Вознесенское медно-порфировое месторождение (Южный Урал): структурный контроль оруденения и геохимия интрузивных пород

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Институт геологии

Уфимский федеральный исследовательский центр РАН

Вознесенское медно-порфировое месторождение (Южный Урал): структурный контроль оруденения и геохимия интрузивных пород

С.Е. Знаменский,

доктор геолого-минералогических наук, заведующий лабораторией

Г.Т. Шафигуллина,

кандидат геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник

Н.М. Знаменская,

младший научный сотрудник

А.М. Косарев,

кандидат геолого-минералогических наук, ведущий научный сотрудник

Аннотация

Выполнены структурные и геохимические исследования на Вознесенском медно-порфировом месторождении, расположенном в зоне Главного Уральского разлома на Южном Урале. Химический состав пород определялся с помощью силикатного анализа, рентгено-флуоресцентным методом на спектрометре VRA-30, а также методом масс-спектрометрии с индуктивносвязанной плазмой на квадрупольном масс-спектрометре ELAH 9000. Установлено, что медно-порфировая минерализация ассоциирует с дайками кварцевых диорит-порфиритов, граноди - орит-порфиров и плагиогранит-порфиров, локализованными внутри Вознесенского габбро-диорит-диоритового массива (D1). Размещение рудоносных порфировых интрузий контролируется разрывами близмеридионального, северо-восточного и северозападного простирания, образующими правосдвиговую зону. Роговообманковые габбро-диориты, диориты и гранодиориты, слагающие Вознесенский массив, и гранитоиды рудоносной дай - ковой серии по петрохимическим и геохимическим характеристикам близки между собой, что позволяет рассматривать их в качестве генетически родственных образований, представляющих собой разные фазы становления Вознесенской интрузии. По соотношениям Na₂O+K₂O и SiO₂ они относятся к породам нормальной щелочности. На диаграмме (Na₂O+K₂O) - (FeO+Fe₂O₃) - MgO точки составов попадают в поле известково-щелочных серий. Все разновидности магматитов имеют значения коэффициента FeOtot/(FeOtot+MgO), характерные для магнезиальных гранито- идов. На диаграмме P₂O₅-SiO₂ точки их составов концентрируются вдоль тренда гранитоидов I-типа. Спектры распределения редких элементов в целом соответствуют надсубдукционным образованиям. Графики распределения редкоземельных элементов отличаются накоплением легких лантаноидов. На диаграмме Ta-Yb, используемой для разделения гранитоидов по геодинамическим обстановкам формирования, точки составов интрузивных пород месторождения образуют компактный ореол, располагающийся в поле островодужных гранитоидов.

Ключевые слова: Южный Урал, медно-порфировое месторождение, дайка, сдвиговая зона, геохимия, редкие и редкоземельные элементы

Abstract

S.E. Znamensky, G.T. Shafigullina, N.M. Znamenskaya, A.M. Kosarev

The voznesenka porphyry copper deposit (South Urals): structural control of mineralization and geochemistry of intrusive rocks

Structural and geochemical studies were carried out at the Voznesenka porphyry copper deposit located in the zone of the Main Ural Fault in the South Urals. The chemical composition of rocks was determined using silicate analysis, the X-ray fluorescence method on a VRA-30 spectrometer and also the mass spectrometry method with inductively coupled plasma on a quadrupole mass spectrometer ELAH 9000. It has been found that porphyry copper mineralization is associated with dykes of quartz diorite-porphyrites, granodiorite-porphyries and plagiogranite-porphyries localized within the Voznesenka gabbro-diorite-diorite massif (D1). The distribution of ore-bearing porphyritic intrusions is controlled by faults of near-meridian, northeastern and northwestern strike that form a right-strike slip fault zone. Hornblende gabbro-diorites, diorites and granodiorites composing the Voznesenka massif, and granitoids of the ore-bearing dyke series are close to each other according to petrochemical and geochemical characteristics, and this enables them to be considered as genetically related formations representing different phases of the Voznesenka intrusion. By the ratios of Na₂O+K₂O and SiO₂, they belong to the rocks of normal alkalinity. In the (Na₂O+K₂O) - (FeO+Fe₂O₃) - MgO diagram, the composition points fall into the field of the calc-alkaline series. All varieties of magmatites have the FeOtot/(FeOtot+MgO) values typical of magnesian granitoids. In the P₂O₅-SiO₂ diagram, their composition points are concentrated along the trend of I-type granitoids. The distribution spectra of rare-earth elements correspond in general to supersubduction formations. Distribution charts of rare-earth elements are distinguished by the accumulation of light lanthanides. In the Ta-Yb diagram used to separate granitoids according to geodynamic conditions of the formation, the composition points of the intrusive rocks of the deposit form a compact halo located in the field of island arc granitoids.

