Новые данные по петрогеохимии магматических пород вулкагенной толщи Амурского стратиформного месторождения (Южный Урал)

НАУКИ О ЗЕМЛЕ

УДК 552.31

новые данные по петрогеохимии магматических

пород вулканогенной толщи амурского стратиформного месторождения

В работе рассмотрена геология, петрогеохимия и геодинамические условия формирования надрудной вулканогенно-осадочной толщи Амурского стратиформного цинкового месторождения. Показано, что породы эффузивной и интрузивной фаций являются комаг-матичными. Они представляют собой единую вулкано-плутоническую ассоциацию. Это субщелочные, характеризующиеся натриевой специализацией (1\1а20/К20 = 1-20, обычно 5-10; сумма щелочей до 8,12%), высокотитанистые породы (1,31-3,3%), со стабильно высокими значениями Р2О5 - 0,30-1,15%, лишенные более кислых петрографических разностей. Во всех петрографических разностях вулканогенных, интрузивных и вулканогенно-осадочных пород, вне зависимости от степени раскристаллизации и структурных особенностей, наблюдается один и тот же характер распределения хондрит-нормированных значений РЗЭ, отличающийся явным преобладанием легких лантаноидов над тяжелыми.

Базальты и диабазы по петрохимическим параметрам сопоставимы с вулканитами греховской толщи (С112-у1) Магнитогорско-Богдановского грабена, а габброиды - с представителями богданов-ского типа габбро-гранитной формации Магнитогорской мегазоны.

Основные эффузивы вулканогенной толщи Амурского месторождения резко отличаются от базальтов и андезибазальтов нижележащей флишоидной толщи как по петрогеохимическим характеристикам, так и геодинамическим условием образования. При сравнении базальтоидов вулканогенной и флишоидной толщ с основными эффузи-вами различных геодинамических обстановок обнаруживается сходство первых из них с континентально-рифтогенными образованиями и резкое отличие от островодужных и океанических, а вторых - полная аналогия с островодужными. По всему комплексу петрогенных и малых элементов габброиды отвечают внутриплитным субщелочным базальтам.

Ключевые слова: Амурское месторождение, петро-геохимия, габбро, габбро-диабазы, вулканогенные породы, интрузивные породы, греховской комплекс, редкоземельные элементы, Магнитогорская мегазона, Магнитогорско-Богдановский грабен

© M.V. Snachev1, A.V. Snachev2

new data on petrogeochemistry igneous rocks volcanic strata amur stratiform deposit

1 LLC Gazpromneft NTC 75, naberezhnaya reki Moyki, 190000, St. Petersburg, Russian Federation,

e-mail: Snachev.MV@gazpromneft-ntc.ru

2 Institute of Geology, Ufa Scientific Centre, Russian Academy of Sciences, 16/2, ulitsa K. Marksa, 450077, Ufa, Russian Federation, e-mail: SAVant@rambler.ru

© М.В. Сначев,

руководитель направления,

ООО «Газпромнефть Научно-технический

центр»,

Набережная реки Мойки, 75, 190000, г. Санкт-Петербург, Российская Федерация, эл. почта: Snachev.MV@gazpromneft-ntc.ru

© А.В. Сначев

кандидат геолого-минералогических наук,

старший научный сотрудник,

Институт геологии,

Уфимский научный центр РАН,

ул. К. Маркса, 16/2, 450077,

г. Уфа, Российская Федерация,

эл. почта: SAVant@rambler.ru

This paper considers geology, geochemistry and petro-geodynamic conditions for the formation of the above-ore volcano-sedimentary units of the Amur stratiform zinc deposit. It is shown that volcanic and intrusive rocks are comagmatic and represent a single volcano-plutonic association. These are sub-alkaline rocks characterized by the sodium specialization (Na20/K20 = 1-20, typically 5-10; the amount of alkali is up to 8.12%), high titanium content (1.31-3.3%), with a consistently high values of R205 (0.30-1.15%), and the absence of more acidic petrographic types. All petrographic types of volcanic, intrusive and volcano-sedimentary rocks, regardless of the degree of crystallization and structural features, have one and the same distribution pattern of chondrite-normalized REE plots, with a clear-cut predominance of LREE over HREE.

