Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему

Геология машакской свиты Ямантауского антиклинория

ВАК РФ 25.00.01, Общая и региональная геология

Автореферат диссертации по теме "Геология машакской свиты Ямантауского антиклинория"

Ардисламов Фаниз Ринатович

ГЕОЛОГИЯ МАШАКСКОЙ СВИТЫ ЯМАНТАУСКОГО АНТИКЛИНОРИЯ (ЮЖНЫЙ УРАЛ)

Специальность 25.00.01 - Общая и региональная геология

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

1 С 023

Москва

2012

Г'О

005009997

Работа выполнена в Учреждение Российской академии наук Институт геологии Уфимского научного центра РАН

Научный руководитель - Член.-корр. РАН,

доктор геолого-минералогических наук Пучков Виктор Николаевич

Официальные оппоненты — доктор геолого-минералогических наук,

Тевелев Александр Вениаминович

кандидат геолого-минералогических наук, Самыгин Сергей Георгиевич

Ведущая организация - ОАО "Башкиргеология" (Уфа)

Защита состоится 2 марта 2012 г. в 14.40 на заседании диссертационного совета Д 501.001.39 при Московском государственном университете имени М.В. Ломоносова по адресу: 119234, ГСП-1, Москва, Ленинские горы, Главное здание МГУ, геологический факультет, сектор «А», ауд. 415.

С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке геологического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова (Главное здание МГУ, сектор «А», 6 этаж).

Автореферат разослан 2 февраля 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

профессор * I? А.Г. Рябухин

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исследований. В настоящее время большинство уральских геологов признает наличие на Южном Урале среднерифейской палеоконтинентальной рифтогенной структуры. Вместе с тем, среди исследователей нет единого мнения о её размерах и истории развития. Связано это, прежде всего со слабой изученностью рассматриваемой территории, отсутствием необходимого банка петрогеохимических данных по всем разновидностям пород. Причиной этому, в свою очередь является тот факт, что уже более 30 лет типовые разрезы машакского вулканогенно-осадочного комплекса находятся на территории Южно-Уральского Государственного природного заповедника, и доступ к интересующим нас объектам строго ограничен.

В последнее время в связи с проведением геолого-съемочных работ в пределах листа ЬМО-ХУП нам удалось получить новый фактический материал, который позволил вернуться к рассмотрению проблемы формирования машакского комплекса уточнить некоторые ранее устоявшиеся положения, прежде всего в стратотипе.

Изучение машакского вулканогенно-осадочного комплекса актуально не только с научной, но и с экономической точки зрения. На рассматриваемой территории в нём известны мощные конгломератовые и черносланцевые толщи, перспективные на золото, молибден, вольфрам, ванадий, платиноиды и другие элементы.

Цель и основные задачи работы. Главной целью данной работы является всесторонняя характеристика машакского комплекса в его типовых разрезах, долгое время остававшихся недоступными для изучения. В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:

1. Уточнение стратиграфии машакской свиты в стратотипической местности.

2. Создание банка петрогеохимических данных по вулканогенным породам и его анализ с целью выяснения генезиса, формационной принадлежности.

3. Сопоставление петрогеохимических особенностей вулканогенных пород машакской свиты Ямантауского антиклинория с таковыми современных геодинамических обстановок.

4. Оценка рудоносности углеродистых отложений и конгломератов северной части Ямантауского и Маярдакского антиклинориев.

5. Выяснение палеогеографических условий формирования углеродистых отложений.

6. Уточнение геодинамической модели формирования машакского вулканогенно-осадочного комплекса в среднерифейское время.

Фактический материал и методы исследований. В основу настоящей работы положен фактический материал, собранный автором в ходе полевых работ 2005-2009 годов в составе лаборатории «Рудных месторождений» Института

геологии УНЦ РАН. совместно с работниками Южно-Уральского Государственного природного заповедника и ООО «Геопоиск», при проведении геологосъемочных работ в пределах листа Н-40-Х\Щ.

Описано 300 прозрачных шлифов, проанализировано 124 силикатных анализа, в том числе 100 собственных; в них же были определены №, Со, Сг атомноабсорбционным методом (химическая лаборатория ИГ УНЦ РАН, аналитик С.А. Ягудина). Изучено 113 проб вулканитов нейтронно-активационным методом на редкоземельные и малые элементы в ЦЛАВ ГЕОХИ (г. Москва, аналитики Сапожников Д.Ю., Лоренц А.Л.).

По углеродистым сланцам были проанализированы: 31 проба на петрогенные элементы, 43 пробы на благородные металлы, 20 проб на редкие металлы и редкие земли, что позволило провести комплексное изучение углеродистых сланцев. По конгломератам проанализировано 13 проб на благородные металлы. Анализы выполнены в ВИМСе (XV, Мо, V), ГЕОХИ (РЗЭ), ИГЕМе (Аи, Р1- Рс1, КЬ. 1г), ИГ УНЦ РАН (петрогенные окислы). Определения золота, платины, палладия, родия и иридия выполнены в лаборатории анализа минерального вещества ИГЕМ РАН (зав. лаборатории В.В. Дистлер) химико-спектральным методом с предварительным концентрированием на органическом полимерном сорбенте «Полиоргс-4». Нижние пределы количественных определений всех элементов — 0,0005 г/т.

Научная повтпа представленной работы заключается в следующем:

1. Впервые, на современном уровне, дана подробная геологическая и геохимическая характеристика вулканитов из типовых геологических разрезов машакской свиты, представленных на хребтах Машак и Юша.

2. Изучены геохимические особенности основных и кислых эффузивов машакского вулканогенно-осадочного комплекса.

3. Установлены палеогеографические и геодинамические условия формирования вулканитов и углеродистых сланцев машакской свиты.

4. Впервые дана оценка углеродистых отложений и конгломератов этой свиты на благородные и редкие металлы

5. Проведено сопоставление базальтов машакской свиты среднего рифея с бичурской раннего триаса, а также с вулканитами различных геодинамических условий.

Практическая ценность. Результаты исследований вошли составной частью в отчет ООО «Геопоиск» о доизучении Иремельской площади масштаба 1:200 000 листа М-40-ХУП.

Полученные результаты уточнили представления предшествующих исследователей о внутриплитной или континентально-рифтогенной природе машакского вулканогенно-осадочного комплекса.

Установлена высокая перспективность черносланцевой и конгломератовой толщ на благородно- и редкометальное оруденение, выделены участки для

проведения датьнейших поисково-оценочных работ.

Защищаемые положения.

1. Машакская свита в пределах Ямантауского антиклинория состоит не из восьми подсвит, как считалось ранее, а из шести. Куянтавская и быковская подсвиты являются аналогами, они отличаются друг от друга лишь соотношением грубообломочных пород и алевролитов, но соответствуют одному стратиграфическому уровню. Калпакская подсвита южных районов представляют собой нижнюю часть более мощной каранской подсвиты северных районов.

2. Вулканиты относятся к контрастной риолит-базальтовой формации, основная составляющая в которой реЗко преобладает над кислой. Базальты принадлежат преимущественно к нормально-щелочному ряду толеитовой серии, реже субщелочпому ряду. На современном уровне проведен петрогеохимический анализ вулканитов машакской свиты Ямантауского антиклинория.

3. Углеродсодержащие отложения машакской свиты относятся к низкоуглеродистому типу, принадлежат терригенно-углеродистой формации и образовались в пределах прибрежно-морского бассейна. Область сноса располагалась на континенте, где господствовал гумидный климат, привнос терригенного материала шёл с северо-запада на незначительное расстояние.

4. Геодинамические условия формирования машакской свиты по комплексу геологических и геохимических данных отвечают континентально-рифтогенной обстановке, что существенно подтверждают ранее высказанные утверждения.

Объем и структура работы. Текст диссертационной работы состоит из введения, 7 глав и заключения. Она изложена на страницах и сопровождается иллюстрациями, таблицами и приложениями. Список литературы включает наименований.

Апробация работы. Основные и защищаемые положения докладывались автором на XII, XV и XVI научных студенческих школах: “Металлогения древних и современных океанов” (Миасс УрО РАН, 2006, 2009, 2010);. IV и V научной конференции молодых ученых по наукам о Земле (Новосибирск, 2008, 2010); Проблемы геохимии эндогенных процессов и окружающей среды. Иркутск. Институт геохимии им. А.П.Виноградова СО РАН 2007; VII межрегиональной научнопрактической конференции (Уфа, 2008 г.); GSA Annual meeting 2009, Oregon Convention Center, (Portland, Oregon USA), а также на заседаниях Ученого Совета ИГ УНЦ РАН. По теме диссертации опубликовано 11 работ.

