Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Раннеживетский контрастный вулканизм Учалино-Александринской зоны (Южный Урал)

ВАК РФ 04.00.08, Петрография, вулканология

Автореферат диссертации по теме "Раннеживетский контрастный вулканизм Учалино-Александринской зоны (Южный Урал)"

СА1КТЧШЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи СУРИН ГгаофеЯ Николаевич

РЛННЕШВЕГСКИЙ КОНТРАСТНЫЙ ВУЛКЛШШ УЧШИО-А1НКСЛЦЦШСКОЙ ЗОНЫ (ЕЕНЫЙ УРАЛ): ПЕТРОЛОГИЯ,

пшмн и саязь с ним шнданнагс рудообразошш

Специальность 04.00.08 - петрография, вулканологи

Автореферат диссертации на соискатю ученой степени кандидата гаолого-етнералопгавсккх наук

Санкт-Иетарйург 1992

Работа выполнена нз кафздре петрографии ианкт-Петербург-ского государственного университета.

Каучшй руководитель : доктор гоолого-микоралопгаеских

наук профессор Н.в.Шинкарев Официальные оппоненты : доктор геолого-шшралогических наук Е.И.Енрай

кандидат геолого-минералогических наук й.А.Румянцева Ведущая организация : Институт теологии и геохимии им.ак.А.Н.Заварицкого УО РАН (г.Екатеринбург)

Защита состоится 1992 г. в чао.

в ауд. на заседали специализированного совета Д 063.57.27 по защите диссэртащй тза соиенадет ученой степени доктора геолого-минералогических наук при Санкт-Петербургском государственном университете (199034, г.Санкт-Петербург, Университетская набережная, д.7/9, геологический факультет).

С диссертацией ыохно ознакомиться в Научной библиотеке им. А..М.Горького при Санкт-Петербургском государственном университете.

Автореферат разослан "(ИШь-еа 1992 г.

Учений секретарь специализированного

совета Т.Ф.Семенова

- г -

ОВЦАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА. РАБОТЫ

Актуальность работа. Учалшга-Алексаидринская зона - крупнейшая колчеданоносная структура Южного Урала. Необходимость изучения генезиса пород рудовмещащзй контрастной карамалыташ-ской базальт-риолитовой формации определяется их высокой продуктивностью на колчеданное оруденеоте. Совершенствование методики поисковых работ предполагает выявление генетических связей мегжу процессами пвтрогенезиса, метасоматизма и рудооб-разования. Геодинамкческая позиция месторндений до сих пор является предметом дискуссий. Решение этих проблем требует детальных комплексных исследований в пределам колчеданных рудных районов. - *

Целью работы является создание модели петро- и рудогенеза, которая монет служить основой для разработки прогнозно-поисковых комплексов, критериев и признаков колчеданного оруденения.

Задачи исследований. I. Анализ петролого-геохм.аческих особенностей пород карамалиташской контрастной формации, актуа-листическое сопоставление их с образованиями современных мобильных зон. 2. Выяснение условии и причин магио- и петрогене-звса контрастной формации. 3. Определение места контрастного вулканизма в обтей схеме, эволюции девонского шматязма, металлогении и геодинамики Учалино-Александринской зоны. 4. Выявление метасоматической зональности и причин ее возникновения. 5. Анализ основных факторов и параметров образования колчеданных месторождений.

Научная новизна. I. Получены новые данные по петрографии, петрохимии, геохимии и минералогии пород карамалиташской формации, позволяющие реконструировать геодинамическуп обстановку их становления, 2. Рассмотрены вопросы петрогенезиса карамалыташской формации, обосновано применение механизмов флюидного синтексиса и кристаллизационной дифференциации к объяснению их происхождения. 3. Определено место контрастного вулканизма в общей схеме эволюции девонского магматизма, металлогении и геодинамики Учалино-Алексавдринской зоны. 4. Описана и получила генетическую интерпретацию матасоматическая зональность Верхне-уральского рудного района. 5. Проанализированы основные факторы и параметры образования колчеданных месторождений.

- 2 -

Основные защищаемые положения.

1. Контрастная карзмылаташская формация является полигонной, в ее состава выделятся породи двух главных, штрогеохдаичесхих остров одушшх серий: толеитовой и известково-щелочной. Толеи-товая серия типичная для ранних стадаШ развития энсиматических островных дуг. Палингенная известково-щелочная серия сформировалась в результате фракционного плавления мафического гетерогенного амфиболосодеряащаго субстрата в никдай части коры. Сделано предположение о наличии в составе формации пород бони-иитовой серии.

2. Контрастный вулкнизм проявился в результате реализация механизма флюидного синтаксиса при смене условий растяаегаш на сжатие на ранней стадии армирования островной дут;:. Ведущим фактором эволюции расплавов являлась кристаллизационная дифференциация. Сопутствующие процессы (контаминация, ассимиляция, гибридизм, флюидоперенос) играли незначительную роль

в г.етрогенезисе).