According to their petrochemical parameters, the basalts and diabases are comparable to volcanites of the Grekhovo strata (C1t2-v1) of the Magnitogorsk-Bogdanovka Graben, whereas the gabbroids are comparable to Bogdanovka-type rocks of the gabbro-granite formation of the Magnitogorsk Megazone.

Basic effusives of the volcanic strata of the Amur deposit differ sharply from basalts and basaltic andesites of the underlying flyschoid strata both by petrogeochemical and geodynamic conditions of their formation.

ВЕСТНИК АКАДЕМИИ НАУК РБ/

/ 2016, том 21, № 1 (81) lllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllll|59

Comparison reveals similarity of the basalts in the volcanic and flyschoid strata with continental rift rocks and sharp contrast with island arc and oceanic ones and also a complete analogy of the basic effusives in different geodynamic settings with island arc rocks. According to the entire range of petrogenic and minor elements the gabbroids correlate with sub-alkaline intraplate basalts.

Key words: Amur deposit, petro-geochemistry, gabbro, gabbro diabase, volcanic rocks, intrusive rocks, Grekhovskoy complex, REE, _Magnitogorsk Megazone, Magnitogorsk-Bogdanovka Graben

Амурский рудный район расположен на стыке Восточно-Уральской и Магнитогорской мегазон Южного Урала. В структурном отношении Амурское месторождение находится на восточном крыле одноименной синклинали и представляется в виде брахианти-клинальной складки, осложняющей крыло синклинали. В геологическом разрезе месторождения выделяются три толщи (снизу вверх): молассоидная (Б1-Б2), терригенно-осадочная — флишоидная (Б2-Б3) и вулканогенная (С1) [1; 2] (рис. 1). Названия первых двух толщ представляются нам достаточно условными: по характерным признакам они далеки и от молассы, и от флиша.

Отложения молассоидной толщи представлены переслаивающимися кварцитами и кварц-полевошпатовыми породами, образованными по аркозовым песчаникам. Верхний контакт толщи по керну отчетливый без видимого несогласия и признаков тектонических нарушений.

На карте жирная пунктирная линия — геологический отвод; пунктирная линия с двумя точками — проекция рудного тела на поверхность

Отложения терригенно-осадочной (фли-шоидной) толщи развиты в центральной части участка. Общая мощность вскрытых отложений около 850 м. В составе толщи выделяются две пачки: 1) нижняя сложена полевош-пат-кварц-биотитовыми, биотитовыми, биотит-хлоритовыми, хлоритовыми, известково-глинистыми и глинистыми сланцами, мра-моризованными и доломитизированными известняками; 2) верхняя, содержащая главное рудное тело, представлена в основном глинисто-углеродистыми сланцами с прослоями карбонатных пород и редко андезито-базальтов. Углеродистые отложения флишо-идной толщи месторождения, как нами показано ранее [3], весьма перспективны на золото и вольфрам, что характерно для всей субмеридиональной полосы западного обрамления

..............ВЕСТНИК АКАДЕМИИ НАУК РБ

Восточно — Уральского поднятия [4; 5], а также ряда участков Башкирского мегантикли-нория [6; 7].

По находке конодонта плохой сохранности в карбонатных породах этой толщи (Hindeodella др., определение К.С. Иванова) возраст может быть определен не древнее силура [8]. Криноидеи плохой сохранности, обнаруженные в рудовмещающей углеродисто-терригенной толще [9], позволили отнести ее к силуру — среднему девону. По аналогии с более северными районами возраст толщи принимается средне-позднедевонским.

Образования вулканогенной толщи развиты в основном в западной части площади месторождения, где они представлены в основании разреза мелкообломочными туфами и туффитами основного состава. Выше по разрезу размерность обломочного материала увеличивается, и в верхней части толщи преобладают грубообломочные ксенотуфы. В тонкообломочных туфах иногда отмечались тонкие прослои осадочных пород (глинистых сланцев, алевролитов, известняков), а в грубообломоч-ных — прослои кластолав базальтового и ан-дезибазальтового состава. Породы терриген-ной и вулканогенной толщ прорваны дайками высокотитанистых габбро и габбро-диабазов.

