Том 24, № 5 (2024)
Статьи
Эволюция вулканизма и геодинамические обстановки в Сакмарской зоне Южного Урала в раннем палеозое
Аннотация
Объектом исследования является северная часть Сакмарской зоны Южного Урала, представленная Кракинско-Медногорским палеовулканическим поясом, включающим Медногорский рудный район и Блявинско-Комсомольское рудное поле. Цель работы – палеогеодинамические реконструкции тектономагматических процессов, имеющих место здесь в кембрийско-раннедевонское (Є–D1e1) время. Для этого проведен комплексный анализ геологических, петрогеохимических, структурно-тектонических и палеовулканологических авторских и литературных материалов с использованием известных и новых петрогеохимических диаграмм. В результате в Сакмарской зоне выделены следующие этапы тектономагматического развития: 1) кембрий–ранний ордовик, континентальный рифтогенез; 2) ранний–средний ордовик, океанический спрединг; 3) ранний силур, субокеанический рифтогенез, начало заложения зоны субдукции с внедрением серпентинитовых протрузий, образованием эдафогенных брекчий, развитием кремнистых пород; 4 – поздний силур – ранний девон, островодужный, с базальт-риолитовым вулканизмом и колчеданообразованием, проявлением шошонитовой и щелочной серий в тылу островной дуги. Отмечено, что в Сакмарской зоне нет аналогов бонинитового вулканизма (D1e2), характерных для Западно-Магнитогорской зоны, что свидетельствует об отсутствии признаков шарьирования вулканогенных толщ Вознесенско-Присакмарской зоны в Сакмарскую структурную зону. Выводы: 1) вулканогенные и вулканогенно-осадочные свиты и толщи Сакмарской зоны в кембрийско-раннедевонское время образуют мегацикл, начинающийся с процессов континентального и океанического рифтогенеза, приведших к заложению зоны субдукции, формированию фронтальной и тыловой островных дуг; 2) вулканизм Сакмарской и Вознесенско-Присакмарской зон развивался автономно, без тектонических перемещений с востока на запад; 3) близость датировок чанчарского (D1lh–e1) комплекса Сакмарской зоны и туринского комплекса (S2p–D1lh) Тагильской зоны позволяет предполагать, что в Сакмарской зоне имеет место редуцированное продолжение западного крыла Тагильской зоны.
Литосфера. 2024;24(5):767-784
767-784
Рифтогенные бассейны на аккреционно-коллизионной стадии развития складчатого пояса: восточный склон Южного и Среднего Урала в карбоне
Аннотация
Объект исследований – бассейны осадконакопления в пределах раннеи среднекаменноугольных рифтовых (в широком понимании) структур на восточном склоне Южного и Среднего Урала. Метод исследований – анализ литологических характеристик осадочных толщ и их взаимоотношений с вулканическими комплексами в целях уточнения особенностей развития рифтогенных бассейнов. Результаты. В раннем и среднем карбоне на данной территории существовало несколько крупных рифтогенных бассейнов. Для раннекаменноугольных бассейнов (Магнитогорско-Богдановский грабен и Алапаевско-Каменский рифт) аккреционной окраины Восточно-Европейской платформы характерны относительно мелководные (местами до прибрежно-морских и континентальных) обстановки осадконакопления, обусловленные интенсивным (компенсационным) заполнением впадин осадочным материалом. Значительную роль играли также вулканические образования – лавовые потоки трещинного типа и излияния стратовулканов. В позднем визе процесс рифтогенеза затих, на всей территории установился режим относительно неглубокого шельфового бассейна, который сохранялся до конца раннего карбона. В среднем карбоне вследствие жесткой косой коллизии процесс рифтогенеза возобновился. Но рифтогенные бассейны стали уже другими – меньшими по площади и чаще всего глубоководными. В то же время вулканические процессы в них были проявлены слабо. Для этих бассейнов наиболее характерны флишевые комплексы. Удлиненная форма бассейнов, большие мощности осадочных толщ, фациальная изменчивость по латерали, обилие грубообломочных пород, состоящих в значительной степени из обломков непосредственно подстилающих отложений (визейских, серпуховских, башкирских), позволяют предполагать, что раннеи среднекаменноугольные рифты на восточном склоне Южного и Среднего Урала имели сдвиговую природу, т. е. являлись впадинами типа пулл-апарт (pull-apart).