Благодарности. Работа выполнена в лаборатории “Рудных месторождений” Института геологии УНЦ РАН под руководством член-корр. РАН, доктора геол.-мин. наук В.Н. Пучкова, которому автор выражает особую признательность. Автор также благодарен за повседневную помощь в работе и ценные советы доктору геол.-мин. наук В.И. Сначеву и кандидату геол.-мин. наук Д.Е. Савельеву, а также всем сотрудникам лаборатории ИГ УНЦ РАН “Рудных месторождений”: кандидатам геол.-

мин. наук А.В. Сначеву, Е.Н. Савельевой, Е.А. Бажину, инженеру Д.Г Ширяеву, а также А.А. Шияновой (Малиновской), Р.Е. Николаеву, Л.В. Хасановой за помощь при проведении полевых работ и в подготовке материала Автор считает своим долгом выразить признательность рабочему коллективу ООО НТПП «Геопоиск» в лице генерального директора В.М. Мосейчука, за предоставленную возможность участвовать в полноценных геолого-съёмочных работах в составе этого коллектива. При проведении аналитических исследований большую помощь оказали С.А. Ягудина, Н.Г. Христофорова, Д.Ю. Сапожников, В.В. Дистлер, B.C. Кордюков, которым автор выражает искреннюю признательность.

Глава 1. ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ИЗУЧЕННОСТЬ РАЙОНА РАБОТ

Площадь исследования данной работы расположена на листе N-40-XVII, где в 20-30-е гг. проводилась геологическая съемка масштаба 1:200000 Н.В. Потуловой (1928), А.Н. Петровым (1931), В.И. Рыцком (1931) и Н.Н. Дингельштедтом (1930). С 1931 года в разных частях площади ставились геологические съемки более крупных масштабов, преимущественно масштаба 1:50000, которые проводили А.И. Иванов, К.А. Львов, Д.Г. Ожиганов, С.М. Чихачев и Э.С. Бучковский, Н.И. Завьялов и другие. Эти работы, проведенные в 30-х годах, имели важное значение для выяснения геологического строения и полезных ископаемых района. В этот период была разработана стратиграфическая схема древних отложений района и западного склона Южного Урала в целом. В 1934 году А.И. Ивановым на хребте Машак была впервые выделена машакская свита К.А. Львовым в 1935 г. на хребте Шатак были описаны близкие по литологическому составу отложения в составе шатакской свиты, а аналогичные отложения восточной части Златоустовского района М.И. Гарань в 1950 г. (Гарань, 1969) выделил в кувашскую свету. На хребтах Яндык, Белятур, М. Малиновый и др. аналоги машакской свиты выделены в аюсапканскую и белятурскую свиты (Иванов, 1946, 1949, 1956, 1960; Геология и перспективы ..., 1988). Одновозрастность машакской, шатакской и кувашской свит была обоснована в работах М.И. Гараня (Гарань, 1969. Гарань и др. 1951ф) и А.И. Иванова (1960ф), и отражена в Унифицированной стратиграфической схеме докембрия Урала (1993).

В 1945 году материаты по изучению древних отложений западного склона Южного Урала были обобщены Н.С. Шатским. Основываясь на общих историкогеологических данных и анализе последовательности осадочных формаций, он установил, что эти отложения соответствуют эре, которую он назвал рифейской (от лат. Riphaei montes - Уральские горы). В дальнейшем разрез рифея Ю.Урала стал считаться стратотипическим с выделением рифейской группы (эры) и с трехчленным делением на бурзяний, юрматиний и каратавий.

На протяжении последних 30 лет на данной территории не проводились никакие геологосъемочные и тематические работы. Связано это с тем, что в 1978 году здесь образован Южно-Уральский государственный природный заповедник.

Глава 2. ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ МАШАКСКОГО ВУЛКАНОГЕННООСАДОЧНОГО КОМПЛЕКСА

Первые проявления вулканизма рифея Башкирского мегантиклинория относятся к бурзянию (айская свита). Последующие - к юрматинию, где они выражены вулканогенно-осадочной ассоциацией, которая представлена машакской и шатакской свитами. Образования первой слагают восточное крыло Ямантауского антиклинория (рис. 1), а второй - южную часть этой структуры. По составу пород и геологическому возрасту эти свиты являются полными аналогами.

Роль вулканитов в составе машакской свиты в различных районах ее развития неодинакова. В районе г. Ямантау, при мощности машакской свиты 1500 — 2300 м, примерно 80% составляют вулканиты основного и кислого состава. В районе хр. Шатак мощность свиты 2300 - 2400 м и вулканиты составляют 30 - 50% (Козлов и др., 2003. Козлов и др., 2007). В южной части Ямантауского антиклинория машакская свита сложена тонкозернистыми породами, и эффузивы здесь играют подчиненную роль.

В целом, среднерифейский вулканизм отвечает особому типу контрастной базальт-риолитовой формаций, ассоциирующей с конгломератами, что, по мнению многих исследователей, свидетельствует о формировании данных толщ в рифтогенных условиях (Иванов, Парначев, Алексеев, Ковалев, и др.).

Петрографические особенности вулканогенных пород машакской свиты (хребты Юша и Машак) изучались исследователями на протяжении многих лет. Довольно полно, для своего времени, петрографическое описание пород массива провели А.И. Иванов, К.А. Львов, М.И. Гарань, З.М. Ротару, А.Ф. Ротарь, П.Н. Швецов, В.И. Козлов и др.

В связи с тем, что с 1978 года хребет Машак является частью ЮжноУральского государственного заповедника, большинство современных работ (В. И. Козлов, А. В. Маслов, А. А. Краснобаев, С. Г. Ковалев, и др.) по изучению петрографических особенностей вулканогенных пород машакской свиты были проведены на хребте Шатак, либо основывались на работе предшественников.

В данной главе приведено описание различных разновидностей вулканогенных пород машакской свиты (хребты Юша и Машак) с выявлением и частичной интерпретацией некоторых петрографических особенностей. Данный комплекс пород является составной частью стратотипического разреза рифея, но был изучен в 4 пределах рассматриваемой территории значительно слабее, чем другие стратиграфические подразделения докембрия Южного Урала. Исследования проводились с помощью поляризационного и рудного микроскопов и сопровождались отбором образцов на химанализы. В большинстве своем материал основан на собственных данных.

Вулканогенно-осадочные толщи машакской свиты приурочены к узкой полосе в центральной части Башкирского мегантиклинория.

Машакская свита расчленена на восемь подсвит, четыре из которых (кузъелгинская, казавдинская, калпакская и каранская) представлены вулканогенными породами (риолиты, базальтоиды). Другие четыре подсвиты (быковская, куянтавская, шакитарская и ямантауская) практически нацело сложены осадочными породами (конгломератами, песчаниками, алевролитами, углеродистоглинистыми сланцами, туффитами). Общая мощность машакской свиты в рассматриваемом районе составляет до 2500 м (Парначев и др. 1986).

Возраст машакской свиты определяется как среднерифейский на основании абсолютных датировок по цирконам из кислых эффузивов (Краснобаев и др., 1985). В последние годы появились новые данные, полученные методом SIMS SHRIMP II по цирконам из базальтов и риолитов. По последним данным (Пучков и др., 2009) возраст машакской свиты определен в 1380-1385 млн. лет.

Ввиду ограниченного объёма автореферата ниже приводятся основные выводы, вытекающие из проведённых исследований по детальному описанию разрезов хр. Юша и Машак, верховьев p.p. Малая и Большая Кузъелга:

1. По нашим наблюдениям, куянтавская подсвита выделенная А.Ф. Ротарем и широко распространенная в районе севернее г. Б. Ямантау (рис.2), является аналогом быковской, развитой южнее. Они отличаются друг от друга лишь соотношением грубообломочных пород и алевролитов, но соответствуют одному стратиграфическому уровню (Савельев и др., 2008). Анализ геологического материала показывает, что калпакская подсвита южных районов представляет собой нижнюю часть более мощной каранской подсвиты северных районов. Таким образом, общая мощность каранской подсвиты составляет 250-300 м. Высказанная точка зрения опирается на следующие положения: 1) ни в одном пункте на протяжении выходов машакской свиты нет разреза или скважинного подсечения, где были бы последовательно представлены все подсвиты от кузъелгинской до каранской; в южных районах все разрезы венчаются базальтами калпакской подсвиты; верхняя часть разреза уничтожена эрозией (рис.З), 2) на западном склоне хребта Машак залегание пород весьма пологое (Z пад. 10°) (рис.4), перепад высот от подошвы кузъелгинских риолитов до кровли каранских базальтов около 400 м, что значительно меньше, чем предполагаемая мощность разреза при наличии шести подсвит, но примерно сопоставимо с мощностью разреза без куянтавской и калпакской подсвит, которые повторяются в составе быковской и каранской.

2. Основываясь на первом выводе и личном изучении разрезов можно сказать, что общая мощность машакской свиты составляет около - 1500-1750 м, в отличие от ранее указанных 1500-2500 м (Парначев и др., 1986).