Key words: South Urals, porphyry copper deposit, dyke, strike slip fault zone, geochemistry, rare and rare - earth elements

Введение

Вознесенское месторождение расположено в зоне Главного Уральского разлома на Южном Урале в 35 км северо-восточнее г. Учалы Республики Башкортостан. Оно относится к эталонным медно-порфировым объектам, связанным с островодужными базаль - тоидными магматическими комплексами [1]. Изучением месторождения в процессе поисковых и разведочных работ в 1950-х и 1980-х годах занимались геологи Учалинского филиала ОАО «Башкиргеология». Тематические исследования в разные годы проводили В.Б. Шишаков [2], А.И. Грабежев и Е.А. Белгородский [3], А.М. Косарев [4]. По данным сотрудников ФГУП ЦНИГРИ, недавно выполнивших геолого-экономическую переоценку месторождения [5], его фланги являются перспективными на поиски медно-порфирового оруденения. Вместе с тем степень изученности месторождения остается недостаточной. Особенно это касается структурного и магматического контроля оруденения. Дискуссионным является также возраст месторождения.

Нами на месторождении выполнено детальное картирование поверхности с использованием аэрофотоснимков, задокументированы доступные для наблюдения горные выработки, проведены геохимические исследования. По результатам работ уточнена структура, изучены петролого-геохимические характеристики основных типов магматических пород и реконструированы геодинамические условия образования месторождения.

Аналитические исследования

Содержание петрогенных компонентов в породах определялось силикатным химическим анализом, а также рентгено-флуоресцентным методом на спектрометре VRA-30 в химической лаборатории ИГ УФИЦ РАН (г. Уфа). Определения редких элементов выпо лнены методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой на квадрупольном масс-спектрометре ELAH 9000 в лаборатории физических и химических методов исследования ИГГ УрО РАН (г. Екатеринбург). Данные по главным и редким элементам в интрузивных породах месторождения приведены в таблице.

Структура месторождения

Вознесенское месторождение приурочено к северному окончанию одноименного массива близмеридионального простирания, залегающего в серпентинитовом меланже, содержащем блоки нижнедевонских известняков, базальтов, диабазов и кремней неизвестного возраста и пироксенитов (рис. 1а). Массив сложен роговообманковыми габбродиоритами и диоритами. В незначительных объемах присутствуют роговообманковые гранодиориты. По нашим наблюдениям, породы массива на многих участках имеют полосчатую текстуру, которая проявляется в обогащении одних полос плагиоклазом, других - роговой обманкой. Полосчатость, как правило, осложнена мелкими складками сложной морфологии. По определению абсолютного возраста циркона U-Pb методом массив имеет возраст 411±3 млн. лет [4].

Рис. 1. Геолого-структурная схема Вознесенского медно-порфирового месторождения (а). На фотографии (б) и в резках (в, г) приведены примеры определения направления смещения по разрывам, вмещающим дайки

Примечание - 1 - четвертичные отложения; 2 - рого - вообманковые габбро-диориты, диориты и гранодиориты Вознесенского массива; 3-5 - дайковая серия: 3 - диорит-порфириты, 4 - гранодиорит-порфиры, 5 - плагиогранит-порфиры, 6 - серпентиниты, 7 - дайки (показаны вне масштаба); 8 - геологические границы; 9 - полосчатость в диоритоидах Вознесенского массива; 10 - магма-рудоконтролирующие разрывы (а), в т ч. разлом, вмещающий основное рудное тело (б)

По результатам картирования в пределах массива выявлена серия рудоносных даек и дайкообразных тел кварцевых диорит-пор - фиритов, гранодиорит-порфиров и плагиогранит-порфиров. Их размещение контролируется крутопадающими сколовыми нарушениями близмеридионального, северо-восточного и северо-западного простирания. Штокверковая сульфидно-кварцевая минерализация развита внутри даек и дайкообразных тел, а также в разломах, осложняющих их контакты.