Литосфера. 2024;24(5):785-809
785-809
Палеонтологические исследования пограничных отложений девона и карбона Берчогура (западный Казахстан): возможности глобальной корреляции
Аннотация
Объект исследования. Пограничные отложения девона и карбона Берчогурской мульды (Западный Казахстан). Новые данные по фауне аммоноидей, конодонтов, фораминифер из разрезов Берчогура получены при полевых работах в 2018–2019 гг. Цель – выявить эпизоды Хангенбергского события (кризиса) в разрезе Берчогур и скоррелировать уровни появления маркеров нижней границы каменноугольной системы по разным группам фауны в этом разрезе. Методы. Использованы палеонтологический и литологический методы. Результаты. Анализ комплексов фауны и литологических особенностей пород, вскрытых новыми выработками, дал возможность предположить проявление глобального Хангенбергского события и сравнить с фазами этого события в разрезах Западной Европы. Уточнена корреляция зон аммоноидей, конодонтов, фораминифер. Установлено, что первое появление конодонтов вида S. (Eo.) praesulcata в разрезе Берчогур приходится на пачку 2b, а первое появление вида S. (Eo.) sulcata зафиксировано в пачке 3b. Благодаря находкам аммоноидей рода Acutimitoceras пачки 3b и 3c можно сопоставить с верхней частью аммоноидной зоны prorsum, что соответствует уровню появления конодонтов S. (Eo.) sulcata. В разрезе выявлены интервалы, предположительно соответствующие эпизодам глобального Хангенбергского события, и часть послекризисного интервала. Выводы. Предкризисный интервал соответствует расцвету фораминифер зоны Q. kobeitusana substricta и конодонтовым зонам Upper expansa и нижней части Lower praesulcata (пачки 1–2а1). Так называемая прелюдия кризиса отвечает вымиранию квазиэндотирового сообщества фораминифер (экозоне с доживающими Quasiendothyra и верхней части зоны Lower praesulcata (пачка 2а2). Хангенбергское вымирание, или нижний кризисный интервал, соответствует трансгрессивному эпизоду (выраженному глинистыми сланцами пачки 2b) и интервалу большей части зоны Middle praesulcata – нижней части зоны Upper praesulcata. Этот интервал сопоставляется с хангенбергскими черными сланцами Западной Европы. Последующий регрессивный эпизод (пачка 3а) отвечает верхам зоны Upper praesulcata. Пачка с аммоноидеями (слой 3с) и конодонтами зоны sulcata (слои 3b и 3с) и пачка 4 соответствуют трансгрессивной фазе и рассматриваются как эквивалент Штокумского известняка Рейнского массива.