3. Вулканогенные породы машакской свиты слагают два довольно мощных стратиграфических уровня. Нижний уровень представлен кремнекислыми эффузивами кузъелгинской и толеитовыми базальтами казавдинской подсвит. Второй

- полностью сложен базальтами калпакской и каранской подсвит.

4. Хребет Юша представляет собой ядро пологой синклинали, в осевой части которой (на гребне хребта) залегают породы наиболее высокого стратиграфического уровня (калпакской подсвиты), крылья ее сложены последовательно сменяющимися к западу и востоку (сверху вниз) осадочными

породами быковской подсвиты, базальтами казавдинской и риолитами кузъелгинской подсвит.

5. Изучение разрезов машакского вулканогенно-осадочного комплекса показало: во-первых, очень пологое залегание пород свиты; во-вторых, слабую тектоническую нарушенность пород; в-третьих, различную степень денудации отложений - наиболее полный разрез характерен для северных районов, на юге значительная часть их размыта.

6. На водораздельной части хребта Машак выделена толща толеитовых и субщелочных натриевых базальтов, возможно залегающих среди кварцито-песчаников зигальгинской свиты.

Глава 3. ПЕТРОГЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ВУЛКАНИТОВ МАШАКСКОЙ СВИТЫ

Проблема формирования вулканитов машакской свиты неоднократно обсуждалась. Однако, в северных районах Ямантауского антиклинория вулканиты не были детально охарактеризованы геохимическими данными.

Среди основных пород наибольшим распространением (68%) пользуются базальты нормального ряда, меньшая часть (32%) представлена субщелочными разновидностями. На диаграмме 8Ю2 - (РеО + Ре20з/Г\^0) большинство

фигуративных точек составов базальтов нормального ряда попадают в поле толеитовой серии. Среди главных петрохимических особенностей основных вулканических пород рассматриваемой выборки следует выделить высокую железистость ^= 40-55, а 1РеО = 13,5-16,0%).

По величине отношения К20/Ыа20 вулканогенные породы машакской свиты относятся к двум контрастным типам. Большинство проб базальтов обнаруживает принадлежность к натриевому типу, небольшая их часть занимает пограничное положение между натриевым и К-Ка типом. Кислые эффузивы, напротив, практически полностью попадают в поле калиевого типа.

По петрохимическим характеристикам базальты различных уровней машакской свиты обнаруживают как сходства, так и различия. Вулканиты близки по составу и практически полностью соответствуют умеренно-высокогитанистым толеитам. Наиболее специфичен химический состав базальтов верхнего уровня, выделяющихся своей щелочностью, высоким содержанием окиси титана.

Внутри каждой из рассмотренных толщ по отношению ТЮ2 - (К20+№20) породы группируются в два типа, каждому из которых соответствует свой тренд дифференциации. Первый тренд объединяет составы базальтов с более высокими содержаниями ТЮ2 (1,5 — 3,0%), но несколько меньшей суммарной щелочностью (менее 3%), а во втором группируются породы с более высокими показателями К20+№20 (2,5 - 6,5%) и более низким содержанием окиси титана (1,0 -2,5%). При этом отмечается приуроченность фигуративных точек вулканитов “верхней базальтовой толщи” (хр. Машак) к вершинам обоих трендов.

На диаграмме аР - ТЮ2 базальты машакской свиты образуют относительно компактное поле, вытянутое вдоль ординаты (ТЮ2). Оно полностью входит составной частью в поле, объединяющее составы внутриплатных базальтов (траппов, океанических плит и островов) и частично перекрывается с полем составов базальтов континентальных рифтов, отличаясь от них более низкой глиноземистостью.

По соотношениям содержания ТЮ2 с суммой щелочей и относительной глиноземистостью базальты машакской свиты с достаточной долей уверенности идентифицируются с образованиями внутриплитных и континентально-рифтогенных обстановок.

По содержанию сидерофильных элементов-примесей (кобальта, никеля, хрома) базальты рассматриваемого комплекса также близки к основным вулканогенным породам геодинамических обстановок траппам, КР, 00 и СОХ.

Анализ данных по геохимии вулканических пород машакской свиты позволяет сделать ряд предварительных выводов:

1. Базальты машакской свиты характеризуются дифференцированным

составом РЗЭ, концентрация их варьирует в значительном диапазоне значений: ГК = 5,5-168,9 г/т, РЗЭК = 1-100 ед. Скорее всего это связано как с различием во флюидном режиме в различных частях потоков, так и с процессами кристаллизационной дифференциации.

2. В базальтах свиты в значительной степени преобладает тип

распределения РЗЭ, характеризующийся постепенным уменьшением хондрит-

нормированных значений от легких (Ьа, Се) к тяжелым (УЬ, Ьи). Наряду с данным типом распределения, в ограниченных масштабах распространены породы с \У-образной формой кривой и низкими концентрациями лантаноидов и тип 1Ч-МОКВ.

3. Значительное преобладание (более 65%) вулканических пород,

обогащенных легкими РЗЭ по отношению к тяжелым и высокими содержанием в них лантаноидов (Ьам = 30-900 ед.), указывает на внутриплитный или континенталыю-рифтогенный характер вулканизма и что источником для них служило неистощенная континентальная мантия.

4. По большинству геохимических характеристик базальты машакской свиты близки к толеитам трапповой формации. Для них характерны повышенные содержания ТЮ2, суммарного железа, преобладание №20 над К20, низкая глиноземистость. Вместе с тем, с образованиями континентальных рифтов их сближает присутствие в вулканогенной толще кремнекислых эффузивов, их калиевая специализация, увеличение суммарного содержания щелочей вверх по разрезу вулканогенной толщи и проявление субщелочного вулканизма.

5. По содержанию малых элементов машакские базальты схожи с толеитовыми базальтами океанического дна, но по количеству Ъх, У и характеру распределения редкоземельных элементов они сходны с континентальными рифтогенными вулканитами.

6. По многим петрогеохимическим особенностям условия образования базальтов машакской свиты соответствуют внутриплитным геодинамическим обстановкам и условиям континентальных рифтов. Снизу вверх по разрезу наблюдается отчетливая тенденция в изменении химизма пород от типично траппоидных толеитов к континенталыш-рифтогенным субщелочным базальтам.

Глава 4. СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ВУЛКАНИТОВ МАШАКСКОЙ И БИЧУРСКОН СВИТ Ю. УРАЛА

В данной главе предпринята попытка сравнения машакской свиты с другими палеоконтинентальными комплексами Южного Урала.

На протяжении последних 25 лет, в ходе изучения разновозрастных эпиконтинентальных рифтогенных комплексов Урала, установлено, что наиболее полно они представлены на западном склоне Южного Урала (Иванов и др., 1989, Пучков, 2000; Коватев, 2008), где типичным его представителем является машакская свита, на восточном склоне в пределах Зауральского поднятия - бичурская свита.

Как было отмечено выше машакская свита относится к среднерифейскому этапу до кембрийского развития Южного Урала, характеризующемуся широким распространением грубообломочных терригенных пород, прорванных интрузиями основного состава и переслаивающихся с вулканитами контрастной базальт-риолитовой формации.

Машакская свита прослеживается только на восточном крыле Башкирского мегантиклинория полосой 2-10 км от г. Златоуст на севере до пос. Верхний Авзян на юге (протяженностью около 270 км) и приурочена к крыльям Ямантауского, Иремельского и Маярдакского антиклинориев. Образования свиты представлены вулканогенными, вулканогенно-осадочными и осадочными породами, среди которых наибольшим развитием пользуются метабазальты, риолиты, их туфы и туфобрекчии, полимиктовые песчаники, алевролиты, конгломераты, глинистые и углеродистоглинистые сланцы.

На восточном склоне Южного Урала наибольший интерес представляет триасовый эпиконтинентальный рифтогенный комплекс туринской серии (бичурская свита), развитый в пределах Челябинского грабена. Отложения бичурской свиты представлены преимущественно базальтами. В подчиненном количестве (<5%) отмечены туфы основного состава, пестроцветные терригенные породы, туфопесчаники. В основании разреза отмечены красноцветные конгломераты, образующие базштьный горизонт, который в свою очередь, несогласно залегает на более древних отложениях. В его верхах развиты преимущественно аргиллиты, алевролиты, песчаники. Мощность вулканогенных отложений свиты составляет порядка 1000 - 1200 м. Считается, что вулканогенные породы данного комплекса относятся к трапповой формации и но своим петрогеохимическим характеристикам сопоставимы с Сибирскими траппами (Иванов, 1974; Пучков, 2000; Тевелев, 2002; Ардисламов, 2008, Кузнецов и др. 1998ф).

Рассмотренные в данной главе геологические, петрогеохимические особенности машакской и бичурской свит позволили сделать следующие выводы:

1. Вулканиты среднего состава в пределах данных свит пользуются весьма ограниченным распространением, что дает нам право отнести их к контрастной риолит-базальтовой формации.