3. Предложена обобщенная генетическая модель колчеданного месторождения Учалино-Александринской зоны, учитывающая связь процессов рудообразования с кислим магматизмом контрастной базальт-риолитовой формации.

Практическая значимость работы. Материалы по петрогепеохи-мическому изучению пород использовались при составлении двух производственных отчетов, в том числе по геологкчоскому доизу-чеют и сроднемасштабному объемному картированию Верхкеураль-ского рудного района, утверзденному НРС ВСЕГЕИ. На основании предложенной генетической модели колчедакообразования с$ор:лу-лированы поисковые критерии и признаки, позволившие осуществить прогнозирование новых рудшх тел в Вэрхнеуральском районе.

Фактический материал собирался авторш в 1987-91 гг. Основные исследования проводились в Верхнеуральском рудном районе. Изучено более 50 тыс.м. керка скваяин, белое 2000 прозрачных шлифов. В работе использовано более I тыс.силикатных, 100 ней-тронно-активационных, 200 атомно-абсорбцяонных, 300 ренггено-фяюоресцентных и рентгено-спектралышх, 200 количественных спектральных, 40 микрозондовых и ряд других анализов пород и минералов.

Апробация "результатов нсследоваяпй. Основные результаты ис-ледований опубликованы в II работах, докладывались на УК-Х конференциях молодых учених ЦНИГРИ (Москва, 1988-1990), га Всесоюзных совещаниях "Эволюция магматизма Урала - факты и проб-ломы" и "Магматические формации в геологической истории и структуре Земли" (Свердловск, 1987, 1989), Всесоюзном совещании "Тектоника лигосферних плит" (Звенигород, 1989), XI Уральской конференции молодых геологов и геофизиков (Свердловск, 1991), Втором региональном совещании "Минералогия Урала" (Миасс, 1990), Втором Уральском металлогешгчэском совещании "Геодинамика и металлогения Урала" (Свердловск, 1991), У Уральском совещания "Ядоносные мета соматические формации Урала" (Сворд-ловск, 1991), ряде научно-практических конференций НГС ПГО "УралГэология" и НРС ВСЕГ31.

Объем, структура работ«. Диссертационная работа состоит из Введения, 7 глав и Заклвчегаш, Списка литературы, вклшаицего 2â3 наименований, содорхит 1&9 страниц текста, 68 рисунков и таблиц.

Автор глубоко признателен всем сотрудникам ка^дрц петрографии СПбУ и своим коллегам, геологам Челябинской ГРЭ Е.А. Белгородскому, Н.И.Кузнецовой, Г.П.Кузнецову, Г.К.Петрову, Л.И.Шох, А.Д.Штейнбергу за помощь и советы.

Часть I

ГЕОЛОГИЯ И КОНТРАСТНЫЙ' ЗЖАИИ! УЧАЛШО-АЛЕКСАНДРИНСКОй ЗОНУ

Глава I. Геологическое строение Учалино-Алексашгоинской зоны

Учалино-Александринская зона представляет собой меридионально вытянутую структуру в восточном борту Магнитогорского прогиба мозду Магнитогорской и Гумбейской структурно-формационннми зонами. В продолах зоны с севера на от видедякяся три крутых блока (рудных района): Учалинский, Верхнеуральский и Алексан-дринский. Автором и А.Д.Штейнбергом (1990) выделены следующие стратиграфические подразделения: I. карамалыташская свита -базальты и кислые вулканиты (D22Vj)> включающая две подсви-ты:нижнюю - преимущественно базальты, и верхнюю - преимущественно кислые вулканиты; 2. улутауская свита - базальты, анде-зити, кислые вулканиты, вулканогенно-осадочные порода, извест-

няки (и ,лУкасопская толща - кремнистые слан-

цы (Л3 кововоронвнская толща - туфы и лавы базальтов,

вулканогенио-осадочше породы (Л) 3/2'» аналоги колтубанской овита (Маслозо, 1984, 1987); 4. верхпоурзльскал толща - трэхи-базальты, трзхиандезиты, трахидациты, известняки, туфогенно-осадочные породы (Л) 3 и самринская толца - ритмично-слоистое фшшояда, терригенные породы, известняки Ц) ^{т аналоги зилаирскоИ свиты (Цаслов, 1984, 1987). Охарактеризованы основные палеовулканические структуры зонн. В среднем-верхнем девоне цроисходила шдация вулканических центров с востока на запад, при этом вулканизм гавайского типа (гу сменялся строгл-болиансккм {/ -(т). В метаморфической истории региона выделяются два этапа. 1-ый соответствует островодужному этапу развития зоны (I) 2~Л 3) < имеет гидротермальную природу и характеризуется регрессивной направленностью. П-ой этап соответствует субконтинонтальной стадии (С-Р ?), для него характерен прогрессивный региональный метаморфизм. Кратко описаш главные тектонические структуры зоны, а также особенности интрузивного и лайкового магматизма.

