Петрогенезис и геодинамический режим монцонитовых и гранитовых массивов Балбукского ареала (Южный Урал) по данным валовой геохимии, Sr-Nd изотопии и Rb-Sr геохронологии.

Объект исследования и актуальность. На государственных геологических картах в зоне северного замыкания Магнитогорской мегазоны и граничащей с запада зоне Главного Уральского разлома выделен балбукский комплекс, включающий многочисленные интрузии монцонит-сиенит-гранитового состава. Их изотопный возраст, определяемый в разное время и разными методами (K-Ar, Rb-Sr, Pb-Pb, U-Pb) варьирует от 363 ± 21 до 250 ± 5 млн лет, что требует более тщательного анализа. Вещественный состав этих гранитоидов изучен слабо, в связи с чем происхождение комплекса и его геодинамическая позиция трактовались неясно. Методы. Для определения химического состава пород привлечены рентгенофлуоресцентный анализ и масс-спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой. Sr-Nd изотопия пород изучалась при помощи термоионизационной масс-спектрометрии. Результаты и выводы. Представлены результаты минералого-геохимического изучения с привлечением Sr-Nd изотопии монцонитоидов и гранитоидов нескольких средних и мелких массивов Балбукского ареала (Шариповская группа, Балбук, Аушкуль и Каматал). Геохимические особенности и Sr-Nd изотопные данные (ISr = 0.70355–0.70422, εNdt = +3.95) позволяют связать источник магм монцонитов с проработанной субдукционными флюидами корой Магнитогорского островодужного террейна, включающей метабазиты офиолитовых ассоциаций и континентальной окраины. Основной источник гранитоидов ((⁸⁷ Sr/⁸⁶ Sr) t = 0.70355–0.70739, εNd t = +3.5…+4.8) – метаосадочные породы Магнитогорского террейна. Особенности распределения в породах различных элементов отражают сложное фракционирование исходных расплавов, а также различные условия их возникновения. Получены две Rb-Sr изохронные датировки – для монцонит-порфиров из малого массива Шариповской группы (354.2 ± 1.4 млн лет) и гранит-порфиров массива Каматал (304 ± 29 млн лет). Возрастные данные позволяют их увязать с датировками других гранитоидов северной части Магнитогорской мегазоны (Ахуново-Петропавловский, Верхнеуральско-Кассельский ареалы) и выделить здесь дискретные этапы монцонит-сиенитового (363–346 млн лет) и субщелочного гранитового (307–294 млн лет) магматизма. Монцонит-сиенитовый магматизм связан с ранней деструкцией позднедевонско-раннекаменноугольного аккреционно-коллизионного орогена, а гранитовый магматизм фиксирует начало развития Уральского коллизионного орогена. Полученные данные показали, что объединение всех типов гранитоидов в единый комплекс неправомерно и следует выделить Балбукский ареал как один из центров длительного мантийно-корового взаимодействия.

1. Анисимов И.С., Сопко Л.Н., Ямаев Ф.А., Калташева И.И., Козлов В.И., Петров Ю.М. (1983) Отчет по геологическому доизучению масштаба 1 : 50 000 Северо-Учалинской площади (планшеты: N-40–48-В-б–г; N-40–59-Б-б, г; N-40–60-A; N-40–72-A) за 1978–1983 гг.

2. Аулов Б.Н., Владимирцева Ю.А., Гвоздик Н.И., Королькова З.Г., Левин Ф.Д., Липаева А.В., Поташова М.Н., Самозванцев В.А. (2015) Государственная геологическая карта Российской Федерации. Масштаб 1 : 200 000. Изд. 2-е. Сер. Южно-Уральская. Л. N-40-XII Златоуст. Объясн. зап. М.: ВСЕГЕИ.

3. Волчек Е.Н., Червяковский В.С. (2017) К вопросу о пе трогеохимии вулканических пород кремнекислого состава из раннекаменноугольных отложений Магнитогорской зоны Южного Урала. Тр. ИГГ УрО РАН, вып. 164, 104-109.