2. Основная масса пород машакской и бичурской свит представлена базальтами, меньшим распространением пользуются риолиты. Петрохимическое изучение показало, что большинство вулканогенных пород основного состава обеих свит относится к толеитовой серии, менее развиты субщелочные разновидности (трахибазальты). Кислые эффузивы постоянно характеризуются высоким содержанием К20 (до 1,8-5,3%) при низких концентрациях №20 (0,1-1,8%). Большая часть образцов базальтов отличается высокими содержаниями редкоземельных элементов при ведущей роли легких лантаноидов (Ьа^Зт^Ьи^). Риолиты заметно обогащены легкими лантаноидами по отношению к тяжелым. Есть и различия - самое главное это их разница в возрасте (средний рифей машакской свиты и раиний-средний триас бичурской). Различная степень метаморфизма - палеотипные породы машакской свиты и кайнотипные бичурской.

3. Характер и последовательность залегания вулканогенно-осадочных пород рассматриваемых свит и петрогеохимические особенности вулканитов, приведенные выше, позволяют сделать вывод, что они образовались в обстановке континентального рифтогенеза.

4. Базальты бичурской свиты по типу распределения РЗЭ, по их содержанию, отношению содержаний легких и тяжелых РЗЭ (Ьа^Шц-Ьиц), сходны с базальтами казавдинской подсвиты машакской свиты.

5. На диаграмме ЛЬ-вг, учитывающей зависимость между содержаниями Шэ и вг в базальтовых выплавках и глубиной их возникновения, базальты бичурской и машакской свит ложатся близ изолинии в 30 км. Близкие значения глубинности получены и с помощью зависимости между легкой и тяжелой группой РЗЭ в базальтах.

6. Обе свиты по минералого-петрографическим особенностям и химическому составу характеризуются как контрастные базальт-риолитовые серии, с резким преобладанием пород основного (базальтового) состава над кислыми. Причем следует отметить, что разрез машакской свиты начинается с формаций преимущественно кислого состава с возрастанием роли вулканитов основного состава. Бичурская свита, практически полностью состоит из пород основного состава, кислые эффузивы представлены незначительно.

Глава 5. РУДОНОСНОСТЬ КОНГЛОМЕРАТОВ И УГЛЕРОДИСТЫХ ОТЛОЖЕНИЙ СЕВЕРНОЙ ЧАСТИ МАЯРДАКСКОГОIIЯМАНТАУСКОГО

АНТИКЛИНОРИЕВ

Проблема рудоносности рифейских конгломератов и углеродистых сланцев в

пределах северной части Маярдакского и Ямантауского антиклинориев, является весьма актуальной в связи с выявлением в перечисленных формациях в других регионах крупных месторождений рудных полезных ископаемых.

Проведенные нами работы позволили провести изучение углеродистых отложений, известных в кызылташской, юшинской, машакской, зигальгинской и зигазино-комаровской свитах, па благородные металлы, вольфрам, молибден, ванадий

Почти на всех уровнях в черносланцевых отложениях отмечается оквардевание, присутствие пирита, образующего рассеянную вкрапленность, маломощные линзы, послойные выделения и круч опадающие секущие зоны, прослеженные по простиранию на десятки и сотни метров.

Проведенные исследования по изучению рудоносности конгломератов и углеродистых отложений северной части Ямантауского п Маярдакского антиклинориев показали следующие результаты:

1. В конгломератах машакской свиты среднее содержание золота в штуфных пробах составляет 0,11 г/т, максимальное — 0,78 г/т. Из элементов группы платины наибольший интерес представляют результаты по папладию и платине. Так, среднее содержание первого из них - 0,25 г/т, максимальное — 0,99 г/т, а второго, соответственно - 0,02 и 0,14 г/т.

2. Штуфное опробование сульфидизированных и окварцованных углеродистых сланцев в пределах рассматриваемой территории показало, что среднее содержание золота по породам машакской свиты составляет 0,183 г/т (12 проб), зигазино-комаровской - 0,290 г/т (21 проба), юшинской - 0,030 г/т (9 проб). Для зигазино-комаровской свиты это в 4-6 раз выше, чем для рудогенной аномалии. Максимальные значения концентрации золота в углеродистых сланцах зигазино-комаровской свиты достигают 2,05 г/т в небольшом карьере у дороги между г. Белорецк и пос. Отнурок-1 и 1,42 г/т на горе Мягкая, в машакской свите - 1,68 г/т на западном склоне г. Широкая.

3. Рассматриваемые углеродистые сланцы весьма перспективны на палладий, особенно породы кызылташской свиты, где отмечены содержания в 0,48 и 0,89 г/т, а в среднем - 0,20 г/т. Для образований машакской свиты эти показатели заметно меньше - 0,27 г/т и 0,052 г/т (среднее). По зигазино-комаровской свите имеем средние значения по палладию - 0,061 г/т, а максимальные - 0,21 г/т.

4. Среднее значение вольфрама в углеродистых образованиях кызылташской свиты 90 г/т (максимальное содержание 130 г/т), аюсапканской толщи

- 136 г/т (200 г/т), зигазино-комаровской свиты - 111 г/т (420 г/т). Примечательно, что из 19 проанализированных проб в 7 получены содержания XV выше 0,01%, максимальное же его значение составило 0,042%, т.е. в 50-140 раз выше кларкового.

5. В углеродистых отложениях юшинской, машакской, зигальгинской и зигазино-комаровской свит намечается палладий-золото-редкометальная

специализация с промышленными содержаниями благородных металлов и вольфрама. В их пределах должны быть проведены дальнейшие научноисследовательские и поисковые работы.

Таким образом, полученный предварительный материал показывает, что углеродистые отложения северной части Маярдакского и Ямантауского антиклинориев обладают достаточно высокими перспективами на поиски редкой и благородно-метальной минерализации, а конгломераты - платиноидов.

Глава 6. ПАЛЕОГЕОГРАФИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ УГЛЕРОДИСТЫХ ОТЛОЖЕНИЙ СЕВЕРНОЙ ЧАСТИ МАЯРДАКСКОГО II ЯМАНТАУСКОГО АНТИКЛИНОРИЕВ

В пределах рассматриваемой территории углеродистые отложения развиты в юшинской, машакской, зигальгинской и зигазино-комаровской свитах докембрия.

Известно, что углеродистые отложения являются весьма информативными породами, сравнительное изучение которых может пролить свет на реконструкцию палеогеографических условий в период их формирования.

В углеродистых сланцах северной части Ямантауского и Маярдакского антиклинориев содержания органического углерода, судя по данным М.В. Рыкуса и др. (1993), А.В. Маслова (1988), составляют от 0,2 до 1,58 %, что позволяет относить их к низкоуглеродистому типу. Повышенные значения С02 (1,8-2,7 %) и параметра С (1,5-5,5%; среднее 3,42%) для рассматриваемых углеродистых отложений свидетельствуют о достаточной мелководности бассейна.

Для определения формационной принадлежности рифейских черносланцевых отложений использовалась диаграмма А-5-С, полученная на основе обобщения большого количества химических анализов пород углеродистых формаций (Горбачев, Созинов, 1985). Параметры Л=(А120з-(Са0+К;.0+Ка20)) и 8=(8Ю2-(Al20з+Fe20з+Fe0+Ca0+Mg0)) выражены в молекулярных количествах, параметр C=(CaO+MgO) - в массовых долях оксидов.

По характеру распределения анализов абсолютное большинство рифейских черносланцевых отложений попадает в поле терригенно-углеродистой формации. Лишь единичные образцы машакской и зигальгинской свит находятся в поле кремнисто-углеродистой или карбонатно-углеродистой формаций, что в первом случае связано с увеличенными содержаниями кремнезема (70-82 %, против 50-60 % обычных) и во втором - с появлением значительной карбонатной составляющей (CaO+MgO - 8,28 % и 10,11 %, при среднем значении - 3,01 %) в разрезе толщ. Более низкие средние значения параметра А для машакской свиты (21,19 ед.) по сравнению с зигальгинской (102,90 ед.) и высокие параметра Б (890,28 ед. и 756,77 ед. соответственно) указывают на большую химическую зрелость и “чистоту” первых относительно вторых. Точки распределения анализов для зигазино-комаровской и юшинской свит на данной диаграмме больше тяготеют к достаточно компактному рою анализов зигальгинской свиты.

На основании сравнительного петрогеохимического анализа углеродистых отложений машакской и других свит рифейского разреза можно сделать основной вывод, что они все относятся к низкоуглеродистому типу, принадлежат терригенно-углеродистой формации и образовались в пределах прибрежно-морских и, реже, мелководных бассейнов.

Область сноса располагалась на континенте, где господствовал гумидный климат, перенос терригенного материала производился на незначительное расстояние.