Глава 2. Закономерности размещения колчеданного оруденендя На примере Зерхкеуральского района, наиболее изученного структурного элемента Учалино-Алексэндршской зоны, охарактеризованы геологические объекты, опредолящие размещение колчеданных месторождений и проявлений. К шталлогекическим сектора:.; первого рода отнесены реально существуйте геологические объекты, вликыцие на размещение и локализации колчеданного оруденешя. Стоаткграй;гчэский Фактор заключается в приуроченности шкскдуш колчеданного оруденения к городам верхней подсвиты карамалыташской свиты, что прямо связано с временным максимумом проявления кислого вулканизма в конце раннего живете. Магматический Фактор обусловлен генетической связью кол-' чеданного оруденешя с кислыми магматическим! породами, распространенными на трех стратиграфических уровнях, кавдому из которых соответствует региональный рудоконтролирукций уровень. ЛитологическиЯ йактор определяет наличие рудоконтролируших подуровней, на которых локализуются массивные руд и. Такие подуровни обычно приурочены я горизонтам туф?генно-осадочных

и вулканого1гно-осэдоч1шх пород, фиксирующих перерывы между отдельными ритмами кислого вулканизма. Тектонический фактор определяет распространение проницаемых зон, в которых развиты околорудные ыетасоматиты. Эти зоны является центральными в регионально!! мотасоматической зональности ("рудоподводящими"ка-налаки) и наследует долгохквущиэ глубинные разломы.

металлогенические йакгора второго рода установлены при анализе геологического развития и современной геологической обстановки в процессе палеотектонических и палеовулканических реконструкций. Геотектонический -Тактор замотается в приуроченности временного максимума колчеданного оруденения к переходной обстановке (смона растяжения на сжатие) на ранней стадии формирования островно-1 дути. Палоовужанический йактор заключается в связи колчеданного оруденения с вулканическими постройками. Геологическая структура района определяется грядами базальтовых вул- ' канов, субпараллельными основным направления:,! гятло- >; "рудо-подводящпх"каналов . Оси гряд фиксируют древние кагковыводящиэ разломы этапа растяжекш. Ка них располагаются центры базальтовых питовых вулканов и плановых конусов, склоны и вершины которых благоприятны для развития продуктивных вулканитов кислого состава. Последние выполняют крупные меягрядовые и поперечные депрессии кальдерного типа, внутри которых широко распространены туфогентю-осадочныо порода, благоприятные для локализации оруденения. Все месторождения и крупные проявления обнаруживают пространственную связь о вулканическими постройками (купола, куполовидные вулканы, некки), сложенными чаща всего крупнопор-флрстши кислыми породам!. Выявленные структурные элементы Верхнеуральского рудного района в первом приближении соответствуют его юталлогеническому районированию.

Глава 3. Раннеянветская контрастная вулканогенная базяльт-риолитозая карамалитапская колчеданопоспая гбошзция:петрография, гоохиипя и вопросы петрогенезиса Породы формации пространственно сопряжены на уровне карамэ-лыташскоп свитн. 3 общем виде ее состав и химизм рассмотрен в работах Д.С.Шгейнберга, Т.И.Фроловой, И.А.Суриковой, Г.Б.Мельниковой, Р.П.Костиной, В.А.Прокика, Н.А.Румтщевой, М.Б.Боро-дповскои, А. И.Кривцов о, Е.П.Еирая, П.Ф.Соико, И.Б.Серавктга,

А.С.Бобохова, А.М.Косарева, Р.Г.Язевой, др.исследователей. Гео-хи.тия фор:.ащга изучена значительно слабое. Петрохимическая структура формации характеризуется отчетливой бимодельноетью, выделяются два максимума расцределе;шя 3«02= 50-53/^ и 72-753. В целом для форглацни характерно резкое преобладание породы основного состава при подчиненном количество кислых разновидностей.

Петиограйичоскке особенности пород.

Породы основного состава отличаются большим разнообразием типов с простыми парагенезисами минералов (плагиоклаз* пироксен). Преобладают афирсвые мелкопорфировые плагиоклазовые разновидности пород. ГораздоУвстречаются крупнопорфировые (мегаплагкопорфирозые базальты Ялпанской депрессии и шроксено-фяровые базальты участка I огд.с-за Нагайбакский). Структуры основной массы гиалопилитовые, инторсортальные.

Породы среднего состава по основности подразделяются на андезибазальты, андезиты и андезидациты. Наиболее распространены иелкопорфнроЕЫо плагиоклазовые андезибазальты. Объем андезитов не превышает 2-ЗЙ от общего объема формации.

