Рифтогенная магнитогорская габбро-гранитная серия

27.05.2020

Магнитогорская габбро-гранитная серия является классическим примером рифтогенных магматитов, приуроченных к надсубдукционному рифту и обладающих яркими типичными петрологическими, геохимическими и металлогеническими особенностями. С массивами связаны промышленные титаномагнетитовые и скарново-магнетитовые месторождения. Раннекаменноугольная рифтогенная структура (для краткости - рифт) расположена в восточной части Магнитогорского мегасинклинория и вытянута с севера на юг более чем на 200 км. Рифт врезан в среднепозднедевонские островодужные вулканогенно-осадочные толщи и выполнен раннекаменноугольными базальт-риолитовыми вулканитами и комагматичными габбро-гранитными интрузивами магнитогорской серии.

Интрузивы залегают среди комагматичных вулканитов и имеют с ними интрузивные контакты (рис. 2.1). Распределение массивов контролируется субмеридиональным разломом в центральной части рифта. Массивы сформированы на небольших глубинах. Реставрация геологического разреза над массивами в момент их формирования, с большой точностью выполненная по данным буровых скважин для Магнитогорского, Мосовского и Богдановского массивов, указывает на глубину самых верхних участков кровли от 1000 до 500 м.

На примере наиболее детально изученного Магнитогорского массива достоверно установлено, что его кровля в момент формирования располагалась в интервале глубин 1000-3500 м. Глубина формирования интрузивов уменьшается с севера на юг: Кассельского массива - 3-4 км, Магнитогорской группы и Карабулакского массива - 1-3 км, Чекинского, Грязнушинского и Богдановского массивов - 0.5-1 км. Например, кровля Чекинского массива, сложенная щелочными эгириновыми гранитами, располагается среди комагматичных флюидальных риолитов в субвулканической фации. Эти геологические реконструкции хорошо соответствуют давлениям при кристаллизации пород, определенным по роговообманково-плагиоклазовому барометру и содержанию кварца в кварц-полевошпатовых микропегматитовых срастаниях, представляющих собой соответствующую котектику. Контакты интрузивов с вмещающими породами всегда резкие. Гранитоиды в эндоконтакте приобретают тонкозернистую структуру, обусловленную закалкой. Характерны инъекционные контакты, когда вмещающие породы рассекаются крутыми и пологими апофизами габброидов и гранитоидов. Обычные метасоматические экзоконтактовые преобразования -альбитизация, эпидотизация, скарнирование.

Rb-Sr-возраст габбро и гранитоидов составляет 333±4 млн лет при первичном отношении 87Sr/86Sr = 0.7031, a Sm-Nd - 330±20 млн лет и eNd (t) = +5.8. Изотопный возраст пород хорошо согласуется с геологическим возрастом: интрузивные породы залегают среди комагматичных визейских вулканитов, а галька магматических пород, скарнов и руд отмечается в башкирских конгломератах.

Цирконовый возраст несколько отличается от приведенного выше. Сингенетичные цирконы в титаномагнетитовых габброидах месторождения Мал. Куйбас (северная часть Магнитогорского массива) содержат расплавные включения и многочисленные включения таких минералов, как пироксен, биотит, апатит (рис. 2.2, 798/1, 797/4), и имеют возраст 342-337 млн лет (табл. 2.1). В этих же породах отмечаются и несколько более древние цирконы, обычно лишенные включений (рис. 2.2, 798/9, 1827/9). Такая же картина наблюдается в близких по составу габброидах Кассельского массива, расположенного севернее Магнитогорского, где также выявлены две генерации цирконов возрастом 353 и 336 млн лет (см. табл. 2.1, рис. 2.2, ks4, 1046/1, 1046/3). Типичный циркон магнитогорского граносиенита возрастом 340 млн лет представлен на рис. 2.2, 800/1. Тем самым датирование цирконов подтверждает одинаковый (раннекаменноугольный) возраст габбро и ассоциированных с ними гранитоидов. Такой же цирконовый возраст имеет и околорудный кварц-олигоклаз-гранат-эпидотовый метасоматит, определенный на SHRIMP-II во ВСЕГЕИ (С.-Петербург), - 337 ± 4 млн лет, что подтверждает геологические данные о возрастной близости магматизма и оруденения.

Близкий цирконовый возраст имеют породы Болынаковского габбрового массива (344 млн лет), расположенного в окраинно-континентальной зоне юго-восточного мегаблока. Округлый в плане массив сложен преимущественно габбро-норитами (в том числе оливиновыми), прорванными редкими дайками биотитовых гранитов. От габброидов магнитогорской серии базиты Большаковского массива отличаются пониженной щелочностью.

Интрузивы магнитогорской серии образуют два типа залежей: штокообразные и пластовые. Последние представляют собой обычно апофизы штокообразных тел. Большое количество глубоких скважин, пробуренных на массивах в связи с поисками железорудных месторождений, позволило детально изучить их внутреннюю структуру. Типичным примером может служить Магнитогорский массив, разбуренный на глубину до 1500 м многочисленными скважинами. Штоки являются расслоенными телами, нижняя часть которых сложена габброидами, а верхняя - гранитоидами. Пластовые тела образованы преимущественно гранитоидами.