В машакское время осадочный бассейн был более глубоководный, чем в зигальгинское. Углеродистые отложения машакской свиты, накапливающиеся в его пределах, являются более химически “зрелыми” и “чистыми” относительно черносланцевых пород других рассматриваемых свит. Химический состав примесей в углеродистых отложениях машакской свиты довольно близок к химическому составу одновозрастных базальтов и риолитов.

Для углеродистых отложений зигальгинской и машакской свит существовали разные источники привноса терригенного материала, отличные не только по химическому составу, но и по направлению движения. В машакское время привнос происходил с северо-западной стороны, в зигальгинское - с юго-восточной.

Глава 7. ГЕОДИНАМИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ МАШАКСКОГО ВУЛКАНОГЕННО-ОСАДОЧНОГО КОМПЛЕКСА

В предыдущих главах данной работы было приведено описание геологического строения машакского вулканогенно-осадочного комплекса в районе Ямантауского антиклинория, петрографическое описание вулканогенных пород и дана характеристика их петрогеохимических особенностей. Задача данной главы -учитывая изложенный ранее материал, предложить наиболее вероятную интерпретацию последовательности геологических процессов и существовавших геодинамических обстановок при образовании данного комплекса.

Вопрос о геодинамической реконструкции условий формирования машакского вулканогенно-осадочного комплекса остается одним из интереснейших и наиболее дискуссионным. Вот уже на протяжении почти 30 лет данный вопрос рассматривали С.Н.Иванов, К.С.Иванов, А.Ф.Ротару, В.И.Парначев, А.А.Алексеев, А.В.Маслов, В.Н.Пучков, В.И.Козлов, С.Г.Ковалев и другие. К настоящему времени большинство исследователей сходятся во мнение о внугриплитном или континентальнорифтогенном характере вулканизма.

Исходя из геологического строения можно говорить о трехэтапном процессе излияния вулканитов.

Первый этап. К нему относятся риолиты кузъелгинской подсвиты и базальты казавдинской подсвиты, а также базальты подриолитовой толщи. Данный этап, скорее всего, был наиболее длительным и выражался в интенсивных горизонтальных движениях, с которыми связано образование разломов глубинного заложения в

фундаменте и интенсивная магматическая деятельность. Начался он в разных районах, возможно, и неодновременно, постепенно затухая. Затем сменился этапом накопления тонко и грубообломочного материала (куянтавская и быковская подсвиты).

Осадочные породы отлагались в быстро погружающихся прогибах, что фиксируется сменой вверх по разрезу мелководных отложений глубоководными, в том числе черносланцевыми.

Второй этап представлен базальтами объединенных калпакской и каранской подсвит. Начало этапа было связано, по-видимому, с горизонтальными движениями, которые привели к возникновению новых и возрождению старых разломов, что привело к новой магматической деятельности в виде излияния базальтовых потоков. Данный период был наиболее продолжительным, периодически затухающим, вновь возобновляющимся и сменившимся этапом накопления тонко и грубообломочного материала (шакитарская и ямантауская подсвиты).

К третьему этапу относятся вулканиты верхнего вулканогенного уровня, залегающие на хребте Машак между горой Широкая на севере и топоотметки 1308,7 м на юге. Он является наименее длительным и менее интенсивным. Представлен излиянием вулканитов «верхнего вулканогенного уровня». Сменился третий этап отложением осадочного материала зигальгинской свиты.

Процесс формирования машакского рифта по всей видимости связан с возникновением и развитием мантийного плюма. Данный процесс, не сопровождающийся горизонтальными движениями земной коры, может вызвать растяжение и рифтообразование лишь в относительно узкой приосевой зоне вулканоактивного сводового поднятия (Милановский Е.Е., 1999).

В работе (Ernst, R.E., Pease, V., Puchkov V.N. et al, 2006) приводятся данные о том, что уровень машакского магматизма, отвечающий приблизительно 1380 млн лет, куда входит не только значительный объем вулканитов, но и связанные с ним интрузии , коррелируется с магматическим событием Midsommerso - Zig-Zag Dal Гренландии. Это позволяет предполагать принадлежность машакского вулканизма к гораздо более крупной магматической провинции (LIP), значительная часть которой погружена под верхнерифейскими отложениями в экстернидах тиманид и возможно имеет аналоги (недостающие фрагменты) на других континентах (Сибирь, Гренландия). Отметим, что широкий ареал развития вулканитов с возрастным интервалом 1550-1350 млн. лет показан на реконструкции взаимного положения Балтики и Лаврентии в суперконтиненте Родиния на момент 1000 млн. лет (Li Z.X., Bogdanova S.V., Collins A.S. et al., 2008). Таким образом, рассматриваемый вулканизм может быть частью глобальной магматической провинции.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате проведенных исследований получена наиболее полная на сегодняшний день геолого-геохимическая характеристика машакского вулканогенно-

осадочного комплекса Ямантауского антиклинория Южного Урала. Проведена корреляция вулканогенных пород различных комплексов, участков района, подсвит свиты и показано, что разрезы среднерифейских вулканических комплексов различаются в отдельных районах распространения свиты. Так в составе машакской свиты хр. Шатак вулканогенные породы составляют от 30 до 50% объема, а на хребтах Юша и Машак до 80% с преобладанием вулканитов в низах разрезов.

Для разрезов на хр. Шатак весьма характерно чередование горизонтов конгломератов и базальтов, в более северных районах конгломераты сгруппированы в один горизонт в средней части разреза. Риолиты на хребтах Машак и Юша почти всегда залегают в виде одной мощной толщи в основании разреза свиты, иногда они подстилаются маломощными горизонтами базальтов или конгломератов; на хр. Шатак кремнекислые вулканиты залегают выше базальт-конгломератовой толщи.

В связи с тем, что вулканиты среднего состава пользуются ограниченным распространением, вулканогенные породы машакской свиты можно отнести к контрастной риолит-базальтовой формации. Характер и последовательность залегания вулканогенно-осадочных пород рассматриваемого комплекса и петрогеохимические особенности вулканитов позволяют сделать вывод, что данная свита образовалась в обстановке континентального рифтогенеза.

В изученном нами разрезе вулканогенные породы слагают три довольно мощных стратиграфических уровня. Нижний уровень включает в себя отложения кузъелгинской и казавдинской подсвит и является наиболее контрастным, в его составе присутствуют кремнекислые эффузивы, толеитовые базальты, в основании разреза присутствуют пикробазальты. В большинстве пересечений разрез машакской свиты начинается с довольно выдержанной толщи кремнекислых эффузивов, в отдельных случаях они подстилаются маломощным горизонтом базальтов, перекрываются риолиты базальтами казавдинской подсвиты, прослеживающимися на всей территории.

Внутреннее строение и мощность второго вулканогенного уровня дискуссионны. Согласно А.Ф. Ротарю, он состоит из двух толщ базальтов (калпакской и каранской подсвит), чередующихся с осадочными образованиями (бьжовская и куянтавская подсвиты). По нашим данным, в разрезе наблюдается всего одна осадочная толща мощностью до 150 м, сложенная в южных разрезах углеродистыми атевролитами (сланцами) и песчаниками, а на севере представленная песчаниками и конгломератами. Выше нее затегает мощная толща базальтов (мощность 250-300 м), разделенная на две неравные части маломощной осадочной пачкой. Эта толща в полном объеме соответствует каранской подсвите А.Ф. Ротаря. Калпакская лодсвита, выделенная в южных разрезах, представляет собой нижнюю базальтовую часть данной толщи. Она обнажается только на водораздельной части хребта Юша; перекрывающие отложения здесь уничтожены эрозией.

Самый верхний вулканогенный уровень представлен небольшой по мощности

толщей толеитовых и субщелочных натриевых базальтов, залегающих среди кварцито-песчаников зигальгинской свиты, на водораздельной части хребта Машак. Мощность толщи составляет около 50 м.

По большинству геохимических характеристик базальты машакской свиты близки к толеитам трапповой формации. Для них характерны повышенные содержания ТЮ2, суммарного железа, преобладание Na20 над К20, низкая глиноземистость. Вместе с тем, с образованиями континентальных рифтов их сближает присутствие в вулканогенной толще кремнекислых эффузивов, их калиевая специализация, увеличение суммарного содержания щелочей вверх по разрезу вулканогенной толщи и проявление субщелочного вулканизма. В базальтах комплекса в значительной степени преобладает тип распределения РЗЭ, характеризующийся постепенным уменьшением хондрит-нормированных значений от легких (La, Се) к тяжелым (Yb, Lu). Наряду с данным типом распределения, в ограниченных масштабах распространены породы с W-образной формой кривой и низкими концентрациями лантаноидов и тип N-MORB. Более 65% вулканических пород комплекса, обогащены легкими РЗЭ по отношению к тяжелым и характеризуются высоким содержанием в них лантаноидов (LaN- = 30-900 ед.), всё это указывает на внутри плитный или континентально-рифтогенный характер вулканизма и что источником для них служило неистощенная подконткнентальная мантия.