Породы кислого состава по геологическому положению, составу и структурным особенностям продразделяются на 2 группы. 1-ая группа пород объединяет мелхопорфировые, с небольшим количеством вкрапленников базокварцевые дациты, риодацитн и риолитп о призматическими (андезнтощшшгл), криптокристаллическими, микропой-килобластовши, микролойкклитовши и шкроэллотриоморфнозернис-тыыи структурами основной массы, которая содержит большое количество мелких выделений магнетита. Содеркание вкрапленников кварца в риодацитах и риолитах не превышает 5%. Эти породы являются дяфференциатаии базальтовой магын. П-ая группа объединяет подавлягацее большинство кислых пород формации и представлена мзлко-крупнопорфировдаи (до мегафировых и полкфировых) да-цитами, риодацитами и риолигаги с фельзитовыми, микролитовыми, сферолитовши, виторофировыш, микролитозернистиыи структурам основной массы в различных сочетаниях. Данные порода составляют 90$ объема верхней подсвиты карамалыташской свиты. Степень пор-фировости их увеличивается от нижних к верхним частям разреза. Выделяются плагиоклазовые, кварц-ппагиоклазовые (наиболее распространенные) и роговообманково-кварц-плагиоклазовые разновид-

ности. Количество вкрапленников варьирует в пределах 10-20* объема пород. Отмечается насколько их генераций. Текстуры весьма разнообразныгмассивиые, флюидэльно-шлосчатые, брекчиевидные. Автор лоддорвивает представления о палингенной природе кислых пород П-ой группы (Фролова, 1568, 1977).

Минералогические особенности пород.

_Цлагиоклаз__почти всегда альбитизировэн, но изредка удается обнаружить реликты первичных минералов. Отмечается пониженное содержание анортитового минала в плагиоклазах базальтов (Ап51-55) и несколько повышенное в'риодацитах (Ап25)._клинопи£оксен_ в базальтах нивней подсвиты представлен диопсидом-салитом ^а45'%40^е12 Во вкРа1И8ННПка::!; и яюлезистым авгитом СаддМ^дУвзд в микролитах основной массы. В базальтах верхней подсвиты он представлен авгитом Са4Х-42М344-45Те14* В анлезитах с ксенокрис-талламл кварца состав пироксена меняется от Са^дМу^Ге^д до Са39%44Гэ17- ® ппроксенофировых базальтах он представлен пижо-нит-авгитом Са27_28'"'548-49^е24* Кварц представлен разнообразными выделениями (ксенокристаллами, ''оскольчатьми" вкрапленниками, гексагонально-дипирамидалышми и т.д. Октаэдры в кислых породах П-ой группы являются параморфозами по крисгаллобаяиту. Магиетит_ в производных базальтоидной магмы кристаллизовался одним из последних и присутствует в заметном количестве. В палингетшх кислых породах он содержится в ничтоаном объеме. В гибридных андезитах и базальтах верхней подсвиты с магнетита начинает кристаллизоваться основная масса пород.

Петрогеохимические особенности пород.

Все порода формации являются образованиями нормальной шелоч-ности при существенном преобладании натрия над калием. Петроге-охимическое изучение пород карамалыташской формации позволяет сделать вывод о том, что она является полигенной, в ее составе выделяются две главные петрохимические серии: толеитовая и из-вестково-щелочная. Анализ показывает, что породы тояеитовой серии являются аналогами толеитовых серий ранних стадий формирования энсиматических островных дуг. Об этом говорит наличие феннеровского тренда дифференциации, высокие значения отношений А^Од/т; 0%, РеО/МдО и коэффициента фракционирования, первичная

перенасыщенность А1203 и низкое содержание Р2С5, а также содержания и распределение в породах Ев, Эг , Со, Т1, Сг , N1 , Нг , V , У и т.д. Содержание редкоземельных элементов (РЗЭ) несколько повышается от основных к кислым членам ряда при сохранении примитивного "хондритавого" профиля их распределения, при этом положительная Е-аномалия меняет знак на отрицательную. Первичное отношение 873г/ ^Згв породах близко к 0.704 (данные Е.П.Ши-рая, В.¡¿.Горожанина, А.С.Бобохова). Аналогичны;.«! особенностями обладает породы толеитовых островных дуг Тонга, Кермадек.Юкно-Сандвичевой, Марианской, Алеутской и др. Палингенные дациты, рио-дациты и риолиты известково-щелочной серии отличаются от своих аналогов, дифферэнциатов голоитовой магмы, повшсенной ролью калия в сумме щелочей, низкой степенью окислешгости железа, пониканны-ми значениями отношения РеОД^О и коэффициента фракционирования, значительной обогащенностью тугоплавкими элементами (Мд , М/ , С г-) при высоком значении отношений N¡/00, повышенными содержаниями 2в, низким V и т.д. Содержание РЗЭ в них значительно выше, чем в породах толеитовой серии. Отмечается устойчивое преобладание легки РЗЭ над тяжельми и значительная по величине положительная Еи-я аномалия. Величина 875г /Во5г составляет 0.705-0.706 (Бобохов, 1989), что близко к известково-щелочним андезитам Новой Зеландии.

