УДК 552.321 (470.5)
ЗОЛОТОНОСНЫЕ ГАББРО-ТОНАЛИТ-ГРАНОДИОРИТ-ГРАНИТНЫЕ МАССИВЫ УРАЛА: ВОЗРАСТ, ГЕОХИМИЯ, ОСОБЕННОСТИ МАГМАТИЧЕСКОЙ И РУДНОЙ ЭВОЛЮЦИИ
© 2010 г. Г. Б. Ферштатер*, В. В. Холоднов*, А. А. Кременецкий**, А. А. Краснобаев*, Н. С. Бородина*, Е. А. Зинькова*, С. В. Прибавкин*
*Институт геологии и геохимии им. А.Н. Заварицкого УрО РАН, 620151, Екатеринбург, Почтовый пер., 7 **Институт минералогии и геохимии редких элементов 121357 г. Москва, ул. Вересаева, д.15 Поступила в редакцию 14.04.2009 г.
Продуктивные на золото габбро-тоналит-гранодиорит-гранитные (ГТГГ) массивы представляют собой надсубдукционные образования на активной континентальной окраине андийского типа. Они образуют три возрастные группы: 410—380, 365—355 и 320—290 млн лет. Девонские массивы развиты в юго-восточной окраинно-континентальной зоне, а каменноугольные — в северо-западной. Все ГТГГ массивы — мантийно-коровые. Их формирование начинается и до завершающих стадий сопровождается водным базитовым магматизмом. Продукты последнего — роговообманковые габбро и диориты — по своему источнику являются мантийными и в условиях нижней коры (6—10 кбар) подвергаются частичному плавлению (анатексису), давая начало тоналит-гранодиоритовым членам серии. Анатексис последних приводит к образованию адамеллит-гранитных разностей, с которыми непосредственно и связано гидротермальное золотое оруденение. Такой многоступенчатый анатексис является главным петрогенетическим процессом, ответственным за продуктивность ГТГГ массивов. По мере анатексиса, который осуществляется в условиях высокой флюидонасыщенности, происходит многократное последовательное перераспределение золота из породы во флюид, что способствует его концентрации при осаждении из флюида вплоть до появления рудных содержаний.
ВВЕДЕНИЕ
Большинство собственно золоторудных гидротермальных месторождений Урала принадлежит к так называемому кварцево-жильному типу и ассоциировано с габбро-тоналит-гранодиорит-гранит-ными (ГТГГ) массивами (Бородина, 1969; Сазонов и др., 1999; Коротеев, Сазонов, 2005). Продуктивные массивы широко распространены на Урале и представляют собой надсубдукционные образования на активной континентальной окраине андийского типа (Ферштатер, 2001).
Проблеме связи золотого оруденения с магматизмом на Урале посвящено большое число публикаций. Установлены основные закономерности распределения золота в магматических породах (Буш-ляков, 1971; Грабежев и др., 1986; Мурзин, 1997; Самаркин, Самаркина, 2000; Язева, Бочкарев, 1990), подробно рассмотрена геологическая позиция всех известные золоторудных месторождений и дано их описание (Коротеев, Сазонов, 2005; Сазонов и др., 1999; Курбанов и др., 2005). Петрологические, геохимические и изотопные данные по магматическим породам, полученные в последние годы, позволяют
Адрес для переписки: Г.Б. Ферштатер. E-mail: gerfer@on-line.ural.ru
конкретизировать и по-новому осветить специфику магматических процессов, ответственных за концентрирование золота. Цель настоящей статьи — с учетом новых данных рассмотреть основные особенности строения, состава и условий формирования продуктивных магматических ГТГГ массивов, которым обязана их потенциальная золотоносность. Проблема связи золотого оруденения с магматизмом этим не исчерпывается. В настоящее время с учетом современных изотопных и геохимических данных интенсивно обсуждаются вопросы происхождения, состав рудообразующего флюида и его роль на разных стадиях эволюции рудно-магматиче-ской системы (Бортников, 2006). Эти вопросы остаются за рамками статьи.
МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
Вещественный состав пород изучен стандартными аналитическими методами. Анализы на петро-генные элементы выполнены в лаборатории физико-химических методов исследования ИГГ УрО РАН (Екатеринбург) рентгенофлюоресцентным методом на приборе СРМ-18. FeO, №20 и П.п.п. определены обычным химическим методом. Лаборатория аттестована в соответствии с действующими
стандартами. В этой же лаборатории проанализирована часть проб на редкие, в том числе редкоземельные, элементы методом масс-спектроскопии с индуктивно связанной плазмой (ICP-MS) на приборе ELAN-9000. Большая часть анализов методом ICP-MS была выполнена в Университете г. Гранада (Испания). Методика работ охарактеризована в предыдущих работах авторов (Montero et al, 2000; Bea et al, 2001; Ферштатер, 2001). Новые аналитические материалы по возрасту и геохимии циркона (более 700 определений отдельных зерен) получены в лабораториях Университета г. Гранада U-Pb-методом LA ICP-MS и 207РЬ/206РЬ-методом, а также на ионных зондах "Cameca IMS1270" (NORDSIM, Стокгольм, аналитик - Ф. Беа) и "SHRIMP-II" (ВСЕГЕИ, Санкт-Петербург, аналитики — А.Н. Ларионов, Н. Родионов, Н.Г. Бережная). Методика анализов приведена в статьях (Bea et al., 2001; Larionov et al, 2004; Краснобаев и др., 2007). Содержание золота определено в лаборатории Университета г. Гранада методом ICP-MS Ni-сульфидного королька, полученного в лаборатории Университета г Модена (Италия) Дж. Гарути и Ф. Закарини. Методика концентрирования описана в работе (Garuti et al., 1997).