Сравнительное изучение вулканогенных пород машакской и бичурской свит дало следующие выводы. Имея различия в возрасте (рифей и триас), в степени метаморфизма (палеотипные машакские и кайнотипные бичурские) породы данных свит имеют и схожие особенности: строение разреза, тип серии вулканитов, петрогеохимическая характеристика, глубина формирования, указывающие на близость геодинамических условий их формирования.

Ключевым моментом геодинамической интерпретации среднерифейского этапа развития машакского комплекса является связь с магматическим событием Midsommerso - Zig-Zag Dal Гренландии, что позволяет предполагать принадлежность машакского вулканизма к гораздо более крупной магматической провинции.

Изучение рудоносности и палеогеографических условий накопления рифейских черносланцевых отложений Маярдакского и Ямантауского антиклинориев позволило получить и дополнительную информацию об истории развития рассматриваемой территории.

Так, в углеродистых отложениях юшинской, машакской, зигальгинской и загазино-комаровской свит северной части Маярдакского и Ямантауского антиклинориев намечается палладий-золото-редкометальная специализация с промышленными содержаниями благородных металлов и вольфрама. В их пределах должны быть проведены дальнейшие научно-исследовательские и поисковые работы. Машакские конгломераты обладают достаточно высокими перспективами на платиноиды.

На основании петрогеохимического анализа углеродистых отложений рассматриваемых свит можно сделать основной вывод, что они все относятся к низкоуглеродистому типу, принадлежат терригенно-углеродистой формации и образовались пределах прибрежно-морских и, реже, мелководных бассейнов.

Область сноса располагалась на континенте, где господствовал гумидный климат, перенос терригениого материала производился на незначительное расстояние.

В машакское время осадочный бассейн был более глубоководный, чем в зигальгинское. Углеродистые отложения, накапливающиеся в его пределах, являются более химически “зрелыми” и “чистыми” относительно других. В них присутствует значительная доля вулканогенного материала, представляющего собой продукты размыва нижележащих базальтов и риолитов машакской свиты.

Для углеродистых отложений зигальгинской и машакской свит существовали разные источники привноса терригениого материала, отличные не только по химическому составу, но и по направлению движения. В машакское время привнос происходил с северо-западной стороны, в зигальгинское - с юго-восточной.

Из изученных черносланцевых формаций машакские не являются самыми перспективными. Наибольшие содержания Аи и 14 характерны для зигазино-комаровской свиты.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

Статьи в рецензируемых журналах:

Савельев Д.Е., Пучков В.Н., Ардисламов Ф.Р., Сначев В.И. Вулканогенные породы машакской свиты среднего рифея: геология и петрогеохимия / Литосфера, 2009, №4. С. 3-26.

Сначёв А.В., Савельев Д.Е., Ардисламов Ф.Р., Сначёв В.И., Рыкус М.В. Минерагения докембрийских углеродистых отложений северной части Маярдакского и Ямантауского антиклинориев и условия их образования // Нефтегазовое дело, 2011, Т. 9,№ 1. С. 11-19.

Статьи:

Ардисламов Ф.Р. Петрогеохимические и геодинамические особенности формирования базальтов бичурской свиты // Геологический сборник №6, Уфа: ИГ УНЦ РАН, 2007. С. 135-143.

Ардисламов Ф.Р. Геодинамические условия формирования машакского вулканогенно-осадочного комплекса (10. Урал). // Известия АН РБ. Геология, 2010, №15. С.80-85.

Тезисы:

Ардисламов Ф.Р. Петрогеохимические особенности триасовых базальтов Челябинского грабена // Металлогения древних и современных океанов-2006. Миасс. Имин УрО РАН. 2006, С. 269-271.

Ардисламов Ф.Р., Савельев Д.Е. Петрогеохимические и геодинамнческие особенности формирования базальтов машакской свиты (Ю. Урал).// Сибирская конференция молодых учёных по наукам о земле. Новосибирск ИГМ и ИНГГ СО РАН 2008 С. 23-24.

Ардисламов Ф.Р., Савельев Д.Е. Геологическое строение машакской свиты среднего рифея, в пределах хребта Машак (Ю.Урал). Материалы XV научной молодежной школы. Металлогения древних и современных океанов - 2009. Модели рудообразования и оценка месторождений. Миасс УрО РАН, 2009. с.332.

Маге К. Reichow, Dan N. Barfod, Dan J. Condon, Darren F. Mark, Ian L. Millar, Victor N. Puchkov, Andrew D. Saunders, Faniz R. Ardislamov. The Siberian Traps volcanism and its environmental impact through Permian-Triassic times. Portland OSA Annual Meeting (18-21 October 2009), USA. Session T84: “Volcanism, Impacts, Mass Extinctions, and Global Environmental Change”.

Ардисламов Ф.Р. Сравнительная характеристика вулканитов машакской и бичурской свит Ю. Урала Материалы V Сибирской международной конференции молодых ученых по наукам о Земле. Новосибирск. ОИГГМ СО РАН, 2010. С.28-29.

Ардисламов Ф.Р. Сравнительная петрогеохимическая характеристика вулканитов машакской (средний рифей) и бичурской (ранний-средний триас) свит Южный Урал. // Материалы международной конференции, посвященной памяти В.Е.Хаина “Современное состояние наук о Земле”, 2011. С. 72-74.

Сначев А.В., Ардисламов Ф.Р. Палеогеографические условия формирования среднерифейских углеродсодержащих отложений машакской свиты северной части Ямантауского и Маярдакского антиклинориев (Южный Урал). // Материалы XXIV Всероссийской молодежной конференции “Строение литосферы и геодинамика”. Иркутск. Институт земной коры СО РАН, 2011. С. 121-122.

57° 58" 59°

| Рис.1 Геологическая схема Башкирского мегантиклинория. По В.И.Козлову (Пучков, 2009), с

изменениями автора.

Условные обозначения: 1 - нерасчлененные отложения палеозоя; 2-7 - венд и рифей 1 Башкирского мегантиклинория: 2-5 - нерасчлененные отложения: 2 - венда; 3 - верхнего рифея; 4 -

1 среднего рифея; 5 - нижнего рифея, 6 - зигальгинская свита, 7 - машакская свита, 8 - магматические

) образования: габбро-долериты (а), граниты (б), 9 - геологические границы, 10 - основные разрывные

нарушения, 11 - автомобильные дороги федерального и регионального значения, 12 - железные дороги. Контуром обозначен район работ.

Рис. 2. Схема геологического строения территории севернее г. Большой Ямантау между рр. Казавда и Малый Катав.

Условные обозначения: 1 - аллювиальные отложения р. Казавда, 2 - делювиальные и коллювиальные отложения, 3 - верховые болота (элювий, коллювий, кора выветривания), 4 -кварциты и кварцито-песчаники зигальгинской свиты, 5 -углеродистые алевролиты и алевропелитовые сланцы зигальгинской свиты; 6-10- вулканогенно-осадочный комплекс машакской свиты: 6-8 осадочные пачки, преимущественно сложенные песчаниками и кварцито-песчаниками с подчиненными туфопесчаниками, кварцевыми алевролитами и конгломератами (6); алевролитами и песчаниками (7); конгломератами и кварцевыми песчаниками (8), 9 - базальтовые толщи с подчиненными туфами, туфопесчаниками, 10 - риолиты, 11 - песчано-сланцевая толща юшинской свиты, 12 - элементы залегания пород.

Большой Ямантау.

Условные обозначения (здесь и далее): 1 - базальты, 2 - диабазы, 3 - риолиты, 4 -конгломераты, 5 — песчаники, 6 - алевропесчаники, 7 - алевролиты, 8 - задернованные участки, 9 -отдельность в базальтах и риолитах, 10 — места отбора проб. А - западный склон г. Дунансунган, Б — гора Караташ и урочище Васильевская поляна, В — верховье р. Большая Кузъелга, Г — схематический геологический разрез в районе г. Калпак.

Рис. 4 Геологические разрезы машакской свиты в районе севернее г. Бол. Ямантау.

Ардисламов Фаниз Ринатович

ГЕОЛОГИЯ МАШАКСКОЙ СВИТЫ ЯіМАНТАУСКОГО АНТИКЛИНОРИЯ (ЮЖНЫЙ УРАЛ)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата геолого-минералогических наук

Лицензия на издательскую деятельность

Подписано в печать 16.01.2011 г. Формат 60x84/16 Тираж 150 экз. Заказ 14Д.

Отпечатано в ООО «ДизайнПресс».