4. Горожанин В.М. (1995) Рубидий-стронциевый изотопный метод в решении проблем геологии Южного Урала. Автореф. дис. … канд. геол.-мин. наук. Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, 1995. 23 с.

5. Горожанин В.М. (1998) Первичный изотопный состав стронция в магматических комплексах Южного Урала. Магматизм и геодинамика. (Гл. ред. В.А. Коротеев). Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, 98-108.

6. Горохов И.М., Зайцева Т.С., Кузнецов А.Б., Овчинникова Г.В., Аракелянц М.М., Ковач В.П., Константинова Г.В., Турченко Т.Л., Васильева И.М. (2019) Изотопная систематика и возраст аутигенных минералов в аргиллитах верхнерифейской инзерской свиты Южного Урала. Стратиграфия. Геол. корреля ция, 27(2), 3-30.

7. Жданов А.В., Ободов В.А., Макарьев Л.Б., Матюшков А.Д., Молчанова Е.В., Стромов В.А., Полянская Т.Л., Калташев А.П. (2003) Геологическое доизучение масштаба 1 : 200 000 и подготовка к изданию Госгеолкарты-200 территории листа N-40-XXVIII (Учалинская площадь), 284 с.

8. Знаменский С.Е. Холоднов В.В., Даниленко С.А. (2014) Rb-Sr данные по околорудным метасоматитам месторождения золота Малый Каран (Южный Урал). Геол. сб., 11, 202-205.

9. Зорин Ю.А., Турутанов Е.Х., Кожевников В.М., Рассказов С.В., Иванов А.В. (2006) О пpиpоде кайнозойcкиx веpxнемантийныx плюмов в Воcточной Cибиpи (Pоccия) и Центpальной Монголии. Геология и геофизика, 47(10), 1060-1074.

10. Иванов К.С., Смирнов В.Н., Ерохин Ю.В. (2000) Тектоника и магматизм коллизионной стадии (на приме ре Среднего Урала). Екатеринбург, УрО РАН, 131 с.

11. Косарев А.М., Пучков В.Н., Серавкин И.Б. (2005) Петролого-геохимические особенности раннедевонско-эйфельских островодужных вулканитов магнитогорской зоны в геодинамическом контексте. Литосфера, (4), 22-41.

12. Косарев А.М., Пучков В.Н., Серавкин И.Б. (2006) Петролого-геохимические особенности среднедевонско-раннекаменноугольных островодужных и коллизионных вулканитов магнитогорской мегазоны в геодинамическом контексте. Литосфера, (1), 3-21.

13. Краснобаев А.А., Вализер П.М. (2018) Цирконы и цирконовая геохронология габбро Нуралинского массива (Южный Урал). Литосфера, (4), 574-584.

14. Краснобаев А.А., Русин А.И. Анфилогов В.Н., Вализер П.М., Бушарина С.В., Медведева Е.В. (2017) Цирконология лерцолитов Нуралинского массива. Докл. АН, 474(5), 593-598.

15. Маслов А.В., Ронкин Ю.Л., Крупенин М.Т., Гареев Э.З., Лепихина О.П. (2003) Источники сноса рифейских бассейнов седиментации области сочленения Русской платформы и Южного Урала: синтез петрографических, петро- и геохимических данных. Докл. АН, 389(2), 219-222.

16. Мизенс Г.А. (2002) Седиментационные бассейны и геодинамические обстановки в позднем девоне–ранней перми Юга Урала. Екатеринбург: ИГГ УрО РАН, 189 с.

17. Носова А.А., Возняк А.А., Богданова С.В., Савко К.А., Лебедева Н.М., Травин А.В., Юдин Д.С., Пейдж Л., Ларионов А.Н., Постников А.В. (2019) Раннекембрийский сиенитовый и монцонитовый магматизм на юго-востоке Восточно-Европейской платформы: петрогенезис и тектоническая обстановка формирования. Петрология, 27(4), 357-400.

