Урал). Екатеринбург: УрО РАН, 296 с.

29. Пушкарев Е.В. (2009) Анкарамиты – родоначальные расплавы дунит-клинопироксенит-тылаитовых комплексов Урало-Аляскинского типа. Аналоги анкарамитов на Урале. Петрогенез и рудообразование. Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, 110-111.

30. Пушкарев Е.В. (2018) Тылаиты в массивах платиноносного пояса Урала как интрузивные аналоги анкарамитов. Тр. ИГГ УрО РАН. Вып. 165, 162-171.

31. Пушкарев Е.В., Готтман И.А., Прибавкин С.В., Косарев А.М. (2011) Эффузивные и субвулканические анкарамиты девонских островодужных свит Урала: вещественная характеристика, генезис и геологические следствия. Тектоника, рудные месторождения и глубинное строение земной коры. Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, 219-223.

32. Пушкарев Е.В., Рязанцев А.В., Готтман И.А. (2017) Анкарамиты Присакмаро-Вознесенской зоны на Южном Урале – геологическое положение и состав. Тр. ИГГ УрО РАН. Вып. 164, 166-175.

33. Пушкарев Е.В., Рязанцев А.В., Готтман И.А., Дегтярев К.Е., Каменецкий В.С. (2018) Анкарамиты – новый тип магнезиальных, высококальциевых примитивных расплавов в Магниторской островодужной зоне на Южном Урале. Докл. АН., 479(4), 433-437.

34. Разрывная тектоника и рудоносность Башкирского Зауралья. (2001) Уфа: Полиграфкомбинат, 318 с.

35. Рябчиков И.Д. (1987) Процессы мантийного магмообразования. Магматические горные породы. Эволюция магматизма в истории земли. Т. 6. М.: Наука, 349-372.

36. Рябчиков И.Д., Орлова Г.П., Каленчук Г.Е., Ганеев И.И., Муравицкая Г.Н. (1987) Экспериментальное изучение мобилизации сульфидов меди, никеля воднощелочными флюидами при высоких температурах под давлением 20 кбар. Докл. АН СССР, 296(2), 437-440.

37. Серавкин И.Б. (1986) Вулканизм и колчеданные месторождения Южного Урала. М.: Наука, 268 с.

38. Серавкин И.Б. (2007) Вулканогенные колчеданные месторождения Южного Урала. Геодинамика, магматизм, метаморфизм и рудообразование. Сб. науч. трудов. Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, 638-669.

39. Серавкин И.Б., Цветкова А.А. (1986) Типы колчеданоносных районов Магнитогорского мегасинклинория в связи с его глубинным строением. Глубинные условия эндогенного рудообразования. (Отв. ред. акад. В.И. Смирнов). М.: Наука, 157-172.

40. Симонов В.А., Золотухин В.В., Ковязин С.В. Альмухамедов А.И., Медведев А.Я. (2004) Петрогенезис базальтовых серий подводного плато Онтонг Джава-Науру, Тихий океан. Петрология, 12(2), 191-205.

41. Соболев А.В., Портнягин М.В., Дмитриев Л.В., Цамерян О.П., Данюшевский Л.В., Кононкова Н.Н., Шимизу Н., Робинсон П. (1993) Петрология ультрамафитовых магм и ассоциирующих пород массива Троодос, о. Кипр. Петрология, 1(4), 379-412.

42. Среднепалеозойский вулканизм Башкирского Зауралья и связь с ним колчеданного оруденения. (1983) (П.Ф. Сопко, И.Б. Серавкин, А.С. Бобохов, А.М. Косарев). Уфа: БФАН СССР, 116 с.

43. Стратиграфия и корреляция среднепалеозойских вулканогенных комплексов основных медноколчеданных районов Южного Урала. (1993) (В.А. Маслов, В.А. Черкасов, В.Т. Тищенко и др.). Уфа: УНЦ РАН, 217 с.

44. Тальнов Е.С. (2003) Особенности эволюции палеозойского вулканизма и колчеданного оруденения Южного Урала (на примере Джусинской островодужной системы). Тр. НИИГео СГУ им. Н.Г. Чернышевского. Нов. сер. Т. XV. Саратов: Науч. книга, 175 с.

