Роль мантийно-корового взаимодействия в формировании различных типов рудно-магматических систем (Ti-Fe, Cu-Ni-PGE, Au-Ag, REE) на примере постостроводужного интрузивного магматизма Магнитогорской зоны Южного Урала

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 22-77-10049

НазваниеРоль мантийно-корового взаимодействия в формировании различных типов рудно-магматических систем (Ti-Fe, Cu-Ni-PGE, Au-Ag, REE) на примере постостроводужного интрузивного магматизма Магнитогорской зоны Южного Урала

Руководитель Рахимов Ильдар Рашитович, Кандидат геолого-минералогических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное научное учреждение Уфимский федеральный исследовательский центр Российской академии наук , Республика Башкортостан

Конкурс №71 - Конкурс 2022 года «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 07 - Науки о Земле; 07-108 - Петрология магматических пород

Ключевые слова Южный Урал, Западно-Магнитогорская зона, постостроводужный магматизм, интрузия, мантийно-коровое взаимодействие, контаминация, Sr-Nd изотопная геохимия, оруденение, Ti-Fe, PGE-Cu-Ni, Au-Ag и REE-минерализация.

Код ГРНТИ38.37.19

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Проект направлен на геологические, петролого-геохимические, минералогические и геохронологические исследования продуктов постостроводужного интрузивного магматизма Западно-Магнитогорской зоны Южного Урала. К ним относятся четыре дискретные серии: 1) габбронорит-диоритовая - D3fm (наурузовский, файзуллинский комплексы, специализация на Fe оруденение), 2) габбро-диорит-гранитовая - C1t-v (утлыкташский, басаевский, кизильский комплексы, специализация на Ti-Fe оруденение), 3) перидотит-габбро-диорит-гранитовая C1s (худолазовский, япрактинский комплексы, специализация на PGE-Cu-Ni оруденение), 4) лампрофир-долеритовая - C2b (улугуртауский комплекс, специализация на Au-Ag и REE оруденение). Аналоги таких габбро-гранитных серий по геологическому строению и вещественному составу имеются в Алтае-Саянской и Сихотэ-Алиньской складчатых системах [Vladimirov et al., 2013]. Из всех комплексов надёжную датировку имеет лишь худолазовский (324-328 млн лет U-Pb методом по циркону и бадделеиту). Их образование рассматривается с точки зрения эволюции единого глубинного и гетерогенного по происхождению магматического очага (или серии сопряжённых очагов), зародившегося при взаимодействии мантийных (субдукционных, плюмовых) и коровых (фундамент зрелой островной дуги, край континента) источников. Актуальность данного направления обусловлена разработкой новой модели интрузивного магматизма на стадии закрытия зоны субдукции, которая позволит объяснить специфику его проявления в свете петрогенезиса и оруденения, а также относительно слабой петролого-геохимической и геохронологической изученностью указанного объекта. Проект способствует развитию знаний о механизмах реализации мантийно-корового взаимодействия в эпоху геодинамической перестройки островодужных систем в окраинно-континентальные и внутриплитные. Впервые в изучении магматизма Магнитогорской мегазоны планируется проведение массовых изотопно-геохимических (с использованием U-Pb, Ar-Ar, Rb-Sr, Sm-Nd, Lu-Hf методик) исследований – в отношении многочисленных позднедевонско-каменноугольных интрузивных комплексов Западно-Магнитогорской зоны. Всё это позволит обосновать наличие крупной магматической провинции (LIP) на Урале с возрастным диапазоном 360-310 млн лет, предполагаемой многими ведущими исследователями Урала [например, Puchkov et al., 2021]. Одними из главных задач являются реконструкция эволюционной хронологии и количественная оценка относительного вклада различных гипопетических источников (OIB, EM, островодужная кора, континентальная кора и др.) в формировании самостоятельных интрузивных комплексов и влияние этого вклада на генетический тип оруденения (Ti-Fe, PGE-Cu-Ni, Au-Ag, REE).