Вопросы петрогенезиса

Прянадлелсность пород карамалыташской формации к различным петрохимическш сериям объясняется полигенностью всей формации в целом. Ни магматической дифференциацией, ни ликвацией невозможно объяснить особенности состава пород. Основной объем кислых пород формации сформировался, видимо, в результате кристаллизации коровых магматических выплавок.Родоначалыше магмы раз- . личных серий обладали определенной генетической самостоятельностью при наличии парагенетических связей между ними.

Толеитовая островодужная серия является индикаторной для островных дуг и характерна для начальной "оной" стадии их формирования. О значительной деплетированности источника материнской магмы свидетельствуют величины отношений 2г/Т, Га/Эт, 1а/Ув, а также количественная оценка зависимости неуду Сг и У. По соотношениям нормативных Рх, Р1 и 01 сделан вывод о том, что обособление толеитових базальтов произошло при 9 кбар(35-35 км)

в условиях, отличающихся от безводных,-Тем не менее количество Н20 в магме превшзать 1% не может (Куширо, I9B4). Петрографичос-кио и петрохимические особенности пород свидетельствуют о перо-гретости базальтовых лав относительно низкобарической плэгиокла-зпироксеновой когектики и "сдвиге" составов в сторону повышенного Pjuo' СУДЯ по составу пироксэнов, температуры их кристаллизации варьируют в пределах 800-П50°С. Анализ поведения Го в кристаллизации магнотита в породах показывает, что дифференциация магм происходила в открытой в отношении окислительно-восстано-вителышх агентов системе при летучести Og, чуть превышающей ее значения дм буфера ОВД. Появление в составе формации высокоглиноземистых базальтов (Ялианская депрессия) объясачется кратковременной дифференциацией в самом низу сшэтической дегидратированной коры на глубинах 20-27 км, сопровождающейся осавдением кли-нопироксена и основного плагиоклаза, т.о. осуществленном "анор-тозитового тренда 1-го типа" (Фролова, 1985). При подъеме магм к поверхности расплав переходил через плоскость насыщения кремнеземом в поле кварцевых толеитоа при давлении менее 4, 5 кбар. Главной фракционирующей фазой был плагиоклаз, в подчиненном количестве - клинопирокоан, т.е. осуществлялся "анортозитовый тренд 2/го типа". Повышенное Рд о в сочетании с низкой летучестью Og и низкой водонасыщеипостьв &згм объясняется началом латерального . сжатия на ранней стадии формирования островной дуги. Дифференциация заканчивается на котектикв кварц-плагиоклаз при Р=0,5кбар,

Палинтенная известково-щелочнзя серия не имеет прямых аналогов среди образований современных островных дуг. Вивод о выплавлении кислых магм из сиалической коры (Фролова, 1977) не подтвердился геохимическими данными. Состав пород (обогащение тугоплавкими и низкие содержания литофильных элементов, относительно низкие величины Sc -отношения и т.д.) свидетельствуют о том, что кислые палингенные магмы являются выплавками из ба-зитового субстрата в симатическоЗ коре. В нормативном салическом тетраэдра средний состав пород примерно соответствует экспериментально установленным при P06iif^HoO~® к(^аР» Весьма высокие

значения-отношений нормативных альбита К ортоклазу в сочетании о наличном нормативного корунда заставляют предполагать равновесие расплавов с роговой обманкой которая не являлась посто-

яшгаЯ ликвидусной фазой при кристаллизации расплавоэ и, следовательно, играла роль рестита при их выплавлении. Анализ экспериментальных работ позволяет считать, что плавление амфиболитов - наиболее вероятный механизм образования палингенных магм карамалыташ-ской формации. Начало плавления отвечает условиям верхней ступени омфиболитовой фации метаморфизма, что требует высокого тео-термического градиента, около 48°С/км, достижение которого возможно при смене растяжения на сжатие. Состав пород свидетельствует о насыщенности системы В^О. На глубине 20 км водный солидус базальта примерно соответствует 800°С. Судя по термометрическому изучению включений в кварце (Костина, 1974, 1978), температуры магм были ЮОО°С и выше, при таких температурах значительно преодолевается Гранина между амфибсяитовой и гранулитовой фациями метаморфизма, а также предел устойчивости амфибола, следовательно, плавление носило продвинутый характер, что объясняет обогащё-нность магм тугоплавкими элементам и насыщенность летучими ком-понентэмиС^О, СО2, сера). Подобный механизм магмогеназиса подтверждается рядом геологических и геохимических данных. Анализ последних позволяет предшшжить минеральный состав источника. Возможно, в исходном субстрате в резко подчиненном количестве присутствовал гранат. Уменьшение £г -отношения вверх по разрезу (Бобохов, Горожанин, 1989) объясняется, видимо, уменьшением контаминации коровым материалом более поздних выплавок по сравнению с ранним!!. При продвижении расплавов вверх растворимость С02 и 1^0 в магме резко снижается, что приводит к их дегазации и формированию олережащего фронта летучих. Результатом этого процесса является начальная пропшштизация базальтондов. Анализ особенностей кристаллизации пород позволяет предположить формирование промежуточных очагов на глубинах 1-8 км. Бея сумма геологических фактов указывает на образование палингенных кислых пород в условиях постоянного снижения проницаемости коры, что наиболее удачно интерпретируется как смена условий растяжения на латеральное сжатие.