Породы рудовмещающей флишоидной толщи метаморфизованны в условиях аль-бит—эпидот—биотитовой субфации зелено-сланцевой фации с локальным проявлением более высокотемпературной ступени метаморфизма в восточной части месторождения под действием теплового поля крупного Су-ундукского гранитного массива [3].

Изученные нами вулканогенные породы практически полностью представлены базальтами субщелочного ряда, более кислые разности встречаются очень редко, это как правило риодациты. На классификационной диаграмме составы пород надрудной толщи большей частью попадают в поля трахиба-зальтов натриевого ряда (гавайитов).

2016 том 21, № 1 (81) 1111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111

Рис. 1. Геологическая карта и разрез Амурского месторождения (составлена А.Д. Штейнбергом и др. в 1976 г.):

1-5 - стратиграфические подразделения: 1 - вулканогенная толща (03-01): базальты и андезибазальты (а), вулканогенно-осадочные породы основного состава (б); 2 - флишоидная толща (02-3), верхняя пачка: углеродисто-глинистые, углеродисто-глинисто-известковистые сланцы и ритмиты с прослоями мраморизо-ванных известняков; 3 - флишоидная толща (02-3), нижняя пачка: метаморфические сланцы и мраморизован-ные известняки; 4 - молассоидная толща (01-2): гранитизированные аркозовые песчаники; 5 - полимикто-вые песчаники рымникской свиты (О); 6 - интрузивные тела высокотитанистых габброидов; 7 - рудные тела верхнего рудоносного горизонта Амурского месторождения (на поверхности - выходы бурых железняков); 8 - нижний рудоносный горизонт (а) и прогнозируемые рудные тела (б); 9 - тектоническая зона; 10 - некоторые скважины и их глубины; 11 - граниты Суундукского массива

ВЕСТНИК АКАДЕМИИ НАУК РБ /

/21

Все изученные нами магматические породы характеризуются натриевой специализацией (Ка20/К20 = 1—20, обычно 5—10), повышенными значениями суммы щелочей (до 8,12%) (рис. 2А), а также стабильно высокими содержаниями ТЮ2 (1,31—3,3%), Р205-0,30-1,15. Примечательно, что: 1) поля туфов, туф-фитов и туфопесчаников на всех диаграммах перекрываются с полем базальтов; 2) андези-то—базальты флишоидной толщи резко отличаются от базальтов вулканогенной толщи, как по щелочам, так и ТЮ2, Р2О5 и т.д.

ИэгО+КгО, %

щ сщ

А • •

•

, т+ищ

ж

40 45 50 55 60 65 5/Ог,% ИэгО+КгО, %

щ СЩ

Л /

X

X < т+ищ

для

эпиплатформенных, так и эпиорогенных рифтов. В то же время андезито—базальты флишоидной (рудовмещающей) толщи попадают в островодужное поле.

Сопоставление базальтоидов вулканогенной толщи Амурского месторождения с основными вулканитами, слагающими различные возрастные уровни в пределах Магнитогорской и Восточно-Уральской мегазон, показало, что они обнаруживают практически полное сходство лишь с базальтами грехов-ской толщи (С^-у^, выделенной Д.Н. Сали-ховым и др. [13; 14] в пределах Магнитогор-ско—Богдановского грабена и являющейся стратиграфическим аналогом надежно датированной березовской свиты (С^2-У2).