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Минералогия, геохимия и Sm-Nd систематика пород и руд скарново-магнетитового месторождения Канакай (Южный Урал) Минералогия, геохимия и Sm-Nd систематика пород и руд скарново-магнетитового месторождения Канакай (Южный Урал) Вестник Воронежского государственного университета. Серия: Геология, No 1, С. 49–64 (год публикации - 2023)
10.17308/geology/1609-0691/2023/1/49–64

2. И.Р. Рахимов, А.В. Вишневский Роговая обманка в ультрамафит-мафитах худолазовского комплекса Южного Урала: условия кристаллизации и петрологические следствия Литосфера (год публикации - 2023)

3. Рахимов И.Р., Анкушева Н.Н., Самигуллин А.А., Шанина С.Н. Origin and Evolution of Ore-Forming Fluids at the Small-Sized Gold Deposits in the Khudolaz Area, Southern Urals Minerals, Vol.13(6), 781 (год публикации - 2023)
10.3390/min13060781

4. Рахимов И.Р., Вишневский А.В. Модели формирования Ti-Fe-оксидной минерализации постостроводужных габброидных комплексов северной части Западно-Магнитогорской зоны (Южный Урал) Георесурсы, 2023. Т. 25. № 3. С. 175–190 (год публикации - 2023)
10.18599/grs.2023.3.21

5. Рахимов И.Р. Ультрабазитовые штоки худолазовского дифференцированного комплекса (Южный Урал) как свидетельство дифференциации магмы в промежуточных камерах Вестник Воронежского государственного университета. Серия: Геология, 2023, No 4, 63–74 (год публикации - 2023)
10.17308/geology/1609-0691/2023/4/63-74

6. Михеев Е.И., Рахимов И.Р., Шапаренко Е.О., Сорока Е.И. Метасоматоз и РЗЭ-минерализация осадочных пород зилаирской свиты в зоне экзоконтакта габбрового массива худолазовского комплекса (Чебаркульская площадь, Южный Урал) Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов (год публикации - 2024)

7. Рахимов И.Р. Apatite in pegmatoid gabbro (Khudolaz differentiated complex, Southern Urals): electron-microprobe and LA-ICP-MS geo-chemical study in context of petrogenesis Minerals, 14(12), 1271 (год публикации - 2024)
https://doi.org/10.3390/min14121271

8. Рахимов И.Р., Васильев А.М., Самигуллин А.А. Условия образования золоторудного проявления Билян-Тау (Худолазовская мульда, Южный Урал) ВЕСТНИК ВОРОНЕЖСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА. СЕРИЯ: ГЕОЛОГИЯ, Рахимов И. Р., Васильев А. М., Самигуллин А. А. Условия образования золото- рудного проявления Билян-тау (Худолазовская мульда, Южный Урал) // Вестник Воронежского государственного университета. Серия: Геология. 2024. № 3. С. 21–31. DOI: https://doi.org/10.17308/geology/1609-0691/2024/3/21–31 (год публикации - 2024)
10.17308/geology/1609-0691/2024/3/21-31

9. Васюкова Е.А. , Рахимов И.Р. Петрогенезис постаккреционных гранитов кизильского комплекса Южного Урала: геохимия, Sr-Nd изотопные данные, U-Pb возраст Геодинамика и тектонофизика (Geodynamics and Tectonophysics), Том 16, № 1 (2025) (год публикации - 2025)
https://doi.org/10.5800/GT-2025-16-1-0807

10. Самигуллин А.А., Рахимов И.Р. Минералого-петрогеохимические особенности субщелочных порфировых пород зоны ГУР (балбукский комплекс, Магнитогорская мегазона Южного Урала) Вестник геонаук, 2025, 2(362), С. 3—16 (год публикации - 2025)
DOI: 10.19110/geov.2025.2.1

11. Михеев Е.И., Рахимов И.Р. Минералого-геохимическая зональность и массоперенос между водонасыщенными габбро худолазовского комплекса и песчаниками зилаирской свиты (Восточный Бускун, Южный Урал) Литосфера Lithosphere (Russia) (год публикации - 2025)