Литосфера. 2024;24(5):810-833
810-833
Габбро мантийной части офиолитового разреза в Алапаевском дунит-гарцбургит-габбровом массиве (Восточная зона Среднего Урала)
Аннотация
Объект исследования. Интрузивное тело габброидов, прорывающее мантийные перидотиты (дуниты и гарцбургиты) Алапаевского офиолитового массива (Восточная зона Среднего Урала). Методы изучения. Содержания петрогенных элементов определены рентгенофлуоресцентным методом, содержания редких и рассеянных элементов – методом ICP-MS. Возраст габброидов установлен 147Sm-143Nd ID-TIMS методом изотопного датирования. Результат. Показано, что габбро и вмещающие их ультрамафиты имеют практически одинаковый возраст – около 580 млн лет, что свидетельствует о их принадлежности к единой офиолитовой ассоциации вендского возраста. При этом габброиды Алапаевского массива резко отличаются как от изотропных, так и расслоенных габбро коровой части офиолитового разреза, фрагменты которого наблюдаются в пределах Восточной зоны Среднего Урала, значительно пониженным содержанием легких редкоземельных элементов, редких щелочей, бария, урана и тория, а также отсутствием на спайдер-диаграмме максимумов Pb. Выводы. Отмеченные особенности состава и интрузивная форма залегания габбро Алапаевского массива среди мантийных ультрамафитов свидетельствуют о том, что изученные породы не могут быть отождествлены с габброидами коровой части офиолитовой ассоциации. Это позволяет заключить, что исследованная достаточно крупная интрузия габбро является аналогом мелких жил и даек габброидов, наблюдаемых среди мантийных перидотитов в ряде офиолитовых массивов, таких как Войкаро-Сыньинский массив на Полярном Урале и офиолит Семейл в Омане. Особенности распределения редких элементов на спайдер-диаграммах габброидов Алапаевского массива: наличие максимумов Sr и Ba и минимумов Nd и Th, а также гарцбургитовый состав мантийного рестита, вмещающего рассматриваемое габбровое тело, свидетельствуют о том, что формирование вендской офиолитовой ассоциации Восточной зоны Среднего Урала происходило в надсубдукционной (преддуговой) обстановке. Предложена модель образования крупных масс габбро в мантийной части офиолитового разреза
Литосфера. 2024;24(5):834–847
834–847
Минеральный состав ксенолитов преобразованных толеитовых базальтов в рудовмещающих породах Рудногорского железорудного месторождения, Восточная Сибирь
Аннотация
Объект исследований. Изучен вещественный состав в разной степени измененных ксенолитов толеитовых базальтов в рудовмещающих породах Рудногорского железорудного месторождения Ангаро-Илимского района Восточной Сибири. Цель работы. Выявление последовательности минеральных преобразований при формировании магнетитовых руд. Материалы и методы. Исследован минеральный состав слабоизмененных и гематитизированных ксенолитов толеитовых базальтов в скарнированных породах и реликтовых продуктов преобразования гиалои литокластов базальтов в оруденелых вулканокластических породах. Для идентификации минералов использованы порошковая рентгеновская дифрактометрия с определением количественных соотношений минеральных фаз (дифрактометр SHIMADZU XRD-6000 и ДРОН-2.0), микроскопические (микроскоп Olympus BX51), электронно-микроскопические (Tescan Vega 3 sbu с энергодисперсионным анализатором Oxford Instruments Xact) и ИК-спектроскопические (ИК фурье-спектрометр Spectrum One с микроскопом Multiscope фирмы PerkinElmer) методы исследований. Результаты. Установлено, что в ксенолитах слабоизмененных толеитовых базальтов вулканическое стекло смектитизировано и частично замещено вторичными агрегатами хлорита и карбоната. В гематитизированных ксенолитах выявлено, что в смектит-гематитовой ассоциации минералов присутствуют скарновые минералы – эпидот и гранат. Смектитовые агрегаты в ассоциации с хлоритом также обнаружены в цементирующей массе оруденелых вулканокластитов. По полученным значениям базальных отражений d001 в пределах 14.76–15.23 Å и рассчитанным кристаллохимическим формулам изученные смектиты относятся к сапонитам. Различия в морфологии, химическом составе и ИК-спектрометрических характеристиках смектитов отражают различную степень преобразования толеитовых базальтов в многостадийных рудообразующих процессах.