450077, г. Уфа, ул. К. Маркса, 37, кор. 3, оф. 205; тел. (347) 291-13-60. E-mail: dizamjpress@mail.ru

Текст научной работыДиссертация по наукам о земле, кандидата геолого-минералогических наук, Ардисламов, Фаниз Ринатович, Уфа

61 12-4/51

УЧРЕЖДЕНИЕ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИЯ НАУК ИНСТИТУТ ГЕОЛОГИИ УФИМСКОГО НАУЧНОГО ЦЕНТРА РАН

На правах рукописи

Ардисламов Фаниз Ринатович

Геология машакской свиты Ямантауского антикпинория

(Южный Урал)

25.00.01. - Общая и региональная геология

Диссертация на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Уфа-2012

СОДЕРЖАНИЕ

...................................................................................... 3

1ЧЕСКАЯ ИЗУЧЕННОСТЬ ИССЛЕДУЕМОЙ ТЕРРИТОРИИ....... 8

1ЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ МАШАКСКОГО ВУЛКАНОГЕННОГО КОМПЛЕКСА.............................................................

бетЮша......................................................................... 18

ховье рр. Большая и Малая Кузъелга...................................... 27

бетМашак....................................................................... 31

дольный разрез хребтов Машак и Юша.................................. 45

ЮХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ВУЛКАНИТОВ

ОЙ СВИТЫ......................................................................

ГЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ВУЛКАНИТОВ МАШАКСКОЙ

:ой свит ю. урал...........................................................

ЮНОСТЬ КОНГЛОМЕРАТОВ И УГЛЕРОДИСТЫХ т СЕВЕРНОЙ ЧАСТИ МАЯРДАКСКОГО И ЯМАНТАУСКОГО 93

ЮРИЕВ...........................................................................

^ГРАФИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ

СТЫХ ОТЛОЖЕНИЙ.........................................................

СВИТЫ.......................

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.............

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

135 139

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы.

В настоящее время большинство уральских геологов признает наличие на Южном Урале среднерифейской палеоконтинентальной рифтогенной структуры. Вместе с тем, среди исследователей нет единого мнения о её размерах и истории развития. Связано это, прежде всего со слабой изученностью рассматриваемой территории, отсутствием необходимого банка петрогеохимических данных по всем разновидностям пород. Причиной этому, в свою очередь является тот факт, что уже более 30 лет типовые разрезы машакского вулканогенно-осадочного комплекса находятся на территории Южно-Уральского Государственного природного заповедника, и доступ к интересующим нас объектам, строго ограничен.

В последнее время в связи с проведением геолого-съемочных работ в пределах листа Ы-40-ХУП нам удалось получить новый фактический материал, который позволил вернуться к рассмотрению проблемы формирования машакского комплекса, уточнить некоторые ранее устоявшиеся положения, прежде всего касающиеся стратотипа.

Изучение машакского вулканогенно-осадочного комплекса актуально не только с научной, но и с экономической точки зрения. На рассматриваемой территории в нём известны мощные конгломератовые и черносланцевые толщи, перспективные на золото, молибден, вольфрам, ванадий, платиноиды и другие элементы.

Цель настоящей работы. Главной целью данной работы является всесторонняя характеристика машакского комплекса в его типовых разрезах, долгое время остававшихся недоступными для изучения. В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:

1. Уточнение стратиграфии машакской свиты в стратотипической местности.

2. Создание банка петрогеохимических данных по вулканогенным породам и его анализ с целью выяснения генезиса, формационной принадлежно-

сти.

3. Сопоставление петрогеохимических особенностей вулканогенных пород машакской свиты Ямантауского антиклинория с таковыми современных геодинамических обстановок.

4. Оценка рудоносности углеродистых отложений и конгломератов северной части Ямантауского и Маярдакского антиклинориев.

5. Выяснение палеогеографических условий формирования углеродистых отложений.

6. Уточнение геодинамической модели формирования машакского вулканогенно-осадочного комплекса в среднерифейское время.

Фактическая работа.

В основу настоящей работы положен фактический материал, собранный автором в ходе полевых работ 2005-2009 годов в составе лаборатории «Рудных месторождений» Института геологии УНЦ РАН, совместно с работниками Южно-Уральского Государственного природного заповедника и ООО «Геопоиск», при проведении геолого-съемочных работ в пределах листа Ы-40-ХУП.

Описано 300 прозрачных шлифов, проанализировано 124 силикатных анализа, в том числе 100 собственных; в них же были определены N1, Со, Сг атомно-абсорбционным методом (химическая лаборатория ИГ УНЦ РАН, аналитик С.А. Ягудина). Изучено 113 проб вулканитов нейтронно-активационным методом на редкоземельные и малые элементы в ЦЛАВ ГЕОХИ (г. Москва, аналитики Сапожников Д.Ю., Лоренц А.Л.).

По углеродистым сланцам были проанализированы: 31 проба на петро-генные элементы, 43 пробы на благородные металлы, 20 проб на редкие металлы и редкие земли, что позволило провести комплексное изучение углеродистых сланцев. По конгломератам проанализировано 13 проб на благородные металлы. Анализы выполнены в ВИМСе Мо, V), ГЕОХИ (РЗЭ), ИГЕМе (Аи, Р^ Рс1, ЛЬ, 1г), ИГ УНЦ РАН (петрогенные окислы). Определения золота, платины, палладия, родия и иридия выполнены в лаборатории анализа минерального вещества ИГЕМ РАН (зав. лаборатории В.В. Дистлер) химико-спектральным методом с предварительным концентрированием на органиче-

ском полимерном сорбенте «Полиоргс-4». Нижние пределы количественных определений всех элементов - 0,0005 г/т.

Научная новизна представленной работы заключается в следующем:

1. Впервые, на современном уровне, дана подробная геологическая и геохимическая характеристика вулканитов из типовых геологических разрезов машакской свиты, представленных на хребтах Машак и Юша.

2. Изучены геохимические особенности основных и кислых эффузи-вов машакского вулканогенно-осадочного комплекса.

3. Установлены палеогеографические и геодинамические условия формирования вулканитов и углеродистых сланцев машакской свиты.

4. Впервые дана оценка углеродистых отложений и конгломератов этой свиты на благородные и редкие металлы

5. Проведено сопоставление базальтов машакской свиты среднего ри-фея с бичурской раннего триаса, а также с вулканитами различных геодинамических условий.

Практическая значимость работы:

Результаты исследований вошли составной частью в отчет ООО «Геопоиск» о доизучении Иремельской площади масштаба 1:200 ООО листа Н-40-ХУП.

Полученные результаты уточнили представления предшествующих исследователей о внутриплитной или континентально-рифтогенной природе машакского вулканогенно-осадочного комплекса.

Установлена высокая перспективность черносланцевой и конгломерато-вой толщ на благородно- и редкометальное оруденение, выделены участки для проведения дальнейших поисково-оценочных работ.

Защищаемые положения:

1. Машакская свита в пределах Ямантауского антиклинория состоит не из восьми подсвит, как считалось ранее, а из шести. Куянтавская и быковская подсвиты являются аналогами, они отличаются друг от друга лишь соотношением грубообломочных пород и алевролитов, но соответствуют одному стратиграфическому уровню. Калпакская подсвита южных районов представляют собой нижнюю часть более мощной каранской подсвиты северных рай-

онов.

2. Вулканиты относятся к контрастной риолит-базальтовой формации, основная составляющая в которой резко преобладает над кислой. Базальты принадлежат преимущественно к нормально-щелочному ряду толеитовой серии, реже субщелочному ряду. На современном уровне проведен петрогеохи-мический анализ вулканитов машакской свиты Ямантауского антиклинория.

3. Углеродсодержащие отложения машакской свиты относятся к низкоуглеродистому типу, принадлежат терригенно-углеродистой формации и образовались в пределах прибрежно-морского бассейна. Область сноса располагалась на континенте, где господствовал гумидный климат, привнос терриген-ного материала шёл с северо-запада на незначительное расстояние.

4. Геодинамические условия формирования машакской свиты по комплексу геологических и геохимических данных отвечают континентально-рифтогенной обстановке, что существенно подтверждают ранее высказанные утверждения.

Объем и структура работы.

Текст диссертационной работы состоит из введения, 7 глав и заключения. Она изложена на 146 страницах и сопровождается 58 иллюстрациями, 5 таблицами. Список литературы включает 110 наименований.

Публикации и апробация работы.

Основные и защищаемые положения докладывались автором на XII, XV и XVI научных студенческих школах: "Металлогения древних и современных океанов" (Миасс УрО РАН, 2006, 2009, 2010);. IV и V научной конференции молодых ученых по наукам о Земле (Новосибирск, 2008, 2010); Проблемы геохимии эндогенных процессов и окружающей среды. Иркутск. Институт геохимии им. А.П.Виноградова СО РАН 2007; VII межрегиональной научно-практической конференции (Уфа, 2008 г.); GSA Annual meeting 2009, Oregon Convention Center, (Portland, Oregon USA), а также на заседаниях Ученого Совета ИГ УНЦ РАН. По теме диссертации опубликовано 9 работ.