Близмеридиональные разрывы концентрируются вблизи восточного контакта Вознесенского массива, образуя главную магма - рудоконтролирующую разломную зону месторождения. В ее пределах локализованы наиболее крупные тела гранодиорит-порфи - ров и основное рудное тело. С запада зона оперяется рудоносными разрывами северовосточного и северо-западного направления. Судя по распределению мощности даек, маг - маконтролирующие разрывы близмеридио - нального и северо-восточного простирания представляют собой правые, а северо-западного простирания - левые сдвиги (рис. 1б-г). Изученный структурный парагенезис характерен для зон правого сдвига [6]. В этом парагенезисе близмеридиональные разрывы соответствуют Y-сколам. Северо-восточные нарушения занимают положения R-сколов Риделя, а северо-западного - R'-сколов Риделя.

Следует отметить, что контроль месторождений порфирового семейства сдвиговыми дислокациями установлен во многих островодужных системах [7].

Петро-геохимическая характеристика пород

Роговообманковые габбро-диориты, диориты и гранодиориты Вознесенского массива характеризуются содержаниями SiO2 56-56,7, 58 и 70 мас.% соответственно, гранитоиды дайковой серии - 57-78 мас.% (таблица). Все типы пород имеют нормальную щелочность (рис. 2а). Исключение составляет кварцевый диорит-порфирит (проба ВЗ-1). Из-за повышенного содержания К2О (3,5 мас.%) он попадает в поле субщелочных пород, что обусловлено околорудной серицитизацией диорита. На диаграмме AFM фигуративные точки пород располагаются в поле известково-щелочных составов (рис. 2б). Согласно классификации Б.Р. Фроста с соавторами [8], они относятся главным образом к магнезиальным разновидностям (рис. 2 в). На диаграмме Zr-10⁴Ga/Al [9] точки составов всех типов пород попадают в поле гранитоидов I- и S-типов (рис. 3а), а на диаграмме P₂O₅-SiO₂ [10] следуют тренду, характерному для гра - нитоидов I-типа (рис. 3б).

Поскольку породы месторождения затронуты метасоматическими изменениями, при построении спайдерграмм были использованы редкие и редкоземельные элементы, малоподвижные при вторичных процессах [11]. Тренды распределения редких элементов в габбро-диоритах Вознесенского массива характеризуются наличием отрицательных аномалий Nb, Zr и Ti (рис. 4а), что отличает надсубдукционные образования. Спектры распределения редких элементов в диоритах и гранодиоритах Вознесенского массива и дайковой серии близки между собой. На них отчетливо проявлены отрицательные аномалии Nb и знакопеременные аномалии Zr и Ti (рис. 4б, в). Тренды распределения редких элементов в плагиогранит-порфирах имеют отрицательные аномалии Nb и преимущественно положительные аномалии Zr и Ti (рис. 4г). Все разновидности пород месторождения характеризуются сходными графиками распределения РЗЭ, отличающимися накоплением легких лантаноидов (рис. 4д-з).

На диаграмме Дж. Пирса с соавторами Ta-Yb [12], используемой для разделения гранитоидов по геодинамическим обстановкам формирования, точки составов интрузивных пород месторождения образуют компактный ореол, располагающийся в поле островодужных гранитоидов (рис. 5).