18. Носова А.А., Сазонова Л.В., Каргин А.В., Ларионова Ю.О., Горожанин В.М., Ковалев С.Г. (2012) Мезо протерозойская внутриплитная магматическая провинция Западного Урала: основные петрогенетические типы пород и их происхождение. Петрология, 20(4), 392-428.

19. Петрографический кодекс России (2009). СПб.: ВСЕГЕИ, 200 с.

20. Пучков В.Н. (2000) Палеогеодинамика Южного и Среднего Урала. М.; Уфа: Гилем, 146 с.

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

22. Пушкарев Е.В., Рязанцев А.В., Третьяков А.А., Белова А.А., Готтман И.А. (2010) Гранатовые ультрамафиты и мафиты в зоне Главного Уральского разлома на Южном Урале: петрология, возраст и проблема образования. Литосфера, (5), 101-133.

23. Рахимов И.Р. (2021) Минералогия метасоматизированных гранитов массива Каматал (северная часть Магнитогорской мегазоны). Геол. вестн., 2, 106-121.

24. Рязанцев А.В., Новиков И.А., Разумовский А.А. (2019) Каменноугольный окраинно-континентальный мафит-ультрамафитовый комплекс параллельных да ек Западно-Магнитогорской зоны (Южный Урал). Изв. вузов. Геология и разведка, (3), 42-50. https://doi.org/10.32454/0016-7762-2019-3-42-50

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

26. Салихов Д.Н., Холоднов В.В., Пучков В.Н., Рахимов И.Р. (2019) Магнитогорская зона Южного Урала в позднем палеозое: магматизм, флюидный режим, металлогения, геодинамика. М.: Наука, 392 с.

27. Скляров Е.В., Гладкочуб Д.П., Донская Т.В., Иванов А.В., Летникова Е.Ф., Миронов А.Г., Бараш И.Г., Буланов В.А., Сизых А.И. (2001) Интерпретация геохимических данных. М.: Интермет инжиниринг, 287 с.

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

29. 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, 17(2), 5-26.

30. Холоднов В.В., Шагалов Е.С., Каллистов Г.А., Шардакова Г.Ю., Салихов Д.Н., Коновалова Е.В. (2021а) Ахуново-Петропавловский гранитоидный ареал как окраинно-континентальный центр длительного мантийно-корового взаимодействия: роль субдукционных и рифтогенно-плюмовых источников. Геология и геофизика, 62(6), 800-820.

31. Холоднов В.В., Шардакова Г.Ю., Пучков В.Н., Петров Г.А., Шагалов Е.С., Салихов Д.Н., Коровко А.В., Рахимов И.Р., Бородина Н.С. (2021б) Палеозойский гранитоидный магматизм Урала как отражение этапов геодинамической и геохимической эволюции коллизионного орогена. Геодинамика и тектонофизи ка, 12(2), 225-245. https://doi.org/10.5800/GT-2021-12-2-0522

32. Шарпенок Л.Н., Костин А.Е., Кухаренко Е.А. (2013) TAS-диаграмма сумма щелочей – кремнезем для химической классификации и диагностики плутонических пород. Региональная геология и металлогения, (56), 40-50.

33. Bacon C.R., Druitt T.H. (1988) Compositional evolution of the zoned calcalkaline magma chamber of Mount Mazama, Crater Lake, Oregon. Contrib. Mineral. Petrol., 98, 224-256. https://doi.org/10.1007/BF00402114

34. Blanckenburg F. von, Davies J.H. (1995) Slab breakoff: A model for syncollisional magmatism and tectonics in the Alps. Tectonics, 14(1), 120-131. https://doi.org/10.1029/94TC02051

35. Carvalho B.B., Janasi V.D.A., Henrique-Рinto R. (2014) Geochemical and Sr-Nd-Pb isotope constraints on the petrogenesis of the K-rich Pedra Branca Syenite: Im plications for the Neoproterozoic post-collisional magmatism in SE Brazil. Lithos, 205, 39-59. https://doi.org/10.1016/j.lithos.2014.06.016