Существование в земной коре магм различного состава приводило к их взаимодействию, что проявилось в явлениях ассимиляции и гибридизма. На ранней стадии формирования разреза формации вза-

нмодейстике осуществлялось лишь в форма флю:щно-д1<ф1/знойного переноса, что способствовало осуществлению "анортозитового тренда 2-ого типа" при дифференциации базальтовых магм. На поздной стадии, когда проницаемость коры была значительно моншеи, в результате смешения магм в весьма ограниченном объеме формировались гибридные андезиты и ащезидациты с неравновесным! параго-незисами минералов.

Таким образом, своеобразное геодинамическое пологазние (переход от растяжения к сжатию), а тайке формирование формации на "зрелом" симатичвско.м фундаменте обусловило возникновение ео петрофовда. Подъем к поверхности базальтовых магм сопровогдался явлениями кристаллизационной дифференциации, флюидопереноса и,палингенеза в нижней чгзсти коры. Подобный механизм машогенорации известен в петрологии как йлшдный синтекспс (Лобрецов, 1981).

Глава 4. Место контрастного вулканизма в эволрцип довонского

магматизма, металлогении ч геодинамики Учдлино-Алоксандрпн-скои зони

Вортикально-вроменной ряд девонских магматических формаций, реконструированный нами в Верхнеуральском рудном р-не, включает в себя: вулканогенную контрастную карамзлыташскую, непрерывную ■ базальт-андезит-дацит-риолитовую улутаускую, вулкано-плутоничос-кую базальт-андезибазалыовую (габбро-дпорит-кварцевомонцо-дио-. ритовую) колтубанскую и вулкано-плутоническую трахибазальт-тра-хпавдезиг-трахи®вдтовую (субщолочную габбро-мощонит-оиенито-вую) верхнеуральскую формацию. Этот ряд совпадает с петрогеохи-мическим рядом островодуяшых серий: толеитовая (палингонная из-вестково-щелочная) - извеотково-щолочная - калиево-натриевая субцелочная - шошонитовая и отражает эволюцию магматизма от "юной" до "развитой" и "зрелой" стадий развития островной дуги. В указанном ряду увеличивается глубина зарождения первичных магм от 35 км до 75-85 км, что интерпретируется как усиление тангенциального сжатия в процессе развития магматизма. В геохимическом отношении это выражается в^постепенном увеличении в магматитах К, Т■, суммы щелочей, Р, литофилов (Ва, Ев, Эг , ТК , N3 н др.), а также легких РЗЭ. При этом простые парагено-зисн минералов (Срх-Р1) сменяются более сложными (01-РЗС-В1 -Аш^ -РШзр), в клинопироксенах закономерно увеличивается со-

держание форросилитового минерала (Сурин, 1990). Перочисленные изменения корродируются о изменениями мощности земной коры и ее "сиаличности". Мощность коры возрастает главным образом за счет дифференциации верхней мантии. Взаимодействие магматических расплавов с корой не увеличивается, что выражается в сохранении низких уровней вгг-изотошшх отношешш (0.704-0.705). Наоборот, на ранней стадии это взаимодействие было максимальным вследствие падения температурного градиента в среднем-позднем девоне. Это объясняется миграцией вулканизма к западу, т.е. от фронтальной части дуги к тыловой. Мегаллогецический временной ряд, коррелиру-юцийся с приведенным выше петрохишчоским, в общем виде выглядит так: Си , 2л-Си , 2п, Рв (Ад , Ли ) - Си , Т| , Ре, V , -Си, Мо (Ре). Он в целом повторяет характерную специализацию островодуж-1шх формаций и одновременно также в общих чертах совпадает с латеральной металлогенической зональностью, установленной в большинстве островных дуг, в которых так® отмечается миграция вулканических центров от фронтальной части к тыловой (ЗоненшаЯн, 1976).

Часть 2.