Литосфера. 2024;24(5):848–863
848–863
Морфогенетические разновидности оксигидроксидов железа в мерцающих курильщиках-диффузерах на гидротермальном поле Рейнбоу (36°13′ с.ш., 33°54′ з.д., Срединно-Атлантический хребет): данные ЛА-ИСП-МС для развития теории гальмиролиза
Аннотация
Объектами исследования являются оксигидроксиды железа, покрывающие и замещающие трубы мерцающих курильщиков-диффузеров гидротермального поля Рейнбоу (САХ). Цель работы. Определить концентрации и ассоциации химических элементов в разновидностях оксигидроксидов железа для выявления закономерностей геохимической дифференциации в условиях гальмиролиза сульфидных труб курильщиков-диффузеров. Материалы и методы. Образцы отобраны во время погружения на глубине 2317 м с использованием ручного манипулятора обитаемого аппарата “Мир-2” (рейс №50, судно “Академик Мстислав Келдыш”, 2005 г.). Разновидности оксигидроксидов железа диагностированы с применением сканирующих электронных (РЭММА-202М с ЭДС LZ-5 Link и Tescan Vega 3 sbu с энергодисперсионным анализатором Oxford Instruments X-act) и электронно-зондового (Jeol Superprobe 733 с ЭДС Oxford Instruments INCAx-sight) микроскопов, порошковой рентгеновской дифрактометрии (рентгеновский дифрактометр SHIMADZU XRD-6000, CuK-α излучение с монохроматором) и проанализированы методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой и лазерной абляцией (ЛА-ИСП-МС) в Центре коллективного пользования Южно-Уральского федерального научного центра минералогии и геоэкологии УрО РАН. Результаты. Микрослоистые агрегаты гетита, содержащие примесь барита, кальцита, арагонита, опала, самородной серы, ковеллина, сфалерита и рентгеноаморфной оксигидроксидной фазы железа, покрывают трубы мерцающих курильщиков-диффузеров. По направлению к внутренним частям оболочек труб они сменяются псевдоморфозами лепидокрокита по пириту и пирротину, а затем радиально-пластинчатыми и бактериоморфными крустификациями лепидокрокита. Методом ЛА-ИСП-МС установлено, что все разновидности оксигидроксидов железа характеризуются повышенными содержаниями Zn и Co в ассоциации с другими элементами, свойственными для среднетемпературных гидротермальных флюидов (Cd, Mn, Ni, Ga, Sn, Pb и Sb) при отсутствии существенных концентраций элементов высокотемпературной гидротермальной ассоциации (Se, Bi, Te). По мере перехода от поверхностных слоистых агрегатов гетита к агрегатам лепидокрокита роль элементов гидрогенной ассоциации (Mg, Na, К, Sr, U, V, As, Mo, Ni, P, B, W, Cs и РЗЭ) снижается. Для элементов с разной валентностью (U, V, Mo, As, Cr, Eu) предлагаются различные механизмы накопления в условиях гальмиролиза сульфидов и осаждения на локальных окислительно-восстановительных барьерах. Предполагается, что часть микроэлементов (Sr, V, As, P, PЗЭ), обнаруженных в гетите, являются продуктами сорбции на гидроксидах железа или входят в состав невидимых Fe-Ca гидроксофосфатов. Вывод. Выявлено влияние гальмиролиза сульфидов на дифференциацию химических элементов.
Литосфера. 2024;24(5):864-885
864-885
Рудная сера вулкана Головнина, о-в Кунашир
Аннотация
Объект исследования. Гидротермальные отложения кальдеры Головнина. Цель. Изучение эпитермального вулканогенного рудообразования. Общие положения. До сих пор существовал консенсус об экзогенно-осадочном (коллоидном) генезисе серы в вулканических озерах. Наши наблюдения и исследования микроструктуры указывают на присутствие расплава серы на дне оз. Кипящее. Капли этого расплава выносятся на поверхность озера в составе светло-серой пены. Существенные различия серных шариков в концентрации сульфидной минерализации, в ее составе, а также в наличии или отсутствии многочисленных опаловых включений наиболее просто объясняются захватом капель в различных частях серного расплава и их последующим перемещением потоком газа, проходящим через расплав. Конденсат элементарной серы образуется в донных отложениях в результате принудительного охлаждения потоков эндогенного газа озерной водой. Здесь происходит основная конденсация серы (96% и более от общего потенциала флюидной серы). Остаточная конденсация серы происходит в водной среде. Тонкодисперсный конденсат серы в смеси с водой неустойчив и с течением времени разрушается с выделением сероводорода и образованием сернистой и серной кислот. Активность донных гидротерм и прибрежное волнение препятствуют образованию на дне озер осадка коллоидной серы. В кратерных впадинах на дне озер кальдеры Головнина одновременно с конденсацией самой серы происходит сульфидизация ее расплава. Гравитационное осаждение сульфидов в расплаве серы приводит к обогащению ими корневых частей кратерных впадин, где в режиме реального времени формируются колчеданные рудные тела. Наземные отложения серы вместе с перекрывающими их измененными породами демонстрируют полный профиль эндогенного апикального окисления под газогидротермальным воздействием: сера и серно-опаловые породы вверх по разрезу сменяются гипс-ярозитовыми породами и далее “железной шляпой” сцементированных лимонитом брекчий купольной мантии. Выводы. Наблюдения, исследования микроструктуры и молекулярно-химическое моделирование свидетельствуют об эндогенно-конденсатном происхождении рудной серы в кальдере Головнина и исключают ее экзогенно-осадочный генезис.