36. Chappell B.J., White A.J.R. (1974) Two Contrasting Granite Types. Pac. Geol., 8, 173-174.

37. Chappell B.W. (1999) Aluminum Saturation in I-and S-type Granites and the Characterization of Fractionated Hap logranites. Lithos, 46(3), 535-551. https://doi.org/10.1016/S0024-4937(98)00086-3

38. Chappell B.W., White A.J.R. (2001) Two contrasting granite types: 25 years later. Austral. J. Earth Sci., 48, 489-499. https://doi.org/10.1046/j.1440-0952.2001.00882.x

39. Deer W.A., Howie R.A., Zussman J. (1992) An introduc tion to the rock forming minerals. Harlow, UK: Addison Wesley Longman, 696 p.

40. Defant M.J., Drummond M.S. (1990) Derivation of somemodern arc magmas by melting of young sub ducted lithosphere. Nature, 347, 662. https://doi.org/10.1038/347662a0

41. Drummond M.S., Defant M.J., Kepezhinskas P.K. (1996) Petrogenesis of slab-derived trondhjemite–tonalite–da cite/adakite magmas. Earth Environ. Sci. Trans. Royal Soc. of Edinburgh, 87(1-2), 205-215.

42. Eby G.N. (1990) The A-type granitoids: a review of their oc currence and chemical characteristics and speculations on their petrogenesis. Lithos, 26(1-2), 115-134.

43. Eby G.N. (1992) Chemical subdivision of the A-type gran itoids: petrogenetic and tectonic implications. Geology, 20(7), 641-644.

44. Ewart A., Griffin W.L. (1994) Application ofproton-mi croprobe data to trace-element partitioningin volca nic rocks. Chem. Geol., 117(1-4), 251-284. https://doi.org/10.1016/0009-2541(94)90131-7

45. Fisher C.M., Bauer A.M., Vervoort J.D. (2020) Disturbances in the Sm–Nd isotope system of the Acasta Gneiss com plex – implications for the Nd isotope record of the early Earth. Earth Planet. Sci. Lett., 530, 115900. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2019.115900

46. Frost C.D., Frost B.R., Chamberlain K.R., Edwards B.R. (1999) Petrogenesis of the 1.43 Ga Sherman batholith, SE Wyoming, USA: a reduced rapakivi-type anoro genic granite. J. Petrol., 40(12), 1771-1802. https://doi.org/10.1093/petroj/40.12.1771

47. Gahlan H., Azer M., Asimow P., Al-Kahtany K. (2016) Late Ediacaran post-collisional A-type syenites with shosho nitic affinities, northern Arabian-Nubian Shield: a possible mantle-derived A-type magma. Arab. J. Geosc., 9, 603. https://doi.org/10.1007/s12517-016-2629-x

48. Hawthorne F.C., Oberti R., Harlow G.E., Maresh W.V., Mar tin R.F., Schumacher J.C., Welch M.D. (2012) Nomenclature of the amphibole supergroup. Amer. Miner., 97(11-12), 2031-2048. https://doi.org/10.2138/am.2012.4276

49. Jiang C., Wu W., Li L., Mu Y., Bai K., Zhao X. (2001) Tec tonic Evolution of the Eastern Southern Tianshan Mountain. Beijing, Geological Publishing House.

50. Jung S., Hoernes S., Hoffer E. (2005) Petrogenesis of coge netic nepheline and quartz syenites and granites (North ern Damara Orogen, Namibia): enriched mantle versus crustal contamination petrogenesis of cogenetic neph eline and quartz syenites and granites (Northern Damara Orogen, Namibia): enriched mantle versus crust al contamination. J. Geol., 113(6), 651-672. http://dx.doi.org/10.1086/467475

51. Kong H., Li H., Wu Q.H., Xi X.S., Dick J.M., Gabo-Ratio J.A.S. (2018) Co-development of Jurassic I-type and A-type granites in southern Hunan, South China: dual control by plate subduction and intraplate mantle upwelling. Geochemistry, 78(4), 500-520. https://doi.org/10.1016/j.chemer.2018.08.002

52. Kuang G., Xu C., Wei C., Shi A., Li Z., Fan C. (2021) Petro genesis of Paleoproterozoic alkali-feldspar granites as sociated with alkaline rocks from the Trans-North China Orogen. Precamb. Res., 366, 106-427.