12. Рахимов И.Р., Самигуллин А.А., Холоднов В.В., Шагалов Е.С. Петрогенезис и геодинамический режим монцонитовых и гранитовых массивов Балбукского ареала (Южный Урал) по данным валовой геохимии, Sr-Nd изотопии и Rb-Sr геохронологии Литосфера Lithosphere (Russia) (год публикации - 2025)

13. Самигуллин А.А., Рахимов И.Р. Вещественная характеристика и модель происхождения брекчиевидных порфиритов Шартымского массива (Балбукский ареал, Южный Урал): пример палеовулканического анализа Известия Иркутского государственного университета. Серия Науки о земле, 2025. Т. 51. С. 60–79 (год публикации - 2025)
https://doi.org/10.26516/2073-3402.2025.51.60

Публикации

Аннотация результатов, полученных в 2025 году
Проведены полевые геологические исследования, позволившие решить ряд локальных вопросов, связанных с особенностями происхождения, эволюции и металлогенического потенциала интрузивных комплексов Западно-Магнитогорской зоны. Установлено, что такситовые средне- и крупнозернистые роговообманковые габбро, характеризующиеся высоким содержанием TiO2 2–3 мас. % и являющиеся типовой породой худолазовского дифференцированного комплекса, обнаружены на обширной площади в центральной части Южного Урала (например, в зоне примыкания Западно-Магнитогорской зоны к Уралтаускому антиклинорию, в осевой части Уртазымской мульды, в составе Богдановского полифазного массива). Это свидетельствует о едином достаточно крупном эпизоде флюидонасыщенного магматизма на Южном Урале в раннем карбоне. Обнаружены мелкие кольцевые структуры в Худолазовской мульде, не обнаруживающие строгой связи с литологией пород, в том числе магматическими породами худолазовского комплекса, и вероятно обусловленные специфическими тектоническими движениями верхней коры. Обнаружены субщелочные порфировые породы в Юлдашевской антиклинали, идентичные по вещественному составу таковым в составе будин в серпентинитовом меланже зоны Главного Уральского разлома в Балбукском ареале. Определено, что Балбукский гранитоидный ареал (по некоторым данным включающий и габброидные тела) находится в северной части Западно-Магнитогорской зоны и по U-Pb возрасту и Sr-Nd изотопному составу перекрывается с базитовым интрузивным магматизмом, занимающим боле южную часть Зоны. Проведены детальные петрографические, минералого-геохимические и геохронологические исследования, которые позволили определить вещественный состав ряда интрузивных комплексов, упорядочить их историю формирования в контексте геодинамического развития Западно-Магнитогорской зоны, а также выявить ключевые характеристики эволюции единого постостроводужного плутонического пояса. Основной пик магматизма произошёл в возрастном диапазоне 337–332 млн лет назад, когда проявились: худолазовский дифференцированный комплекс, связанный с плавлением примитивной мантии с последующей коровой контаминацией расплава; серия долеритовых силлов и даек субмеридионального простирания, утлыкташский слабодифференцированный комплекс, мосовский монцонитовый комплекс на северной оконечности Западно-Магнитогорской зоны. Все перечисленные комплексы имеют достаточно близкий диапазон изотопных характеристик (εNd в основном 5–8, ISr 0.703–0.704), а имеющиеся вариации обусловлены различной степень коровой контаминации расплавов. Интрузивный магматизм Западно-Магнитогорской зоны отражает тесную связь с вулкано-плутоническими ассоциациями Магнитогорско-Богдановского рифта и по имеющимся геохронологическим и геохимическим данным вся совокупность магматических образований относится к единому постостроводужному крупному магматическому событию, произошедшему после заклинивания зоны субдукции. Для мантийно-корового магматизма, развивавшегося в течение карбона предложена модель астеносферного диапиризма, случившегося после отрыва слэба, которая удовлетворительно объясняет линейный и относительно непрерывный характер размещения магматических тел при обилии однотипных интрузий, а также согласуется с трендами геохимической эволюции.

Публикации

Возможность практического использования результатов
Выявлено два объекта, потенциально пригодных для открытой разработки железных (титаномагнетитовых) руд – крупные габбровые массивы Утлыкташ и Науруз. Требуется геологоразведка для оценки запасов и технологических свойств руд.