Внутренняя структура всех штоков однотипна. Судя по гравиметровым и сейсмическим данным, они простираются до глубины более 10 км и имеют преимущественно габброидный состав. Их верхние 1000-1500 м сложены зоной эруптивных брекчий, которая внизу постепенно сменяется массивными габброидами, а вверху - граносиенитами и гранитами, мощность которых не превышает 200-250 м. Эруптивные брекчии представлены обломками габброидов, диоритов, сиенодиоритов, сцементированных более кислым цементом. Состав этого цемента постепенно изменяется снизу вверх: в нижней части зоны брекчий габброиды сцементированы близким к ним по составу диоритом или сиенодиоритом, а кверху цемент постепенно меняет состав до гранитного и сливается с гранитной покрышкой, одновременно снизу вверх сокращается и количество обломков.

Таким образом, в вертикальном разрезе штоков выделяются три зоны, каждой из которых соответствует свой комплекс пород (сверху вниз и от поздних к ранним): гранит-граносиенитовая (мощность до 250 м), габбро-гранитоидная (около 1000 м) и условно габбровая (не менее 10 000 м) (рис. 2.3). Состав нижней зоны в полном объеме неизвестен. Возникновение подобной расслоенности обязано в первую очередь кристаллизационной дифференциации базитового по составу расплава в магматической камере. С ранним габбровым комплексом ассоциировано титаномагнетитовое оруденение, с габбро-гранитным - скарново-магнетитовое. Гранит-граносиенитовый комплекс является пострудным по отношению к железооруденению, а это однозначно свидетельствует о том, что и титаномагнетитовое и скарново-магнетитовое оруденения по возрасту совпадают с магматизмом и сформированы до его завершения.

Пластообразные плутоны распространены в северной и центральной частях рифта в составе Магнитогорской (Мосовский массив - крупная апофиза Магнитогорского) и Карабулакской (массив Северные Борки) групп массивов. Эти массивы согласны с залеганием вмещающих вулканогенно-осадочных толщ. Самый крупный из них - Мосовский, судя по сейсмическим данным Уральского геологического управления, имеет мощность в центральной части около 1.5 км. Внутренняя структура пластовых плутонов более гомогенна по сравнению со штокообразными и не имеет ярко выраженных закономерностей. Габброиды в их составе отсутствуют, а гранитоиды повышенной основности (кварцевые сиенодиориты и гранодиориты) образуют небольшие блоки среди преобладающих граносиенитов и гранитов. Железооруденение, связанное с пластовыми плутонами, не установлено.

Массивы магнитогорской серии (как штоки, так и пластообразные) содержат щелочные эгириновые или арфведсонитовые граниты в качестве поздних членов. В Чекинском массиве щелочные граниты преобладают на поверхности, а в Грязнушинском и Богдановском характеризуются подчиненным развитием по сравнению с роговообманковыми граносиенитами. Во всех названных массивах они ассоциированы с сиенодиоритами повышенной щелочности. В массивах из северной части рифта количество щелочных гранитов резко сокращается.

Формирование магнитогорской серии завершается внедрением многочисленных даек, которые формируются в антидромной последовательности: граносиенит- и гранит-порфиры, диабазы и долериты.

Петрографические особенности пород магнитогорской серии подробно описаны. Габброиды габбрового комплекса, с которыми ассоциировано титаномагнетитовое оруденение кумулятивного типа, представлены битовнитовыми оливиновыми габбро-норитами, иногда с биотитом. По сравнению с другими породами серии они характеризуются минимальным содержанием оксидов щелочных металлов и максимальным - железа и титана (табл. 2.2). Большая часть последних элементов сосредоточена в титаномагнетите (содержание TiO2 12-14%).



Габброиды габбро-гранитоидного комплекса - это в основном лабрадоровые роговообманковые разности, в которых обычен реликтовый клинопироксен, а также биотит, ортоклаз и магнетит с содержанием TiO2 до 7-8%. В породах присутствует кварц-щелочно-полевошпатовый микропегматитовый базис, продукт кристаллизации остаточного расплава. В разных породах он имеет устойчивый состав Q(39-41)(An5Ab41Or55)(61-59). В гранитоидах с ростом кремнекислотности содержание этого базиса возрастает и переход от габбро к граниту осуществляется именно за счет его увеличения. Главным фемическим минералом гранитоидов является низкожелезистая (Fe/(Fe + Mg) = 0.30-0.33), низкоглиноземистая роговая обманка, состав которой остается постоянным в ряду пород от габбро до гранита. Плагиоклаз варьируется по составу от андезина до олигоклаза, щелочной полевой шпат представлен анортоклазом An10Ab75Or15, который часто образует оторочки вокруг плагиоклаза (структура антирапакиви), а также ортоклаз-микропертитом An5Ab41Or55, образующим как обособленные зерна, так и гранофировые срастания с кварцем и внешние части зональных плагиоклаз-щелочно-полевошпатовых зерен. Все породы от габбро до гранита характеризуются повышенной щелочностью при преобладании Na2O над K2O (табл. 2.3).