53. Laurent O., Martin H., Moyen J.F., Doucelance R. (2014) The diversity and evolution of late-Archean granitoids: Evidence for the onset of ‘modern-style’ plate tectonics between 3.0 and 2.5 Ga. Lithos, 205, 208-235.

54. Li X.-C., Zhou M.-Z., Yang Y.-H., Zhao X.-F., Gao J.-F. (2018) Disturbance of the Sm-Nd isotopic system by metasomatic alteration: A case study of fluorapatite from the Sin Quyen Cu-LREE-Au deposit, Vietnam. Amer. Miner., 103(9), 1487-1496. https://doi.org/10.2138/am-2018-6501

55. López de Luchi M.G., Siegesmund S., Wemmer K., Nolte N. (2017) Petrogenesis of the postcollisional Middle Devonian monzonitic to granitic magmatism of the Sierra de San Luis, Argentina. Lithos, 288-289, 191-213. https:// doi.org/10.1016/j.lithos.2017.05.018

56. Lyubetskaya T., Korenaga J. (2007) Chemical composition of earth’s primitive mantle and its variance. J. Geophys. Res., 112, 1-21. https://doi.org/10.1029/2005JB004224

57. Maniar P.D., Piccoli P.M. (1989) Tectonic discrimination of granitoids. Geol. Soc. Amer. Bull., 101, 635-643.

58. Matsui Y., Onuma N., Nagasawa H., Higuchi H., Banno S. (1977) Crystal structure control in trace element partition between crystal and magma. Bull. Soc. Fr. Mineral Crystallogr., 100, 315-324.

59. Misra S., Sarkar S.S. (1991) Linear discrimination among M-, I-, S and A-granites. Indian J. Earth Sci., 18, 84-93. Morimoto N. (1988) Nomenclature of Pyroxenes. Mineral. Petrol., 39, 55-76.

60. Muir R.J., Weaver S.D., Bradshaw J.D., Eby G.N., Evans J.A. (1995) The Cretaceous Separation Point batholith, New Zealand: granitoid magmas formed by melting of maf ic lithosphere. Geol. Soc., 152(4), 689-701. https://doi.org/10.1144/gsjgs.152.4.0689

61. Nabelek P., Glascock M. (1995) REE-Depleted Leucogranites, Black Hills, South Dakota: a Consequence of Dis equilibrium Melting of Monazite-Bearing Schists. J. Petrol. 36(4), 1055-1071. https://doi.org/10.1093/petrology/36.4.1055

62. Nash W., Crecraft H. (1985) Partition coefficients for trace elements in silicic magmas. Geochim. Cosmochim. Acta, 49, 2309-2322.

63. Patino-Douce A.E. (1999) Generation of metaluminous A-type granites by low pressure melting of calc-alkaline granit oids. Geology, 25, 743-746.

64. Pearce J.A., Harris N.B.W., Tindle A.G. (1984) Trace element discrimination diagrams for the tectonic inter pretation of granitic rocks. Petrology, 25(4), 956-983. https://doi.org/10.1093/petrology/25.4.956

65. Peccerillo A., Taylor S.R. (1976) Geochemistry of Eocene calc-alkalinevolcanic rocks from the Kastamonu area, northern Turkey. Contrib. Mineral. Petrol., 58, 63-81.

66. Peng P., Zhai M.I., Guo J., Zhang H., Zhang Y. (2008) Petro genesis of Triassic post-collisional syenite plutons in the Sino-Korean craton: an example from North Korea. Geol. Mag., 145, 637-647.