40 45 50 55 60 65 5/Ог,%

Рис. 2. Диаграмма ЭЮ2 - (№20+К20) вулканогенных (А) и интрузивных (Б) пород Амурского месторождения и Магнитогорско-Богдановского грабена:

(А) 1 - базальты вулканогенной толщи, 2 - андезито-базальты флишоидной толщи, 3 - риолиты, 4 -туффиты, туфы, туфопесчаники, 5 - базальты березовского комплекса, 6 - базальты греховского комплекса; (Б) 1 - габбро, габбро-диабазы вулканогенной толщи, 2 - габбро, габбро-диабазы флишо-идной толщи, 3 - диабазы

Рис. 3. Диаграмма (№20+К20) - ТЮ2 для базальтоидов различных геодинамических обста-новок и Амурского месторождения:

1 - базальты вулканогенной толщи Амурского месторождения, 2 - базальты березовского комплекса, 3 - базальты греховского комплекса, 4 - трахидаци-ты карбона Магнитогоской мегазоны, 5 - базальты флишоидной толщи.

Поля составов базальтов: I - эпиплатформенных континентальных рифтов, II - срединно-океанических хребтов, III - эпиорогенных континентальных рифтов, IV - островных дуг, V - океанических плит и островов, VI -траппов, VII - глубокаводных желобов

При сравнении базальтоидов вулканогенной толщи Амурского месторождения с основными эффузивами различных геодинамических обстановок обнаруживается их сходство с континентально-рифтогенными образованиями [10—12] и резкое отличие от островодужных и океанических. Особенно отчетливо это иллюстрирует диаграмма (Ка20+К20) — ТЮ2 (см. рис. 3). На диаграмме а1' — ТЮ2 рой точек, характеризующих составы базальтов Амурского месторождения, охватывает одновременно поля базальтов как

...........ВЕСТНИК АКАДЕМИИ НАУК РБ/

/2

По данным Д.Н. Салихова и других соавторов [14], в осевой части Магнитогорско-Богдановского грабена в раннекаменноуголь-ное время вулканизм контролировался базальтами трещинного типа в виде излияний в пределах локальных раздвиговых зон (гре-ховской комплекс, С^-у^, а также вулканами центрального типа (березовский комплекс, С^2-У2) на его восточном плече. Для базальтов трещинного типа греховского комплекса характерными являются высокие содержания ТЮ2 (1,5-3,06 %), К20+Ка20 (4,62-7,05%;

в среднем 5,47%) и Р205 (0,3-0,8 %). Редкоземельные элементы в греховских базальтах отчетливо фракционированы, легкие лантаноиды в них заметно преобладают над тяжелыми (Ьа/УЪ — отношения составляет 2,6-10,7). Кислые вулканиты (трахидациты, риодациты) для них не характерны и очень слабо развиты. Как видим, греховской комплекс представляет собой точную копию вулканогенной толщи Амурского месторождения.

Вулканогенно-осадочные породы по пе-трогеохимии обнаруживают значительное сходство с базальтами и диабазами, что может свидетельствовать о незначительном участии в их образовании ксеногенного материала.

Интрузивные породы, пространственно ассоциирующие с базальтами, обнаруживают более значительные вариации содержаний 8Ю2 (рис. 2Б). Наряду с субщелочными габ-броидами, здесь встречаются диориты (монцо-диориты). По комплексу петрогеохимических особенностей они идентичны габбро, габбро— диабазом, диабазом флишоидной толщи. Исходя из единой сериальной принадлежности всех представленных здесь магматических пород, габброиды и диориты следует считать ко-магматами базальтоидов надрудной толщи.

На диаграмме ТЮ2 — (К2О+Ка2О) рассматриваемые интрузивные породы близки составам габбро-гранитной формации (рис. 4). При этом все их фигуративные точки перекрываются с роем точек, характеризующим состав пород интрузий Магнитогорской группы [15].

012345678 Na20+K20,%

Рис. 4. Диаграмма (Na2O+K2O) - TiO2 для габ-броидов Амурского месторождения и Маг-нитогорско-Богдановского грабена:

1 - габбро из вулканогенной толщи, 2 - габбро из флишоидной толщи,3 - габбро-богдановского комплекса.

Поля: I - офиолитовые габбро, II - габбро дунит-пироксенит-габбровой формации, III - породы габбро-гранитной формации

На диаграмме АРМ для интрузивных пород Амурского месторождения характерен типичный субщелочной тренд дифференциации (рис. 5). Здесь также видим резкое их отличие как от офиолитовых габброидов, так и от интрузивных пород габбро-сиенитовой формации.