Содержание петрогенных (мас.%) и редких (г/т) элементов в интрузивных породах Вознесенского месторождения

Окончание

Примечание - прочерк - не определялось. Вознесенский массив: БК-5/1, БК-7-12, 22-16/1, 23-16/1 - габбро-диориты; В-18/1, 24-16/3 - диориты; В-18/5 - гранодиорит. Дайковая серия: ВЗ-1 - кварцевый диорит-порфирит; В-18/10, ВЗ-2 - гранодиорит-порфиры; В-18/2, В-18/4, В-18/6, В-18/7-1 - плагиогранит-порфиры

Рис. 2. Диаграммы TAS (a), AFM (б) и FeO_tot/(FeO_tot+MgO) - SiO2 (в) для интрузивных пород Примечание - 1-2 - Вознесенский массив: 1 - габбро-диориты и диориты, 2 - гранодиориты; 3-5 - дайковая серия: 3 - диорит-порфириты, 4 - гра - нодиорит-порфиры, 5 - плагиогранит - порфиры

Рис. 3. Диаграммы Zr-10⁴Ga/Al (а) и P₂O₅-SiO₂

(б) для интрузивных пород

Примечание - Условные обозначения см. на рис. 2

Как видно из приведенных выше данных, по петрохимическим и геохимическим характеристикам породы Вознесенского массива и гранитоиды дайковой серии близки между собой, что позволяет рассматривать их в качестве комагматичных образований. По всей вероятности, они представляют собой разные фазы становления Вознесенской интрузии.

Выводы

Медно-порфировое оруденение Вознесенского месторождения ассоциирует с дайками кварцевых диорит-порфиритов, грано - диорит-порфиров и плагиогранит-порфиров. Размещение рудоносных порфировых интрузий контролируется вторичными разрывами близмеридиональной правосдвиговой зоны, образовавшейся внутри Вознесенского массива. Роговообманковые габбро-диорит, диориты и гранодиориты, слагающие Вознесенский массив, и гранитоды рудоносной дайковой серии по петрохимическим и геохимическим характеристикам близки между собой и являются комагматичными образованиями. Они представляют собой островодужные известково-щелочные магнезиальные магматиты нормальной щелочности, относящиеся к гранитоидам I-типа.

Рис. 4. Тренды распределения редких и редкоземельных элементов в габбро-диоритах (а, д), диоритах (б, е), гранодиоритах (е, ж) и плагиогранитах (г, з) Та, г/т

Рис. 5. Диаграмма Ta-Yb для интрузивных пород Примечание - Условные обозначения см. на рис. 2

вознесенский месторождение порода силикатный

Литература

1. Кривцов А.И. Геологические основы прогнозирования и поисков медно-порфировых месторождений. М.: Недра, 1983. 256 с.

2. Шишаков В.Б., Сергеева Н.Е., Сурин С.В. Вознесенское медно-порфировое месторождение на Южном Урале // Геология рудных месторождений. 1988. №2. С. 85-90.

3. Грабежев А.И., Белгородский Е.А. Продуктивные гранитоиды и метасоматиты меднопорфировых месторождений. Екатеринбург: Наука, Урал. Отделение, 1992. 199 с.

4. Новые данные о возрасте и геодинамической позиции медно-порфировых проявлений зоны Главного Уральского разлома на Южном Урале / Косарев А.М., Пучков В.Н., Ронкин Ю.Л., Серавкин И.Б., Холоднов В.В., Грабежев А.И // Доклады Академии наук. 2014. Т. 459. №1. С. 62-66.

5. Рудные районы с медно-порфировым оруденением - перспективная минерально-сырьевая база меди Южного Урала / Андреев А.В., Гирфанов М.М., Куликов Д.А., Мигачев И.Ф., Минина О.В., Авилова О.В., Красносельских А.А., Старостин И.А., Черемисин А.А. // Отечественная геология. 2018. №4. С. 3-17.

6. Sylvester G. Strike-slip faults. Geological Society of America Bulletin, 1988. V. 1000. №11. P. 16661703.

7. Corbett G.J., Leach T.M. Southwest Pacific rim gold-copper systems: Structure, alteration and mineralization. Special Publications of the Society of Economic Geologists, 1998. No. 6/ 214 p.

8. Frost B.R., Barnes C.G., Collins W.J., Arculus R.J., Ellis D.J., Frost C.D. A geochemical classification for granitic rocks // J. Petrology. 2001. V. 42. P. 2033-2048.