67. Petford N., Atherton M. (1996) Na-rich Partial Melts from Newly Underplated Basaltic Crust: the Cordillera Blan ca Batholith, Peru. J. Petrol., 37(6), 1491-1521. https://doi.org/10.1093/petrology/37.6.1491

68. Philpotts J.A., Schnetzler C.C. (1970) Phenocryst-matrix partition coefficients for K, Rb, Sr and Ba with application to anorthosite end basalt genesis. Geochim. Cos mochim. Acta, 34, 307-322.

69. Puchkov V.N., Ronkin Yu.L., Sergeeva N.D. (2024) Basalts of the Riphean Sequences of the Bashkirian Meganti clinorium, South Urals: New 147Sm‒143Nd and Rb‒Sr ID-TIMS Isotopic Constraints. Dokl. Earth Sci., 518, 1479-1488. https://doi.org/10.1134/S1028334X24602372

70. Sajona F.G., Maury R.C., Pubellier M., Leterrier J., Bel lon H., Cotten J. (2000) Magmatic source enrichment by slab-derived melts in a young post-collision setting, central Mindanao (Philippines). Lithos, 54(3), 173-206.

71. Scarrow J.H., Spadea P., Cortesogno L., Savelieva G., Gag-gero L. (2000) Geochemistry of garnet metagabbros from the Mindyak ophiolite massif, Southern Urals. Ofioliti, 25(2), 103-115.

72. Siedner G. (1965) Geochemical features of a strongly frac tionated alkali igneous suite. Geochim. Cosmochim. Ac ta, 29(2), 113-137.

73. Sizova E., Hauzenberger C., Fritz H., Faryad S.W., Gerya T. (2019) Late Orogenic Heating of (Ultra)High Pressure Rocks: Slab Rollback vs. Slab Breakoff. Geosci., 9, 499. https://doi.org/10.3390/geosciences9120499

74. 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 complex. Washington DC American Geophysical Union Geo physical Monograph Series, 132, 101-134. https://doi.org/10.1029/132GM07

75. Su Y., Tang H., Sylvester P.J., Liu C., Qu W., Hou G., CongF. (2007) Petrogenesis of Karamaili alkaline A-type gran ites from East Junggar, Xinjiang (NW China) and their relationship with tin mineralization. Geochem. J., 41(5), 341-357.

76. Tischendorf G., Forster H.-J., Gottesmann B., Rieder M. (2007) True and brittle micas: compo-sition and solid solution series. Mineral. Mag., 71, 285-320.

77. Wang Q., Xu J.-F., Jian P., Bao Z.-W., Zhao Z.-H., Li C.-F., Xiong X.-L., Ma J.-L. (2006) Petrogenesis of Adakitic Porphyries in an Extensional Tectonic Setting, Dexing, South China: Implications for the Genesis of Porphyry Copper Mineralization. J. Petrol., 47(1), 119-144. https://doi.org/10.1093/petrology/egi070

78. Wang Q., Zhao Z.-H., Bao Z.-W., Xu J.-F., Liu W., Li C.F., Bai Z.-H., Xiong X.L. (2004) Geochemistry and Petro genesis of the Tongshankou and Yinzu Adakitic In trusive Rocks and the Associated Porphyry Copper Molybdenum Mineralization in Southeast Hubei, East China. Res. Geol., 54, 137-152. https://doi.org/10.1111/j.1751-3928.2004.tb00195.x

79. Whalen J.B., Curri K.L., Chappell B.W. (1987) A-Type Granites Geochemical Characteristics, Discrimination and Petrogenesis. Contrib. Mineral. Petrol., 95, 407-419.

80. Wittke W., Sykes R. (1990) Rock mechanics. Berlin: Springer, 587 p.

81. Wu F., Liu X., Jia W., Lei Y. (2017) Highly fractionated gran ites: Recognition and research. Sci. China Earth Sci., 60, 1201-1219. https://doi.org/10.1007/s11430-016-5139-1