Примечательно, что габброиды Амурского месторождения практически ничем не отличаются от аналогичных пород богданов-ского типа Магнитогорско-Богдановского грабена, которые представлены умеренно-щелочными габбро, монцогаббро, реже монцодио-ритами, микрогаббро. Это преимущественно дайки, силлы и более сложные по морфологии тела. Для них характерны высокие содержания ТЮ2 — 1,9—3,0 %, Ре203+Ре0 — 11,0—13,9 %, Р205—0,3—0,7 %, резкое преобладание легких лантаноидов над тяжелыми ((Ьа/УЪ = 3,2—6,2, £ТЯ = 96,2—154,5 г/т) [13]. По содержанию микроэлементов габброиды отвечают внутри-плитным субщелочным базальтам. Как видим, габброиды богдановского типа по подавляющему числу петрогеохимических характеристик повторяют как базальты греховского комплекса, так и базальты и габброиды вулканогенной толщи Амурского месторождения.

На диаграмме Т1 — 2г, позволяющей разделять поля составов базальтов вулканических дуг, внутриплитных базальтов и базальтов срединно-океанических хребтов, все

Рис. 5. Диаграммы АРМ для плутонических пород надрудной толщи Амурского месторождения:

1 - 3 - составы пород; 1 - Амурского месторождения, 2 - габбро-гранитной формации, 3 - габбро-сиенитовой формации.

Поля составов и тренды дифференциации - 1 - граница известково-щелочных (субщелочных) (ИЩ+СЩ) и толеитовых (Т) серий, 2 - габброиды Скергаард-ского интрузива, 3 - габбро срединно-океанических хребтов, 4 - габброиды офиолитов (Войкаро-Сыньинский массив) [16], 5 - габброиды массива Средний Крака [17]

ВЕСТНИК АКАДЕМИИ НАУК РБ / ^^

/ 2016, том 21, № 1 (81) IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIППННШНШ

фигуративные точки базальтов вулканогенной В основных магматических породах

толщи Амурского месторождения попадают Амурского месторождения (базальтах, туфах, в поле внутриплатных базальтов. туффитах, туфопесчаниках и габброидах) вне

1000

100

Туфы и туффиты Амурского месторождения

0,1

1000

100

0,1

La Ce Pr NdSm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tu Yb Lu La Ce Pr NdSm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tu Yb Lu

1000 ч^^ 1000

100

10

0,1

Базальты греховского комплекса

100

Габбро, габбро-диабазы Амурского месторождения

0,1

La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tu Yb Lu La Ce Pr Nd Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tu Yb Lu

1000 i 1000

100

100

0,1

0,1 -I

Габбро,габбро-диабазы Богдановского комплекса

La Ce Pr NdSm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tu Yb Lu

La Ce Pr NdSm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tu Yb Lu

Рис. 6. Характер распределения РЗЭ (1-й тип) в базальтах, туфах, туффитах, габбро, габбро-диабазах, диабазах Амурского месторождения (данные авторов), а также базальтах греховского комплекса и габбро, габбро-диабазах богдановского комплекса Магнитогорско-Богдановского грабена [13]

ВЕСТНИК АКАДЕМИИ НАУК РБ/

/2

зависимости от степени р

и

Анализ поведения РЗЭ в магматических

ние легких лантаноидов над тяжелыми (первый тип) (Ьа^ш^Ь^) (рис. 6).

В породах с данным типом распределения РЗЭ содержание лантана меняется от 7,3 до 33,8 г/т, величина Ьам — от 20 до 100 единиц; самарий содержится в количестве 0,76— 10,2 г/т (8шм= 10—50 единиц), а концентрация лютеция варьирует в пределах 0,1—1,44 г/т (Ь% = 3—30 единиц).

При заметном увеличении нормирован-

Таким образом, базальты и габброиды

вые из них являются аналогами греховской

толщи (С^), а вторые — габброидов Маг-эффузивы вулканогенной толщи резко отли-

идной толщи как по петрогеохимическим

РЗЭ, для которого характерны примерно рав-РЗЭ (Ьа^ш^Ь^).