ГЕОЛОГИЯ И ПЕТРОЛОГИЯ ПРОДУКТИВНЫХ КОМПЛЕКСОВ
ГТГГ массивы широко распространены на Урале в виде протяженных меридиональных поясов в окраинно-континентальных зонах северо-западного и юго-восточного мегаблоков (фиг. 1). В пределах этих поясов отдельные массивы объединяются в ареалы, скопления, и такое сочетание поясового и ареального распределения очень характерно для гранитоидов рассматриваемого типа.
Продуктивные ГТГГ массивы образованы в девонское и каменноугольное время. Ранне-среднеде-вонские (Пластовский) и позднедевонские (Челябинский, Чернореченский и др.) массивы распространены в юго-восточном мегаблоке и принадлежат пластовскому (Львов, 1965) или бутак-скому (Самаркин, Самаркина, 1988) комплексам. По-видимому, все девонские массивы связаны с единой субдукционной системой, обеспечивавшей поддвиг силурийских и среднедевонских острово-дужных комплексов под окраину континента.
Каменноугольные ГТГГ массивы (Верхисетский, Шарташский, Каменский и многие другие) залегают в северо-западном мегаблоке и связаны с другой субдукционной системой, которая оставалась активной вплоть до позднего карбона и даже ранней перми.
Магматизм, в результате которого сформированы крупные гранитоидные ГТГГ массивы, начинается и до завершающих стадий сопровождается мантийным по своему источнику водным базитовым магматизмом, которому посвящено несколько специальных исследований (Ферштатер, 2001, 2003;
Ферштатер и др., 2004). Продукты этого магматизма представлены роговообманковыми и биотит-рого-вообманковыми габбро и диоритами, а на поздних стадиях и спессартитами. Названные породы служили субстратом, источником флюидов и тепловой энергии для образования преобладающих в массивах на современном эрозионном срезе тоналитов и гранодиоритов (Ферштатер и др., 2004). Документально зафиксированная длительность базитового магматизма достигает 100 млн. лет. Например, в районе Верхисетского массива этот магматизм начинается габброидами раннедевонской петрокаменской серии (370—380 млн. лет), образование которых связано с завершающими стадиями островодужного магматизма Тагильской вулканогенной зоны, а заканчивается внедрением базитовых даек, секущих граниты с возрастом 300—290 млн. лет в окраинно-континентальной обстановке.
Характерные особенности состава габброидов, ассоциированных с анатектическими гранитоида-ми — обычное присутствие амфибола, часто биотита, бедного анортитом плагиоклаза Ап20-45, наличие первичного эпидота, повышенное содержание акцессорных минералов — апатита, сфен. Они богаты стронцием, а также заметно обогащены по сравнению с производными гранитоидами теми редкими элементами, которые концентрируются в апатите и сфене, в том числе редкоземельными. Отмеченные особенности состава свидетельствуют о том, что такие габброиды являются производными аномальной метасоматизированной мантии и существенно водного, богатого стронцием флюида, источником которого, возможно, была расположенная ниже области магмогенерации субдукционная зона (Фер-штатер и др., 2004).
Базиты наращивали снизу кору по механизму ан-дерплейтинга (Веа г1 а1, 1997), обусловили ее повышенную мощность (до 50 км, Дружинин и др., 1998) в шовном мегаблоке и в области развития ГТГГ массивов на континентальной окраине, а также прогибание границы Мохо под Уралом, зафиксированное сейсмическими исследованиями.
Большая часть гранитоидов, отвечающих по составу тоналитам и гранодиоритам, представлена продуктами частичного плавления (анатексиса) ба-зитов (Веа г1 а1, 1997). Такой состав первичного ана-тектического расплава обусловлен базитовым субстратом. Гранодиорит или тоналит, в отличие от гранита, не отвечают минимальному по температуре расплаву. Устойчивость их состава в разных массивах в отношении SiO2, А1203, FeO, М§0 и СаО (Ороген-ный..., 1994) объясняется тем, что они образуются примерно при 30—40% степени плавления базита, при которой становится возможным полное отделение расплава от протолита.
Дифференциация такого анатектического расплава порождает обособление небольшого количества гранитов, которые образуют жилы и малые ин-
60°
60 км
I_I
Фиг. 1. Схема тектоно-магматического районирования Среднего и Южного Урала (Ферштатер, 1992).
1—Ш — мегаблоки: I — общеуральский шовный с фрагментами коры океанического типа, включающий зоны Главного
Уральского глубинного разлома (1а) и Платиноносного пояса (1б); II и III — северо-западный (II) и юго-восточный
(III) островодужно-континентальные, состоящие из трех однотипных зон: островодужной (Па, Ша), окраинно-кон-
тинентальной (Пб, Шб) и континентальной (Пв, Шв). Крупными крестами обозначен палеоконтинентальный сектор,
пассивная палеоокраина; звездочками — Зауралье, зона перехода к казахстанидам.
Массивы: 1 — Верхисетский, 2 — Шарташский, 3 — Каменский, 4 — Сыростанский, 5 — Пластовский.
трузивные тела среди гранодиоритов и имеют с ними примерно одинаковый возраст.
Процессы переплавления тоналитов или грано-диоритов привели к образованию вторичного ада-
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.