Работа выполнена в лаборатории "Рудных месторождений" Института геологии УНЦ РАН под руководством член-корр. РАН, доктора геол.-мин. наук

В.Н. Пучкова, которому автор выражает особую признательность. Автор также благодарен за повседневную помощь в работе и ценные советы доктору геол.-мин. наук В.И. Сначеву и кандидату геол.-мин. наук Д.Е. Савельеву, а также всем сотрудникам лаборатории ИГ УНЦ РАН "Рудных месторождений": кандидатам геол.-мин. наук A.B. Сначеву, E.H. Савельевой, Е.А. Бажину, инженеру Д.Г Ширяеву, а также A.A. Шияновой (Малиновской), P.E. Николаеву, JI.B. Хасановой за помощь при проведении полевых работ и в подготовке материала. Автор считает своим долгом выразить признательность рабочему коллективу ООО НТПП «Геопоиск» в лице генерального директора В.М. Мосейчука, за предоставленную возможность участвовать в полноценных геолого-съёмочных работах в составе этого коллектива. При проведении аналитических исследований большую помощь оказали С.А. Ягудина, Н.Г. Христофорова, Д.Ю. Сапожников, В.В. Дистлер, B.C. Кордюков, которым автор выражает искреннюю признательность.

ГЛАВА 1. ГЕОЛОГИЧЕСКАЯ ИЗУЧЕННОСТЬ ИССЛЕДУЕМОЙ

ТЕРРИТОРИИ

Геологическое картирование на Урале началось в конце 19-го века, когда в 1882 г. был создан Геологический комитет и поставлена задача планомерного изучения геологического строения всей России с составлением полистных карт в масштабе 10 верст в дюйме с обследованием и выявлением полезных ископаемых. В этот период геологические исследования ограничивались отдельными маршрутами и кратковременными экспедиционными выездами. Здесь работали такие ученые как И.В. Мушкетов, Ф.Н. Чернышев, А.П. Карпинский, A.A. Краснопольский, М.И. Мельников. Они решали самые общие вопросы геологического строения района, минералогии коренных и россыпных месторождений золота.

Следующий этап геолого-съемочных исследований начинается с созданием в 1920 г. Уральского Горного комитета. Работы стали носить более целенаправленный и детальный характер.

Площадь исследования данной работы расположена на листе N-40-XVII (рис. 1), где в 20-30-е гг. проводилась геологическая съемка масштаба 1:200000 Н.В. Потуловой (1928), А.Н. Петровым (1931), В.И. Рыцком (1931) и H.H. Дин-гелыптедтом (1930). С 1931 года в разных частях площади ставились геологические съемки более крупных масштабов, преимущественно масштаба 1:50000, которые проводили А.И. Иванов, К.А. Львов, Д.Г. Ожиганов, С.М. Чихачев и Э.С. Бучковский, Н.И. Завьялов и другие. Эти работы, проведенные в 30-х годах, имели важное значение для выяснения геологического строения и полезных ископаемых района. В этот период была разработана стратиграфическая схема древних отложений района и западного склона Южного Урала в целом. В 1934 году А.И. Ивановым на хребте Машак была впервые выделена машакская свита. К.А. Львовым в 1935 г. на хребте Шатак были описаны близкие по лито-логическому составу отложения в составе шатакской свиты, а аналогичные отложения восточной части Златоустовского района М.И. Гарань в 1950 г. (Га-рань, 1969) выделил в кувашскую свиту. На хребтах Яндык, Белятур, М. Мали-

новый и др. аналоги машакской свиты выделены в аюсапканскую и белятур-скую свиты (Иванов, 1946, 1949, 1956, 1960; Геология и перспективы ..., 1988). Одновозрастность машакской, шатакской и кувашской свит была обоснована в работах М.И. Гараня (Гарань, 1969. Гарань и др. 1951ф) и А.И.Иванова (1960ф), и отражена в Унифицированной стратиграфической схеме докембрия Урала (1993)

Рис. 1 Номенклатура листа N-40 (серым обозначен лист 1Ч-40-ХУП. М 1:200 ООО)

Заметным рубежом в исследованиях всего западного склона Южного Урала является 1943 год, когда коллективом ведущих геологов - О.П. Горяино-вой, А.И. Ивановым, Э.А. Фальковой и др. была завершена сводная работа по геологическому строению и полезным ископаемым, в ходе которой был составлен комплект карт масштаба 1:200 ООО. В этой работе подведены итоги изучения громадной территории северо-западной части Южного Урала (в пределах Башкирии и Челябинской области) за все предыдущие годы.

В 1945 году материалы по изучению древних отложений западного склона Южного Урала были обобщены Н.С. Шатским. Основываясь на общих исто-рико-геологических данных и анализе последовательности осадочных формаций, он установил, что эти отложения соответствуют эре, которую он назвал рифейской (от лат. Riphaei montes - Уральские горы). В дальнейшем разрез ри-фея Ю.Урала стал считаться стратотипическим с выделением рифейской группы (эры) и с трехчленным делением на бурзяний, юрматиний и каратавий.

В 1962-1967 гг. на площади развития белорецкого комплекса проводились геолого-съемочные работы масштаба 1:50000 Н.Ф.Решетниковым и П.Н. Швецовым, в результате была разработана стратиграфия района, в основу которой была положена схема А.И. Иванова. В 1975 г. под кызылташской свитой П.Н. Швецовым была выделена новая буганакская свита (Швецов, 1980). Стратиграфический разрез белорецкого комплекса А.И. Иванова, Н.Ф. Решетникова и П.Н. Швецова вошел в Унифицированные стратиграфические схемы Урала (1993). Согласно схеме стратиграфии комплекса, породы, слагающие его, являются метаморфизованными аналогами рифея более западных районов Башкирского мегантиклинория. В результате проведения геологического дои-зучения большей части района развития метаморфических пород белорецкого комплекса в 1978-84 годах З.М. Ротару и др. (Ротару и др., 1984ф) стратиграфические подразделения нижнего рифея Унифицированной схемы и П.Н. Швецова были включены в состав среднерифейской машакской свиты.

В южной части описываемого района наиболее детальные работы были проведены в 1964-70 гг. геолого-съемочными отрядами Башкирского территориального управления под руководством А.Ф. Ротаря (Ротарь и др., 1971ф; Ро-

тарь, 1974) и П.Н. Швецова (Швецов и др., 1968ф, Швецов, 1974). Северная часть территории изучена значительно слабее, последние работы здесь проводились в 1950-60-е годы (Решетников, 1960; Иванов, 1960). В результате проведения этих работ А.Ф. Ротарем (1971 г.) машакская свита была расчленена на восемь подсвит: кузъелгинскую (1), казавдинскую (2), быковскую (3), калпак-скую (4), куянтавскую (5), каранскую (6), шакитарскую (7) и ямантаускую (8). В составе кузъелгинской подсвиты преобладают кремнекислые эффузивы, ка-завдинская и калпакская подсвиты состоят полностью из базальтоидов, в составе каранской ведущую роль также играют эффузивы основного состава, но в верхней части присутствует пачка осадочных пород. Другие четыре подсвиты (быковская, куянтавская, шакитарская и ямантауская) практически нацело сложены осадочными породами (конгломератами, песчаниками, алевролитами, углеродисто-глинистыми сланцами, туффитами). Общая мощность машакской свиты в рассматриваемом районе составляет до 2500 м (Парначев и др. 1986).

Обоснованию возраста машакских вулканогенных образований посвящены работы A.A. Краснобаева. Вулканиты имеют изотопный U-Pb (по цирконам) возраст, согласующийся с Rb-Sr (по валовым пробам) изохроной, порядка 13301346 млн. лет (Краснобаев и др., 1985, Краснобаев, 1986; Нижний рифей..., 1989).

На протяжении последних 30 лет на данной территории не проводились ( никакие геологосъемочные и тематические работ. Связано это с тем, что в 1978 году здесь образован Южно-Уральский государственный заповедник.

Большинство исследований в это время (В.И. Козлов, A.B. Маслов, A.A. Краснобаев, С.Г. Ковалев и др.) связаны с изучением шатакской свиты (хребет Шатак), аналога машакской свиты, либо они основываются на работе предшественников. В частности В.И. Козловым было предложено выделять в составе машакской свиты три подсвиты: нижнюю, среднюю и верхнюю (Стра-тотип ..., 1983; Козлов и др., 2007). На хребте Шатак, по данным геологосъемочных работ ГДП-200, H.H. Ларионовым с соавторами предложено разделить машакскую свиту на три подсвиты и верхнюю толщу (Ларионов, 2004 г.). С.Г. Ковалев в своих работах развивает вывод о платформенной (континен-

тально-рифтогенной) обстановке образования машакского вулканогенно-осадочного комплекса, впервые сделанный С.Н. Ивановым в 1979 году. В 2000-х годах в терригенных породах Шатакского комплекса ГУП "Башгеолцентр" проводила детальные поисковые работы, с проходкой ряда буровых скважин, на золотоносность конгломер