9. Whalen J.B., Currie K.L., Chappell B.W. A - type granites: Geochemical characteristics, discrimination and petrogenesis // Contrib. Miner. Petrol. 1987. V. 95. P. 407-419.

10. Chappell B.W., White A.J.R. I - and S-type granites in the Lachlan Fold Belt // Transactions of the Royal Society of Edinburgh: Earth Sciences. 1992. V. 83. P. 1-26.

11. Pearce J.A. Immobile element fingerpriting of ophiolites // Elements. 2014. V. 10. P. 101-108.

12. Pearce J.A., Harris N.B.W., Tindle A.G. Trace element discrimination diagrams for the tectonic interpretation of granitic rocks // J. Petrology. 1984. V. 25. P. 956-983.

References

1. Krivtsov A.I. Geologicheskie osnovy prog - nozirovaniya i poiskov medno-porfirovykh mes - torozhdeniy [Geological principles of forecasting and prospecting porphyry copper deposits]. Moscow, Nedra, 1983. 256 p. (In Russian).

2. Shishakov V.B., Sergeeva N.E., Surin S.V. Vozne - senskoe medno-porfirovoe mestorozhdenie na Yuzhnom Urale. Geologiya rudnykh mestorozh - deniy [The Voznesenskoe porphyry copper deposit in the South Urals]. Geologiya rudnykh mes - torozhdeniy - Geology of Ore Deposits, 1988, no 2, pp. 85-90. (In Russian).

3. Grabezhev A.I., Belgorodsky E.A. Produktivnye granitoidy i metasomatity medno-porfirovykh mestorozhdeniy [Productive granites and meta - somatites of porphyry copper deposits]. Ekaterinburg, Nauka, Uralskoe Otdelenie, 1992, 199 p. (In Russian).

4. Kosarev A.M., Puchkov V.N., Ronkin Yu.L., Se - ravkin I.B., Kholodnov V.V., Grabezhev A.I. Novye dannye o vozraste i geodinamicheskoy pozitsii medno-porfirovykh proyavleniy zony Glavnogo Uralskogo razloma na Yuzhnom Urale [New data on the age and geodynamic position of copper porphyry mineralization in the Main Uralian fault zone (South Urals)]. Doklady Earth Sciences, 2014, vol. 459, no. 1, pp. 1317-1321. (In Russian).

5. Andreev A.V., Girfanov M.M., Kulikov D.A., Migachev I.F., Minina O.V., Avilova O.V., Krasno - selskikh A.A., Starostin I.A., Cheremisin A.A. Rud - nye rayony s medno-porfirovym orudeneniem - perspektivnaya mineralno-syryevaya baza medi Yuzhnogo Urala [Ore fields with porphyry copper mineralization as a promising mineral base in the South Urals]. Otechestvennaya geologiya - Russian Geology, 2018, no. 4, pp. 3-17. (In Russian).

6. Sylvester G. Strike-slip faults. Geological Society of America Bulletin, 1988, vol. 1000, no. 11, pp. 1666-1703.

7. Corbett G.J., Leach T.M. Southwest Pacific rim gold-copper systems: Structure, alteration and mineralization. Special Publications of the Society of Economic Geologists, 1998, no. 6. 214 p.

8. Frost B.R., Barnes C.G., Collins W.J., Arculus R.J., Ellis D.J., Frost C.D. A geochemical classification for granitic rocks. J. Petrology, 2001, vol. 42, pp. 2033-2048.

9. Whalen J.B., Currie K.L., Chappell B.W. A-type granites: Geochemical characteristics, discrimination and petrogenesis. Contrib. Miner. Petrol., 1987, vol. 95, pp. 407-419.

10. Chappell B.W., White A.J.R. I - and S-type granites in the Lachlan Fold Belt. Transactions of the Royal Society of Edinburgh: Earth Sciences, 1992, vol. 83, pp. 1-26.

11. Pearce J.A. Immobile element fingerpriting of ophiolites. Elements, 2014, vol. 10, pp. 101-108.

12. Pearce J.A., Harris N.B.W., Tindle A.G. Trace element discrimination diagrams for the tectonic interpretation of granitic rocks. J. Petrology, 1984, vol. 25, pp. 956-983.

Размещено на Allbest.ru