МЕТАСОМАТОЗ И КОШДАНООБГЛЗОВАНИЕ Глава 5. Метаооматическая зональность Учалино-Алексапдшн-

ской зоны и ее природа В Верхнеуральском рудном р-не в оикшэшшх рудовмеща щей кара-малыгашской свиты выявлена следующая латеральная метасоматическая зональность (от флангов рудных полей к центрам месторождений): зона слабоиаменешшх пород (соссюритовая) и зона выноса Са (спи-литизация) - зова пропилитов - зона кварц-хлорит-серпцитовых матасоматитов - зона рудококтролирущих кварц-серицитовых иета-соматитов.

Первая зона характеризуется минеральными ассоциациями, типич-1шми для пренит-пумпеллиитовой фации метаморфизма, с реликтами неизмененного плагиоклаза (Ап51-58). Ширина зоны выноса Са варьирует в пределах 4-5 км в шной части района, до 1-2 мл в северной его части, где сосредоточвт мосторокдения, что связош с широким развитием ореола пропилитизации вокруг них. Процесс аль-битизации развивается от краев у центрам фенокристов плагиоклаза и в основной массе пород. Бош пропилитов имеет устойчивую минеральную ассоциацию: эпидот-хлорит-альбит-карбонат-кварц-гидрослкую-гсмзтит-пприт. Для зоны характерен привнос сери н

С02. Зона кващхлорит-серицитовых мэтасоматитов приурочена к линейным прошщаемш зонам, наследующим магмовшюдящие разлоги, она наложена на зону пропилитов. Зона кварц-серицитовнх метасо-матитов образует осевую часть ореола и фиксирует "рудоподводя-щий" высокотемпературный канал.

Возникновение описаний зональности полностью объясняется принципом кислотно-основного взаимодействия (по Д.С.Коржинсхо-му). При этом имеет место слокноэ сочетание диффузионной и ин-фильтрационной зональности. Анализ строения и состава выделенных зон показывает, что по латерали от флангов рудшх полей к месторождениям возрастают температуры и меняется обстановка . минералообразования - от окислительной (сгшшты) через нейтральную к восстановительной (кварц-серицитовые метасоматиты). Описанная зональность объясняется конвективной глубинной циркуляцией морских вод и подводной гидротермальной деятельностью под воздействием неглубоко ¡залегающего теплового источника (периферического магматического очага). Промежуточные очаги кислых магм являются не только источниками тепла, обусловливающего гидротермальную конвекцию, но и поставляют в гидротермальную систему з больших количествах СС>2 и серу, что способствует предельному раскислению и высокой минерализации растворов.

Глава 6. Миграция и баланс вещества при метасоматизма.

Для расчетов нитрации и баланса вещества в конвективной палеосистеме Верхноуральского р-на по методу З.А.Рудника за основу взято детально изученное Узельгинское м-ние. Установлены значительные масштабы миграции элементов в пределах конвективной системы. Для некоторых они составляют дестяки и сотни миллионов тонн. Из одной зоны в другую мигрируют $"• , К, О, Ге, См,2п, Со, Ба. Общее к-во натрия в системе постоянно, он в одинаковых масштабах привносится в зоны спшгатизации и про-пилитизации и выносится из зон выщелачивания. Полностью привносятся в систему !.!д и Я , выносится Са. Халькофильныэ элементы (Си ,Ип , Рв, Со, Ва) выносятся из зон спилитизащга и цропили-тизации и частично переотлагаются в кварц-серицитовых и кварц-хлорит-серицитовых метасоматитах. Выноса большинства этих элементов из конвективной системы достаточно для создания такого мостороядешя как Узельгинское.

- Г4 -

Глава 7. Колчеданообразование в Учалино-Александринской зоне (генетическая модель)

Проанализированы основные дикторы и параметры образования месторождений'(по Овчинникову, 1988):

A. Ведущую роль в образовании и размещении колчеданного оруденения играют глубинные факторы (корово-мантийные процессы).

Б. Рудоносная контрастная базальг-риолитовая формация знаменует собой смену тектонической обстановки на ранней стадии развития островной дуги (переход от растяжения к сжатию).

B. Вулканогенная деятельность является важнейшим геологическим процессом, порождающим колчеданообразование. Ведущий механизм рудоотложения - гидротермально-осадочный.

Г. Выделяются 3 группы источников рудного вещества: нвени-льная, ассимиляционная и внемагматическая инрпльтрациониая.

Д. Рудоносные растворы на Узольгинском м-нии представляли собой смесь ювенильной (магматической) воды и морской воды палеобассейна, что доказывается изучением изотопного состава Н и О в метасоматитах.

Е. Местным энергетическим источникам колчеданообразования является приповерхностный магматический очаг в земной коре, являющийся главным условием возникновения и существования конвективной системы, причем горячие постаюгматические флюиды существенно усиливали конвекцию.

Е. Из растворенных газов, кроме , в рудоносних флюидах в большом к-ве присутствовал СС^. Перенос металлов осуществлялся в виде галоидных, в основном хлоридных комплексов.

3. Массивные руды откладывались в локальных понижениях морского дна при смешивании рудоносных гидротерм с холодной водой палеобассейна.

