New data on the nature of substrate Late Paleozoic granites of the Southern Urals

Isotopic Sm-Nd and Rb-Sr systems of gneisses forming dome structures and enclosing Late Paleozoic granites in Kochkar anticlinorium of the Southern Urals were studied. Rb-Sr isochron age of gneisses - 354.9 ± 4.5 Ma - coincides with the age of the granite migmatites of Varlamovsk migmatite-pluton and age of granitic rocks widespread in the Urals gabbro-tonalite-granodiorite-granite (GTGG) massifs which are the products of hornblende gabbro water anatexis. Isotopic parameters (⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_i, (εSr)_i, (¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd)_i as far as geochemical features of GTGG granitoids and gneisses were proved to be similar. Closeness of the age, isotopic characteristics and composition of the tonalite-granite-gneisses forming dome structures enclosing Late Paleozoic granite massifs, on the one hand, and the rocks of GTGG massifs, on the other hand, suggests that the gneisses are metamorphosed by Devonian granitoids. The high water content of the eutectic composition magma of Late Paleozoic granites ( P_H2O = 0.7-0.8 P_tot at a value of P_tot = 4-5 kbar) prevents its vertical movement. The maximum possible ascent of granitic magma to the values of P_H2O = P_tot under which it should crystallize corresponds to pressure differential not more than 0.5-1.0 kbar or in absolute numbers - 1-3 km. These values do not exceed the thickness of orthogneiss domes and do not contradict the assumption that the granite rocks occur among the possible substrate. These data testify that the main substrate Late Paleozoic (Permian) granites in the eastern part of the Southern Urals can be the rocks of Late Devonian GTGG complexes metamorphosed to amphibolite facies. This conclusion explains the isotopic parameters of granites, in particular, the low content of radiogenic strontium and increased value of¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd, corresponding to a positive value εNd. The rocks of Mesoproterozoic basement also participated in the granite formation, but played a minor role.

Sm-Nd и Rb-Sr системы, граниты, гнейсы, южный Урал, возраст, субстрат, Sm-Nd and Rb-Sr systems, granites, gneisses, the Southern Urals, age, substrate

1. Бородина Н.С., Ферштатер Г.Б., Самаркин Г.И. (1971) Варисская тоналит-гранодиоритовая формация Южного Урала. Докл. АН СССР. 200(2), 411-414.

2. Краснобаев А.А., Беа Ф., Ферштатер Г.Б., Монтеро П. (2006) Цирконы и проблема докембрия в Главном гранитном поясе Урала (кожубаевский метаморфический комплекс). Докл. АН. 408(3), 370-374.

3. Малахова Н.П., Бушляков И.Н. (1977) Органические остатки в метаморфических породах, вмещающих Варламовский массив (Южный Урал). Ежегодник-1976. Свердловск: ИГиГ УНЦ АН СССР, 21-22.

4. Орогенный гранитоидный магматизм Урала. (1994) Ред. Г.Б. Ферштатер Миасс: ИГГ УрО РАН, 250 с.

5. Русин А.И. (2004) Метаморфические комплексы Урала и проблема эволюции метаморфизма в полном цикле развития литосферы подвижных поясов. Автореф. дис. … докт. геол.-мин. наук. Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, 46 с.

6. Самаркин Г.И., Самаркина Е.Я. (1988) Гранитоиды Южного Урала и проблема формирования гранитных поясов в складчатых областях. М.: Наука, 209 с.

7. Сначев В.И., Щулькин Е.П., Муркин В.П. и др. (1990) Магматизм Восточно-Уральского пояса Южного Урала. Уфа: Ин-т геологии БашФАН СССР. 178 с.

8. Тевелев А.В., Кошелева И.А., Попов В.С. и др. (2006) Палеозоиды зоны сочленения Восточного Урала и Зауралья. М: МГУ, 293 с.

9. Ферштатер Г.Б. (1987) Петрология главных интрузивных ассоциаций. М: Наука, 232 с.

10. Ферштатер Г.Б. (2013)Палеозойский интрузивный магматизм Среднего и Южного Урала. Екатеринбург: Изд. УрО РАН, 345 с.

11. Ферштатер Г.Б., Холоднов В.В., Кременецкий А.А., Краснобаев А.А., Бородина Н.С., Зинькова Е.А., Прибавкин С.В. (2010) Золотоносные габбро-тоналит-гранодиорит-гранитные массивы Урала: возраст, геохимия, особенности магматической и рудной эволюции. Геология рудн. месторождений. 52(1), 65-84.

12. Штейнберг Д.С., Ферштатер Г.Б. (1968) Об особенностях химического состава гранитоидов вулканических и плутонических ассоциаций. Докл. АН СССР. 182(4), 918-921.

13. Bea F., Fershtater G.B., Montero P. (2002) Granitoids of the Uralides: implications for evolution of the orogen. Mountain building in the Uralides: Pangea to the present. Geophys. Monograph 132. Amer. Geophys. Union, 211-232.

14. Bea F., Fershtater G.B., Montero M.P., Smirnov V.N., Zin'kova E.A. (1997.) Generation and evolution of subduction-related batholiths from Central Urals: constraints on the P-T history of the Uralian orogen // Tectonophys. 276(1-4), 103-116.

15. DePaolo D.J. (1981)Neodimium isotopes in the Colorado Front Range and crust-mantle evolution in the Proterozoic. Nature. 291(5812), 193-196.

16. Gerdes A., Montero P., Bea F., Fershtater G., Borodina N., Osipova T., Shardakova G. (2002) Peraluminous granites frequently with mantle-like isotope compositions: the continental-type Murzinka and Dzhabyk batholith of the eastern Urals. Int. J. Earth Sci. (Geol. Rundsch.). 91, 3-19.

17. Jacobsen S.B., Wasserburg G.J. (1984) Sm-Nd evolution of chondrites and achondrites. Earth Planet. Sci. Lett. 67, 137-150.

18. Montero P., Bea F., Gerdes A., Fershtater G.B., Osipova T.A., Borodina N.S., Zinkova E.A. (2000) Single-zircon evaporation ages and Rb-Sr dating of four major Variscan batholiths of the Urals. A perspective on the timing of deformation and granite generation. Tectonophys. 317, 93-108.