Литосфера. 2024;24(5):886–910
886–910
Степень совершенства кристаллического строения и сопряженных с ним свойств кварца как показатель вертикальной зональности жильных зон (на примере Верхнеалиинского золоторудного месторождения, Забайкалье, Россия)
Аннотация
Объект изучения. Разрез рудной зоны V Верхнеалиинского месторождения золота в Забайкалье. Материалы и методы. Образцы вмещающих горных пород и руд из керна разведочных скважин, подсекших рудную зону на интервалах глубин 27–34, 57–104, 153–168, 285–293 м, изучены комплексом методов, включающих химический анализ, определение степени совершенства кристаллического строения, температуры фазовых α→β переходов и удельного электрического сопротивления жильного кварца. Результаты и выводы. Установлено возрастание степени совершенства кристаллического строения жильного кварца в сечениях в направлении от зоны окварцевания на контактах к осевым частям жилы от 59 до 73 (среднее 63) в верхнем сечении, от 54 до 79 (среднее 67.2) в нижне-среднем сечении и от 86 до 93 (среднее 89.2) в сечении ниже выклинивания жилы. На всем интервале глубин от 27 до 168 м средняя величина степени совершенства кристаллического строения возрастает от 63 до 89.2. Аналогично, но менее четко изменяются температуры фазового α→β перехода в кварце, и выявлена тенденция к его связи с величиной совершенства кристаллического строения. Удельное электрическое сопротивление жильного кварца возрастает при переходе от зоны окварцевания к кварцевой жиле в связи с уменьшением в нем количества включений и примесей гидрослюд и хлорита. Подтверждена возможность использования величины СКС в комплексе с данными по содержанию золота, серебра и висмута для оценки уровня эрозионного срез вновь открываемых проявлений золота как в отдельных подсечениях буровыми скважинами, так и в виде свалов или коренных выходов кварцевых жил.
Литосфера. 2024;24(5):911–928
911–928
Изотопы меди в минералах Михеевского золото-медно-порфирового месторождения (Южный Урал)
Аннотация
Объект исследования. Минералы меди Михеевского золото-медно-порфирового месторождения Южного Урала. Цель. Получение первых данных об изотопном составе меди в минералах различных типов руд крупнейшего на Урале порфирового месторождения, их интерпретация. Методы. Определение величин изотопного отношения 65Cu/63Cu проводилось в ЦКП “Геоаналитик” ИГГ УрО РАН на мультиколлекторном масс-спектрометре с индуктивно связанной плазмой – Neptune Plus. Выполнен анализ 12 образцов из трех основных технологических типов руд месторождения. Результаты. Интервалы значений δ65Cu в минералах сульфидных руд (халькопирите, блеклой руде) составили –0.36…+0.25‰, рыхлых руд (борнит, халькопирит, халькозин, пирит) – –0.64…+0.68‰, окисленных руд (малахит, азурит) – –2.14…+0.30‰. Выводы: Отсутствие широких вариаций значений δ65Cu указывает на формирование месторождения в условиях ограниченного числа стадий гидротермального рудообразования, связанных с эволюцией единой гидротермальной системы. Полученные данные сопоставимы со значениями δ65Cu в месторождениях порфирового типа разных регионов мира. Они дополняют базу знаний по распределению изотопов меди в минералах рудных месторождений.
Литосфера. 2024;24(5):929-937
929-937