И. Отложение руд осуществлялось в условиях понижения РТ-па-райетров рудонесущей среды, повышения активности 02 в системе и РН раствора, в результате из него последовательно выпадали сульфида Ре, Си и 2п .

К, Для подрудншс частей эндогенных ореолов месторолдетш х-ни повышенные содержания Мо, Со, Си ; для фронтальных - Рв, 2п, Ва.

Л. При формировании местороддзнм! образовались мотасоматиты пропилиг-серицитолнтовой формации.

Ы. Рудооглоаоше происходит при поинаошга температуры, примерно о 350°С. Давление оценивается примерно в 620-990 бар (Баранов, 1988).'Мелководная обстановка формирования руд свидетельствует о значительном раскислении растворов поствулхатгаес-кими эксгаляциями и подтверждает их генетическую связь с пери- , ферическими очагами кислых магм.

ЗАКЛЮШШ -

Основные результаты проведенных исследований сводятся к следующим: I, Установлено, что ¿аранзлиташскал формация является полите иной и состоит из 2-х главных островодумшх сорий: толе-итовой и нэвестково-щелочнсй. Предполагается присутствие в составе формации весьма редких пород бошнитовой серии. 2. Выявлены особенности петрогенезпеа образований, принадлежащих к различным сериям. 3. Показано, что своеобразная гоодинаяичоская обстановка формирования контрастной формации к наличие "зрелого" симагичвс-кого фундамента под островной дугой привели « реализации механизма флюидного синтаксиса, 4. Показано, что контрастный вулканизм занимает закономерное мосто в общой схеме эволщии девонского магматизма, металлогении и геодинакики Учалино-Ллександ- ■ рлнекой зоны. 5. Выявлена и получила генетическую интерпретацию метасоматячоская зональность Верхнеуральского р-на. Показано, что она объясняется конвективной глубинной циркуляцией морских вод под воздействием неглубоко залегавшего теплового источника (периферического очага кислых магм), поставляющего в гидротермальную среду тают в большом количестве б и СО2. Расчетами баланса вещества в палеогидротормальной системе установлены закономерности и значительные масштабы миграции элементов. 7. Предложена модель формирования колчедшпгого рудообразования с кислым магматизма',г базальт-рколитовои формации (контрастной),

Список опубликованных работ по теме диссертации

1. Средне-верхнедевонский магматизм Магнитогорского прогиба. //Эволюция магматизм Урала. - Свердловск: УрО АН СССР, 1987.

с.155-157 (соавтор А.Д.Штейнберг).

2. Геохимические особенности пород колчаданоносной контрастной формации Юашого Урала.//Вопросы геологии, поисков, разведки и обогащения мин.сырья цветных, благородных металлов и алмазов. М., ЦНИГРИ, 1988. с.18-19.

3. Латеральная мэтасоматическая зональность Верхнеуральского колчеданного района.//Геолого-геоф., минер.-геох.ис-ия, разв. и обогащ.мин.сырья м-шш цв., благ.металлов и алмазов, М., ЦНИГРИ, 1989, с.21.

4. Островодукные формации Учалико-Алексавдрккской зоны (Юшшй Урал.//Формац.анализ магматитов, С., УрО АН СССР, 1989, с.44-42.,

5. Отношение Со/Ш в пиритах массивных руд и ореолов колчеданных м-шй Верхнеуральского р-на (Юкный Урал). //Геояого-гаоф., мин.-геох.ис-ния с целью позыиэния эффективности геологоразв. работ и обогащения мин.сырья цветных, благ.металлов и алмазов. (Тезисы докл.молодых ученых). И., ДВЕРИ, 1990, с.44.

6. Эволюция составов клинопироксенов в вулканитах Учалино-Алексацдринской зоны (Юккый Урал). //Региональная минералогия Урала. (Тезисы докл.2-го регион.совещ."Минералогия Урала"). Свердловск, УрО АН СССР, 1990, с.83-85.

7. Девонский магматизм и геодинамика Учалино-Александркнской зоны (Юаний Урал.//Геология и полезные ископаемые Урала./Тезисы доклада XI Уральской конф.молодых геологов и геофизиков/.Свердловск, 1991, с.29-30.

8. Природа метасоматической зональности Верхнеуральского рудного района.//Рудокосн ыа матасоматкческие фармации Урала. Свердловск, УрО АН СССР,.1991, с.81-82. ■

9. Баланс вещества в иалеогидрогермальной системе Узельгин-ского месторождения. //Там же, с.83-84.

10. Геодинамика и металлогения Учалино-Александринской зоны. //Геодинамика и металлогения Урала. Материалы ко 2-ому Уральскому металлоганическому совещанию. Свердловск, НГГ УО АН СССР, ПО "Уралгеолоиш", УГП ВНТГео, 1991, с.122-123.