45. Трондьемиты, дациты и связанные с ними породы. (1983) М.: Мир, 488 c.

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

47. Фролова Т.И., Бурикова И.А. (1977) Геосинклинальный вулканизм. М.: Изд-во Моск. гос. ун-та, 279 с.

48. Яковлев Г.Ф. (1979) Вулканогенные структуры рудных полей. Геология рудн. месторождений, (3), 3-18.

49. Bailey J.C., Frolova T.I., Burikova I.A. (1989) Mineralogy, geochemistry and petrogenesis of Kurile island-are basalts. Contrib. Mineral. Petrol., 102, 265-280.

50. Chistyakova S.Yu., Latypov R.M. (2011) Small Dacite Dyke, Southern Urals, Russia: Rapidy Quenched Liquid or Fine-Grained Cumulate? (Еd. R.K. Srivastava). Dyke Swarms: Keys for Geodynamic Interpretation. Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 69-582.

51. Condie K.C. (2003) Incompatible element ratios in oceanic basalts and komatiites: Tracking deep mantle sources and continental growth rates with time. Geochem., Geophys., Geosys., 4(1), 1-28. DOI: 10.1029/2002GC000333

52. Ernst R.E., Pease V., Puchkov V.N., Kozlov V.I., SergeevaN. D., Hamilton M. (2006) Geochemical characterization of Precambrian magmatic suites of the Southeastern margin of the East European Craton, Southern Urals, Russia. Геол. сборник, (5). Уфа: ИГ УНЦ РАН, 119-161.

53. Fitton J.G., Saunders A.D., Norry M.J., Hardarson B.S., Taylor R.N. (1997) Thermal and chemical structure of the Iceland plume: Earth Planet. Sci. Lett., 153, 197-208.

54. Jonas P. (2004) Tectonostratigraphy of oceanic crustal terrains hosting serpentinite-associated massive sulfide deposits in the Main Uralian Fault Zone (South Urals). PhD Dissertation. Freiberger Forschungshefte C. Freiberg Uni versity, 123 p.

55. Nakamura N. (1974) Determination of REA, Ba, Fe, Mg, Na and K in carbonaceous and ordinary chondrites. Magmatism in the Oceanic Basins. Geol. Soc. Spec. Publ., 38(5), 757-775.

56. Nimis P., Omenetto P., Buschmann B., Jonas P., Simonov V.A. (2010) Geochemistry of igneous rocks associated with ultramafic-mafic-hosted Cu (Co, Ni, Au) VMS deposits from the Main Uralian Fault (Southern Urals, Russia). Contrib. Mineral. Petrol., 100(3-4), 201-214. DOI: 10.1007/s00710-010-0134-6

57. Pearce J.A. (2008) Geochemical finger printing of oceanic basalts with applications to ophiolite classification and the search for Archean oceanic crust. Lithos, 100, 14-48. https://doi.org/10.1016/j.lithos.2007.06.016

58. Spadea P., Kabanova L., Scarrow J.H. (1998) Petrology, geochemistry and geodynamic significance of Mid-Devonian boninitic rocks from the Baimak-Buribai area (Magnitogorsk zone, Southern Urals). Ofioliti, 23(1), 17-36.

59. Spadea P., D’Antonio M., Kosarev A., Gorozhanina Y., Brown D. (2002) Arc-continent collision in the Southern Urals: Petrogenetic aspects of the Forearc–arc Сomplex. Mountain Building in the Uralides: Pangea to the Present. Geophysical Monograph, (132), 101-134. DOI: 10.1029/132GM07

60. Sun S.S., McDonough W.F. (1989) Chemical and isotopic systematic of oceanic basalts: implications for mantle composition and processes. Magmatism in the Oceanic Basins. Geol. Soc. Spec. Publ., 42, 313-345. DOI: 10.1144/GSL.SP.1989.042.01.19

61. Tatsumi Y., Hamilton D.L., Nesbitt R.W. (1986) Chemical Characteristics of Phase Released from a Subducted Lithosphere and Origin of Arc Magmas: Evidence from High-Pressure Experiments and Natural Rocks. J. Volcanol. Geotherm. Res., 29, 293-309. DOI: https://doi.org/10.1016/0377-0273(86)90049-1