В массивах южной группы (Чекинский, Грязнушинский, Богдановский) наряду с рассмотренными породами широко развиты щелочные разности (табл. 2.4). В области гранитных составов это эгириновые и арфведсонитовые анортоклазовые разности. С повышением основности пород в них появляется олигоклаз-андезин. Обычен малотитанистый магнетит. Детальные сведения о минеральном составе пород можно найти в цитированных выше работах.

Кратко изложенные геологические наблюдения над взаимоотношениями пород, особенности строения интрузивов, в первую очередь их расслоенность, позволяют рассматривать кристаллизационную дифференциацию как ведущий механизм эволюции. Этот механизм подтверждает и геохимическое моделирование. Результаты моделирования приведены в табл. 2.5 и на рис. 2.4, 2.5. Все они являются весьма приближенными, так как мы не знаем точных количественных соотношений фракционируемых минералов и значений коэффициентов распределения. В нашем случае пропорции между ликвидусными минералами определены по их соотношениям в котектиках Fem (Срх, Amp) -Pl с учетом состава минералов, которые приведены в цитированных выше работах. Расчеты выполнены по простейшей методике с использованием уравнения Рэлея C1 = C0F(D-1), где CL и C0 - концентрации элемента в производной (CL) и исходной (C0) магмах; F - количество жидкой фракции, D - валовый коэффициент распределения элемента т между твердыми фазами и расплавом. D = EDmnXm, где Dmn - коэффициент распределения элемента п между минералом т и расплавом, Xm - массовая доля минерала т.

Геохимические особенности пород магнитогорской серии приведены на соответствующих диаграммах (см. рис. 2.4-2.6). Мы ограничимся наиболее распространенными в изученной части массивов породами габбро-гранитного и щелочного комплексов. При одинаковом содержании SiO2 последние обогащены железом и щелочами и обеднены кальцием при отсутствии заметных различий по титану (см. рис. 2.4). Тренды петрогенных элементов хорошо согласуются с моделью эволюции по механизму кристаллизационной дифференциации. He менее наглядна разница в содержании некоторых рассеянных элементов. Породы щелочного комплекса заметно обеднены хромом, стронцием, барием по сравнению с породами габбро-гранитного комплекса (см. рис. 2.5). Особо следует отметить высокое содержание циркония в щелочных гранитах, достигающее 2000 г/т (см. табл. 2.4). Минерал-концентратор циркония - циркон - образует чрезвычайно мелкие кристаллы, которые трудно обнаружить при микроскопическом изучении и не удается выделить для определения возраста пород.

Заметные различия между породами габбро-гранитного и щелочного комплексов отмечаются и в значениях отношений некоторых геохимически сопряженных элементов. В частности, породы щелочного комплекса характеризуются более высокими значениями отношений K/Rb, Zr/Hf, Nb/Ta (см. рис. 2.6), что свидетельствует о различиях состава исходного расплава обоих комплексов.

Тренды редких элементов, так же как и петрогенных, хорошо согласуются с эволюционными трендами кристаллизационной дифференциации.

Обращает на себя внимание изменение угла наклона как реальных, так и расчетных трендов ряда элементов (Mg, Ca, Fe, Cr, V, Sr и др.) в интервале содержаний кремнезема 58-64% (см. рис. 2.4, 2.5, табл. 2.5). Эти изменения обусловлены началом массовой кристаллизации роговой обманки вместо клинопироксена и сменой фракционирования котектики Cpx-Pl котектикой Amp-Pl.

Породы магнитогорской серии заметно отличаются по вещественному составу от окраинно-континентальных габбро-тоналит-гранодиорит-гранитных серий. Габброиды последних обеднены большинством редких элементов, но имеют такие общие особенности, как отрицательные аномалии на спайдер-граммах Nb, Zr и положительные на спайдерграммах Pb, Sr, Li (рис. 2.7). Магнитогорские гранитоиды обогащены железом, титаном, высокозарядными элементами (Zr, Hf, Y, Nb), имеют более низкое значение отношения La/Yb, не положительные, а отрицательные аномалии Sr, Li и Eu, на порядок более высокое содержание РЗЭ, в особенности тяжелых, низкое значение отношения GdN/ZLuN = 1. Эти геохимические особенности гранитоидов наиболее ярко выражены в южных массивах и отражают повышенную щелочность пород и их связь с рифтогенным магматизмом. Породы магнитогорской серии имеют специализацию на Mo, содержание которого в них заметно выше, чем в других гранитоидах Урала. Повышенное содержание Mo первично и не связано с наложенной минерализацией. Об этом, в частности, свидетельствует отсутствие корреляции молибдена и меди, повышенные концентрации которой (свыше 100 г/т) в околорудных магнитогорских гранитах, по-видимому, связаны именно с наложенной гидротермальной активностью.




Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2020
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна