КУЛАДИНСКИЙ МАССИВ ГОРНОГО АЛТАЯ: АБСОЛЮТНЫЙ ВОЗРАСТ И ПЕТРОГЕОХИМИЯ

А.И. Гусев; А.А. Алексеенко; С.Я. Кончакова

Раздел 2 ГЕОЛОГИЯ

Section 2 GEOLOGY

УДК 553.3/4:553.2:550.4

КУЛАДИНСКИЙ МАССИВ ГОРНОГО АЛТАЯ: АБСОЛЮТНЫЙ ВОЗРАСТ И ПЕТРОГЕОХИМИЯ

А.И. Гусев, А.А. Алексеенко, С.Я. Кончакова

Алтайский государственный гуманитарно-педагогический университет им. В.М. Шукшина, г. Бийск,

E- mail: [email protected]

В статье приведены новые данные по оруденению, составу, петрологии, возрасту и геодинамической обстановке формирования щелочных гранитоидов Куладинского массива Горного Алтая. Выделены две фазы внедрения: 1 - эгирин-рибекитовые гранит-порфиры, 2-рибекитовые лейкограниты. Абсолютный возраст эгирин-рибекитовых гранит-порфиров главной фазы внедрения массива (U-Pb методом по циркону SHRIMP II) составил 341-348 млн. лет, что соответствует раннему карбону. Некоторые цирконы показали и более древний возраст (вплоть до 401 млн. лет), связанный с ассимиляцией расплавом девонских пород, захваченных в процессе становления массива. Выявлены признаки высокой активности фтор-комплексов в магматогенных флюидах, обусловивших проявление тетрадного эффекта фракционирования (ТЭФ) РЗЭ М- типа. Увеличение значений ТЭФ РЗЭ позитивно коррелируется с повышением кислотности среды минерало- и породообразования. Соотношение изотопов стронция и неодима указывает на участие верхнемантийных компонентов в генерации расплава и формирования пород Куладинского массива. Геодинамическая обстановка генерации щелочных гранитоидов массива определена как рифтогенная. В пространственной и парагенетической связи с гранитоидами массива, претерпевшими фельдшпатизацию, связаны проявления и интенсивные аномалии Zr, Nb, Ta, Hf, редких земель, имеющих стратегическое значение. Для Шибеликского рудного узла оценены прогнозные ресурсы категории Р

Ключевые слова: Горный Алтай, щелочные граниты, эгирин-рибекитовые гранит-порфиры, эгириновые лейкограниты, фельдшпатитовые метасоматиты, рифтогенная обстановка.

DOI: 10.24412/2410-1192-2023-17202 Дата поступления: 5.01.2024. Принята к печати: 29.01.2024

Щелочные гранитоиды имеют важ- Шибеликские рибекитовые граниты

ное металлогеническое значение и яв- образуют кучный кластер массивов (в

ляются показателями определённых том числе и Куладинский) в пределах

геодинамических обстановок форми- рифтогенного прогиба, в пространствен-

рования [Chen et al., 2017; Wang et al., 2017]. ной связи с которыми ассоциирует

цирконий-редкоземельное оруденение и комплексные аномалии Zr, TR и других металлов, имеющих стратегическое значение. Известно, что щелочные породы обычно имеют верхне-мантийное происхождение [Ren, 2003]. Эти породы главным образом являются анорогенными и контролируются внутриплитными или рифтогенно-связанными геодинамическими обстановками [Currie, 1970; Zhao et al., 1993; Coulson et al.., 1999; Coulson, 2003; Goodenough et al., 2003]. В последние годы (2019-2022) в процессе проведения экспедиций РГО (Барнаульского и Бий-ского отделений) получены новые данные по геологии и полезным ископаемым Рудного и Горного Алтая. В этих же экспедициях проводились маршруты и отборы проб для определения возраста, вещественного состава, в том числе и в породах Куладинского массива Алтая.

Актуальность изучения этих гра-нитоидов не вызывает сомнений и определяется их главной рудогене-рирующей ролью в формировании цирконий-редкоземельного оруденения [Гусев, Гусев, 2014], относящегося к стратегическим металлам и остродефицитным в России. Цель исследования - осветить петрологические и геохимические особенности Куладинских гра-нитоидов, определить абсолютный возраст, осуществить их типизацию и определить геодинамическую обстановку формирования и перспективы рудоносности.

Аналитические методы исследования

ICP-MS анализ проведен в ЦЛ ФГУП «ВСЕГЕИ»; определения редких

элементов в горных породах выполнены эмиссионной спектрометрией с индуктивно-связанной плазмой на спектрометре «0PTIMA-4300», для Cu, Zn, Pb, Li - методом ISP-AES (г. Санкт-Петербург); U-Pb изотопное датирование (SHRIMP II) для определения абсолютного возраста пород Куладинского массива. При выборе в цирконах участков для анализа использовались оптические и катодолюминесцентные наблюдения. U-Pb отношения были нормированы на значение 0.0668 по соответствующему стандарту «Temora». Погрешность измерений единичных анализов в пределах 1s, для расчетных конкордантных возрастов и их пересечений с конкордией - 2s. Графики строились с использованием программы ISOPLOT/EX. Масс-спектрометрическое определение изотопного состава Sr и Sm-Nd - в Центре изотопных исследований выполнено ВСЕГЕИ (г. Санкт-Петербург).

Результаты и их обсуждение

На основе исследований предшественников, проведения авторских полевых работ и анализа полученных данных ниже приводится описание геологического строения участка, определения абсолютного возраста и петрогеохимических особенностей магматических пород Куладинского массива и его рудоносности.

Геологическое строение и петрогеохимия пород Куладинского массива

Куладинский массив расположен в Куратинском прогибе (рис. 1) и относится к шибеликскому комплексу.

Рис. 1. Положение Куладинского массива на структурно-тектонической схеме западной части Алтае-Саянской складчатой области на этап О1 - Р1 (составлена А.И. Гусевым с использованием материалов С.П. Шокальского и др. [2000]).

Структурно-вещественные комплексы активной континентальной окраины: 1 - вулканогенные образования нижнего-среднего девона (базальты, трахибазальты, андезиты, риолиты и их туфы, игнимбриты); 2 - туфогенные образования ордовика-нижнего девона (конгломераты, песчаники, алевролиты, аргиллиты); коллизионные комплексы: 3 - граниты, умеренно-щелочные граниты (I-типа), кварцевые сиениты среднего девона; 4 - габбро, диориты, тоналиты, граниты (I-типа) раннего силура-нижнего девона; 5 - габбро, плагиограниты среднего кембрия; 6 - глубинныые разломы; 7 - надвиги; наименование прогибов: 1 - Тельбесский, 2 - Ануйско-Чуйский, 3 - Лебедской, 4 - Уйменский; названия глубинных разломов: I - Бийский, II - Тельбесский (ответвление Бийского), III - Чарышско-Теректинский; 8 - кремнисто-ме-

табазальтовые океанические образования (С3-О); 9 - Куратинский прогиб; 10 - Куладинский массив Fig. 1. Position of Kuladiskiy massif on the structural-tectonic scheme of west part Altay-Sayan folded region on phase О1- Р1 (composed A.I. Gusev with using materials of S.P. Schokalskiy et al. [ 2000]). Structural-corporeal complexes of active continental remote area: 1- volcanogenic formations Lower-Middle Devonian (basalts, trachi-basalts, andesites, rhiolites and it toofs, ignimbrites); 2 - toof formations Ordovician -Early Devonian (conglomerates, sandstones, argillites, alevrolites); collisional complexes: 3- granites, moderate

alkaline granites (I-type), quartz sienites of Middle Devonian; 4 - gabbro, diorites, tonalities, granites (I-type) Lower Silurian-Early Devonian; 5 - gabbro, plagiogranites of Middle Cambrian; 6 - deep fault; 7 - thrust fault; name of troughs: 1 - Telbess, 2 - Anuy-Chuiskiy, 3 - Lebedskoy, 4 - Uymenskiy; names of deep faults: 1-Biyskiy, II - Telbesskiy (spur of Biyskiy), III- Charyshsko-Terectinskiy; 8 - cherty-metabasaltic ocean formations (С3-О);

9 - Kuratinskiy trough; 10 - Kuladinskiy massif

v_vj 1 : - : I 2 |_+_+]3 _xj 4 L L I 5 6 --A-17

■/ -f 8 _ 9 I I 1 10

Последний объединяет небольшие интрузивные тела щелочных гранитоидов, развитых в центральной части Горного Алтая и размещенные в пределах изученной площади - петротипический Шибеликский, Куладинский и Шашикманский массивы.

Все три массива локализованы в Куратинском прогибе (в центре и на флангах Каракольской синклинали), где прорывают отложения позднедевонской бичиктубомской (Шибеликский и Кула-динский интрузивы) и среднедевонской

куратинской (Шашикманский) свит. В плане Куладинский массив вытянут в субмеридиональном направлении согласно общей ориентировке Куратинского прогиба и контролируется сдвиговыми нарушениями Каирлык-Семинской тектонической зоны.

В составе комплекса выделяется две интрузивные фазы с дополнительной дайковой серией: первая фаза - эгирин-рибекитовые гранит-порфиры; вторая - рибекитовые лейкограниты; дайки эгирин-рибекитовых гранит-порфиров и микрогранитов. Породы главной фазы представлены в основном мелко- и среднезернистыми обычно порфировидными гранитами с массивной, реже такситовой текстурой. Последняя представляет собой участки породы с «теневыми» включениями захваченных в расплав ксеногенных пород девона. Изредка в гранит-порфирах отмечаются меланократовые микровключения размерами от 0.5^1.8 до 2^5 см вблизи эндоконтакта. Нередко отмечаются микропегматитовые и миароловые разновидности. Переходы между разными текстурными и структурными типами постепенные. Внешне породы имеют синевато-, розовато- и желтовато-серую окраски, меняющиеся в зависимости от соотношения мафических и салических минералов. Под микроскопом устанавливаются гранитовая, гранофировая структуры. Минеральный состав: главные

- кварц, калишпат-микропертит, кислый плагиоклаз и рибекит; акцессорные

- апатит, циркон, титанит, гранат, эпидот, ксенотим, монацит, ярозит, пирит, тур-

малин, шеелит, рутил, анатаз, магнетит, ильменит, флюорит, алланит. Содержания главных минералов варьируют в широких пределах. В порфировидных разновидностях они развиты как во вкрапленниках (размером до 0.5-1.0 см), так и в основной массе породы. В целом, чаще преобладает микропертит (до 60%), в подчиненных количествах представлены кварц (до 30-35%), плагиоклаз (до 20%), рибекит (до 20 %). Рибекит проявлен в виде скелетных обособлений (порфировидные выделения) и длиннопризматических и игольчатых кристаллов (основная масса), часто образуя шлировидные скопления. По своим оптическим свойствам (резкий плеохроизм от черно-синего по ^' до буровато-зеленовато-желтоватого по Ng'; преломление по ^ = 1.687-1.690, по Ng = 1.697-1.700) и химическому составу (%) ф02 - 46.3, ТЮ2 - 1.50, А1203 - 1.90, Бе203 - 20.04, FeO - 17.89, МпО - 0.99, MgO - 0.14, СаО - 2.88, Ш20 - 5.32, К20 -0.53, Н20 - 1.73, F - 0.56), амфибол отнесен к ряду арфведсонит-рибекит. Пересчёт на структурную формулу химического состава амфибола показал, что по величине катионной группы (Х=2.01-2.1) он близок к рибекиту (для рибекита Х=2, а для арфведсонита Х=3).

Лейкограниты более мелкокристаллические породы, чем гранит-порфиры ранней фазы, и в них рибекит присутствует в объёме 1-2 %. Лейкограниты в Куладинском массиве весьма редки и не превышают по объёму 3-5 %. Контакты лейкогранитов и гранит-порфиров термостатированные в силу того, что расплавы разных фаз внедрялись близко

одновременно и кислотность пород была близка, что приводило к неконтрастным границам разнофазовых внедрений, иногда создавая эффект постепенного перехода гранит-порфиров к лейкогранитам. Такие термостатированные контакты разных фаз наблюдались нами в Турочакском массиве северо-восточного Алтая [Гусев, Гусев, 2014].

По содержаниям кремнезема породы ранней фазы внедрения отвечают гранитам = 71.6-72.6%). Сумма щелочей в целом невысокая (Ыа20+К20 = 7.5-8.3%), но при низких содержаниях глинозема (А1203 = 9.95-10.90%) коэффициент агпаитности близок или превышает единицу (Кагп = 0.96-1.12) (табл. 1). По соотношению SiO2 - (Ыа20+К20) составы гранитов Куладинского массива относятся к нормальным по щелочности породам, тяготея к границе с областью умеренно-щелочных производных. По соотношению щелочей (Ыа20/К20 = 0.8-1.1) граниты относятся к калиево-натриевым, а по уровню глиноземистости (А1203 = 9.95-10.90; индекс Шенда <1) - к щелочным и переходным к метаглиноземистым. Для пород массива характерны высокие величины FeO к / №еО к +MgO) = 0.9-

общ 4 общ а '

1.0 и Ыа20+К20-Са0 = 6.8-8.1, что соответствует железистым щелочным типам гранитоидов анорогенного типа.

В редкоэлементном составе кула-динских гранитов устанавливаются повышенные концентрации Ю^-элементов, особенно Zr (1040-1740 г/т), Ю (25-43), № (93-160), Y (121-147), Се (111-236), при относительно пониженных содержаниях К!Ь-элементов: Rb (82-160),

Ва (17-68), Cs (<1), Sr (9.24). В химическом составе пород отмечаются пониженные концентрации Ва-, Sr-, Р-, Ti-минимумы, что свойственно щелочным гранитоидам. В спектре редких земель при общем высоком уровне содержаний TR (279-606 г/т) и слабодифференцированном профиле (LaN/YbN = 0.92-3.8) отмечается отчетливая отрицательная Еи-аномалия (Ей/ Еи* = 0.21-0.27), связанная, вероятно, с более ранним фракционированием плагиоклаза, учитывая обеднённость пород Sr и Ва. Из других геохимических особенностей можно отметить весьма низкие концентрации фосфора (Р2О5 <0.1%) и относительную обогащенность хромом (в основном 50-65 г/т), тяжёлыми редкими землями (УЪ, Ег). Отношения 8^г/8^г в эгирин-рибекитовых гранитах весьма низкие (0.704502 и 0.704501) и близки к смешанному резервуару валового состава Земли [Скляров и др., 2001].

В целом по петрогеохимическим показателям граниты Куладинского массива сопоставляются с типичными щелочными гранитоидами А-типа (гиперсольвусным и транссольвусным) и могут быть отнесены к агпаитовым редкометалльным гранитам или проявлениям щелочно-гранитовой формации. На дискриминационных диаграммах составы куладинских гранитов размещаются в полях внутриплитных гранитоидов, что позволяет связывать формирование комплекса с рифтогенной обстановкой. Вместе с тем, по соотношениям У-ЫЬ-Се породы тяготеют к анорогенным гранитам А1 и А2. Полученные результаты позволяют рассматривать гранитоиды Куладинского массива постколлизионными образованиями.

Таблица 1

Представительные анализы пород Куладинского массива (оксиды в %, элементы в г/т)

Table 1

Chemical composition of rock types of Kuladinskiy massif (oxides in %, elements in ppm)

Компоненты Номера проб

1 2 3 4 5 6 7 8

SiO2 71.4 71.6 71.7 71.8 72.1 74.7 75.3 75.5

TiO2 0.5 0.47 0.48 0.49 0.45 0.21 0.2 0.15

Al2O3 10.7 10.4 10.9 10.1 10.1 10.7 10.6 10.2

Fe2O3 4.33 5.6 3.65 4.9 4.86 2.26 2.25 2.21

FeO 2.86 2.4 3.24 2.7 3.02 2.18 2.18 2.10

MnO 0.14 0.07 0.12 0.06 0.07 0.09 0.082 0.08

MgO 0.85 0.34 0.76 0.42 0.45 0.27 0.28 0.25

CaO 0.73 0.46 0.64 0.44 0.46 0.42 0.43 0.42

Na2O 3.9 3.44 4.1 3.9 4.01 3.86 3.81 3.83

K2O 3.61 4.12 3.7 4.4 4.32 4.05 4.07 4.03

P2O5 0.03 0.02 0.02 0.05 0.06 0.02 0.025 0.02

ппп 0.55 0.6 0.29 0.45 0.1 0.21 0.25 0.2

Сумма 100 99.9 99.9 100 100 99.9 99.7 99.8

V 6.4 6.31 7.59 4.55 5.1 5.5 5.46 5.4

Cr 54.3 53.3 63.9 55.0 55.3 51.6 53.3 51.2

Co 6.1 6.66 6.28 6.6 6.4 4.2 4.01 4.0

Ni 12.3 15.1 21.7 6.9 7.3 8.0 8.99 8.04

Rb 82.3 116 92.8 140 140 155 160 150

Sr 21.3 19.2 21 8.9 9 15.7 16.3 15.1

Zr 1055 1557 1040 1713 1675 1608 1580 1595

Nb 110 121 103 124 123 97.8 93.5 96.3

Y 131 130 126 142 145 127 121 124

Ga 30.5 31.4 33.6 32.9 31.8 29.7 30.1 29.6

Cs 0.75 0.68 0.99 0.9 0.9 0.5 0.6 0.5

Ba 67.3 19.5 45.7 21.8 22.1 50.9 51.5 50.3

La 89.3 29.9 85.6 24.9 25.3 54 51 52

Ce 200.3 110 189 180 184 143 137 139

Pr 22.2 9.6 20.8 6.8 8.9 20.3 16.5 18.3

Nd 91.4 42.5 81.8 26.6 27.9 74.1 72.9 71.3

Sm 21.4 11.9 16.6 6.8 7.8 19.4 18.5 17.4

Eu 1.65 1.1 1.35 0.63 0.66 1.3 1.45 1.4

Gd 19.1 13.1 17.8 9.3 9.7 17.6 17.9 17.1

Tb 3.5 2.7 3.11 2.6 2.7 3.4 3.4 3.3

Dy 22.2 19.1 20.1 19.7 19.1 23 23 22

Ho 5.3 5.1 4.84 5.3 6.3 5.6 5.58 5.5

Er 14.1 14.0 13.5 15.1 15.4 15.0 15.3 15.1

Tm 2.1 2.3 1.95 2.6 2.6 2.4 2.55 2.5

Yb 16.3 17.1 15 16.8 18.2 18.8 19.8 18.4

Lu 2.2 2.3 2.16 2.45 2.5 2.6 2.69 2.6

Hf 26.9 35.8 25.6 40.2 42.3 43.0 43.1 43.2

Ta 6.4 8.3 6.24 8.5 8.7 7.3 7.31 7.32

Pb 14.1 20 13.2 22 22.4 22.2 23.9 22.4

Th 19.7 22.4 19 24.8 24.9 25.1 24.8 25.5

U 5.9 6.5 5.31 4.9 5.3 6.7 6.65 6.6

Sc 0.5 0.35 0.44 0.1 0.1 0.9 0.92 0.9

Li 32.1 24.5 14.3 16.7 7.1 41.8 40.5 41.3

87Sr/86Sr 0.704502 0.704501 - - - - - -

К 0.96 0.96 0.99 1.11 1.12 1.02 1.01 1.05

(La/Yb)N 3.6 1.15 3.8 0.98 0.92 1.9 1.7 1.87

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Примечание. N — содержания элементов нормализованы по хондриту [Mc Donough, Sun, 1995]. Кагп - коэффициент агпаитности. Породы Куладинского массива шибеликского комплекса: 1-5 - гранит-порфиры эгирин-рибекитовые, 6-8 - лейкограниты рибекитовые

В краевых частях Куладинского массива отмечены фельдшпатоиды с прожилками кварца и вкрапленностью флюорита, циркона (малакона), монацита, ксенотима, алланита, синхизита и колумбита. Параметры таких зон варьируют по ширине от 20 до 35 м и по протяжённости от 120 до 260 м. Концентрации элементов

В некоторых породах массива проявлен тетрадный эффект фракционирования (ТЭФ) РЗЭ М-типа от 1.13 до 1.58 (значимые величины превышают 1.1). Следует отметить, что отношения элементов, приведенных в табл. 2, имеют различные отклонения от хондритовых.

/п/ч „ . Отношения Y/Ho, La/Ta, La/Nb, Sr/Eu,

в них составляют (%): циркония - от 0.1 до

1.4, гафния - от 0.05 до 0.3, ниобия - от Eu/Eu* значительно ниже хондритовых

0.05 до 0.4, тантала - от 0.01 до 0.2, сумма TR - от 0.2 до 0.6%, Sc от 20 до 125 г/т. Указанные проявления фельдшпатоидов

величин, а отношения Zr/Иf очень близки к хондритовым или превышают их. Это свидетельствует о значительной

с редкоземельным оруденением имеют трансформации элементов в гранитоидах

повышенные концентрации и требуют доизучения и постановки поисково-оценочных работ на редкометалльное и редкоземельное оруденение. Оценены прогнозные ресурсы редких металлов категории Р3 для Шибеликского рудного узла, в который входит и Куладинский массив, в объёме (тыс. тонн): ZTR203 -2647, ZrO2 - 6435, ИГО2 - 269, ЫЬ205 - 5493, Та205 - 3470.

комплекса. Обращает на себя внимание негативная корреляция нормированных отношений (Ьа/УЪ^ и высоких величин тетрадного эффекта фракционирования М-типа (табл. 2). Последний проявлен чаще всего в высоко эволюционированных гранитных расплавах в связи с высокой насыщенностью магматогенных флюидов фтором [Гусев, Гусев, 2011].

Таблица 2

Величины тетрадного эффекта фракционирования РЗЭ и отношения некоторых элементов в гранитоидах Куладинского массива

Table 2

Values of tetradic effect fractionation of REE and ratio of some element in granitoids

of Kuladinskiy massif

Отношения элементов и величины ТЭФ Номера проб Отношения в хондритах

1 2 3 4 5 6 7 8

Zr/Hf 39.2 43.5 40.6 42.6 39.6 37.4 36.6 36.9 36.0

Y/Ho 24.7 25.5 26.0 26.8 23.0 22.7 21.7 22.5 29.0

La/Nb 0.81 0.25 0.83 0.2 0.21 0.55 0.54 0.54 17.2

La/Ta 13.9 3.6 13.7 2.9 2.9 7.4 7.0 7.1 16.8

Sr/Eu 12.9 17.4 15.6 14.1 13.6 12.1 11.2 10.8 100.5

Eu/Eu* 0.25 0.27 0.24 0.24 0.23 0.21 0.2 0.25 1.0

TE,3 0.99 1.13 1.0 1.52 1.58 1.09 1.04 1.07 -

Примечание. ТЕ13 - тетрадный эффект фракционирования РЗЭ как среднее между первой и третьей тетрадами по [1гЬег, 1999]. Еи*= (SmN+GdN)/2. Породы Куладинского массива шибеликского комплекса: 1-5 - гранит-порфиры эгирин-рибекитовые, 6-8 - лейкограниты рибекитовые

В Легенде Алтайской серии возраст шибеликских гранитоидов предположительно позднедевонский (D3?) [Шокальский и др., 2000].

Проведено современное геохронологическое исследование (U-Pb метод по цирконам, SHRIMP II) по граниту Куладинского массива. В результате по 11 зернам циркона значения возраста составили 341-404 млн лет (ранний карбон - ранний девон), причем без какой-либо отчетливой статистической предпочтительности (табл. 3). Исходя из этой неопределенности, на данном этапе изучения следует принять возраст Куладиннского массива цифрами 341-348 млн. лет, то есть, ранним карбоном (C^. Все остальные цирконы, вероятно, являются ксеногенными, захваченными в процессе продвижения расплава из девонских толщ.

Интерпретация результатов

Известно, что отношение циркония к гафнию является чувствительным индикатором фракционирования эле-

ментов в гранитоидах, и что увеличение отношений Zr/Hf происходит с увеличением кремнекислотности среды согласно рядам кислотности-щёлочности в водных и водно-сероводородных флюидах при стандартных условиях по [Маракушев, 1976]. Следовательно, увеличение величины тетрадного эффекта фракционирования РЗЭ М-типа в породах позитивно коррелируется с увеличением кислотности среды.

По соотношениям Zr/Hf - SiO2 породы Куладинского массива локализуются вблизи кривой фракционирования элементов в гранитоидах и располагаются в поле апогранитных цирконий-редкоземельных месторождений (рис. 2б).

На диаграмме соотношений Zr/Hf -TEj 3 фигуративные точки составов пород показывают слабое увеличение отношений Zr/Hf с увеличением тетрадного эффекта фракционирования РЗЭ (рис. 3), что указывает на значительную роль фтор-комплексов в формировании породных типов Куладинского массива.

Таблица 3

Результаты определения радиологического возраста гранитов Куладинского массива

Table 3

Results of definition radiogenic age of granites Kuladinskiy massif

Номер зерна циркона U, г/т Th, г/т 232Th/238U (1) 206Pb/238U возраст % Дискордия (1) 207pb*/235U ±% (1) 206pb*/238U ±% Ошибка

1095_1.1 179 65 0.37 372.9±4.6 -21 0.429 9.7 0.05956 1.3 .130

1095_2.1 425 201 0.49 348.6±2.4 7 0.414 1.6 0.05557 0.71 .447

1095_3.1 193 54 0.29 383.9±3.2 -1 0.459 2.2 0.06136 0.86 .387

1095_4.1 363 267 0.76 392.2±2.9 -5 0.4674 1.7 0.06272 0.76 .436

1095_5.1 1180 939 0.82 401.6±2.5 2 0.4865 1.1 0.06428 0.64 .591

1095_6.1 421 227 0.56 392.7±2.9 1 0.4726 1.9 0.0628 0.75 .407

1095_7.1 687 411 0.62 373.5±2.6 -4 0.442 2.6 0.05965 0.71 .274

1095_8.1 309 156 0.52 341.3±8.1 -3 0.398 5.1 0.0544 2.4 .476

1095_9.1 206 67 0.34 403.7±3.6 7 0.494 2.2 0.06462 0.91 .409

1095_10.1 349 174 0.51 391.6±3.1 7 0.476 4.5 0.06263 0.81 .183

1095_11.1 799 552 0.71 368.9±2.7 -2 0.4368 1.5 0.0589 0.76 .490

40 50 60 65 70 75 8С

Zr/Hf SiCfc, %

♦ 1 ж 2

Рис. 2. Диаграммы соотношений Y/Ho - Zr/Hf по [Bau, 1996] и Zr/Hf - SiO2 по [Гусев, 2015; Зарайский, Аксюк, 2009] для пород Куладинского массива.

Серым фоном на рисунках a и б показано поле HARAC (CHArge-and-Radius-Controlled) по [Bau, 1996]. На рис. б дугообразная линия со стрелками - кривая фракционирования расплавов редкометальных гранитов

и поля металлогенической специализации по [Зарайский, Аксюк, 2009; Гусев, 2015]; поле апогранитных цирконий-редкоземельных месторождений выделено автором по агпаитовым гранитоидам Центрально-Азиатского орогенного пояса. 1 - эгирин-рибекитовые гранит-порфиры, 2 -рибекитовые лейкограниты Fig. 2. Plot of ratio Y/Ho - Zr/Hf after [Bau, 1996] and Zr/Hf - SiO2 after [Gusev, 2015; Zarayskiy, Aksjuk, 2009] for rocks of Kuladinskiy massif. Gray background on fig a and b show field HARAC (CHArge-and-Radius-Controlled) after [Bau, 1996]. On fig b arcuate line with pointers - curve of fractionation melts of rare metals granites and fields of metallogenic specialization after [Zarayskiy, Aksjuk, 2009; Gusev, 2015]; field apogranitic zirconium-rare earth elements deposits detached by author on agpaithen granitoids of Central-Asian orogenic belt. 1 - granite-porphyres

egirine-rhybecite, 2 - leucogranites rhybecite

Соотношение Y/Ho - Zr/Hf показывает.

что все анализы демонстрируют поведение типа "Non-HARAC" (CHArge - and - Radius-Controlled) [Bau, 1996], когда элементы с одинаковым ионным радиусом и зарядом (пары Y-Ho и Zr-Hf) экстремально не когерентны и не остаются вблизи хондритового отношения. Фигуративные точки составов пород выходят за пределы поля HARAC и дают эволюционный тренд

в сторону уменьшения Zr/Hf от ранних фаз к поздней, что подтверждает их происхождение из магматической системы с влиянием внешнего F-обогащённого водного флюида, который характеризовался высокой фторо-насыщенностью и образованием активных фтор-комплексов (рис. 2а). Такие гранитоиды следует относить к высоко фракционированным гранитоидам.

г

ii_I

--А

Э0 40

30

20

10

ндрмт -----"^É

Л -- , 0

_L—i—1— -- ж Область незначимых величин тетрадного эффекта 1 1 , Область отно ш ений Zr/Hf У^личэние в ма .матжесшх породах ^^10 (М-тигв) 1 1 1 1 1 1 1 1 1

0,7 0,8 • 1

0,9 1,0 А. 2

1,1

1,2 1,3 1,4 1,5 1,6

1,9

1,7 1, ТЕи

Рис. 3. Диаграмма соотношений Zr/Hf и TE1,3 для пород Куладинского массива.

1 - эгирин-рибекитовые гранит-порфиры, 2 - рибекитовые лейкограниты Fig. 3. Plot of ratio Zr/Hf and TE1,3 for rocks of Kuladinskiy massif.

1-granite-porphyres egirine-rhybecite, 2 - leucogranites rhybecite

Для пород Куладинского массива консолидации. Nd-модельный возраст определены изотопы стронция и неодима, протолита эгирин-рибекитовых гранитов показанные в табл. 4. Куладинского массива составляет 1107

Концентрации самария и неодима в и 1171 млн. лет, близкий для транзитной эгирин-рибекитовых гранитах составляют зоны перехода от средне-палеозойской (Sm 4.99 и 5.1), (Nd 22.7 и 23.2), что в консолидации к Алтае-Монгольскому 33.2-34 и 54.5-55.7 раз больше содержаний террейну [Kruck et al., 2001].

На диаграмме sNd(T) - 147Sm/144Nd составы пород Куладинского массива Эпсилон Nd в анализируемых располагаются выше состава хондритовых гранитоидах составляет +10.4 и +8.1, что метеоритов и далеко от поля синорогенных несколько выше аналогичных значений гранитоидов, тем самым подтверждая их для интрузий Алтая среднепалеозойской анорогенную природу (рис. 4).

Таблица 4

Определения изотопов самария, неодима и модельного возраста протолита эгирин-

рибекитовых гранитов

Table 4

Definition of isotopes samarium, neodium anf model age of protolite granite-porphyres egir-

ine-rhybecite

этих элементов в хондрите С1 (0.15 Sm и 0.416 Nd).

№ п/п Названия пород Возраст, млн. лет Sm, г/т Nd, г/т 147Sm| 144Sm 143Nd| 144Nd 2S eNd(T) eSr(T) TDM TDM2

1 Эгирин-рибекитовый гранит-порфир 341 4.99 22.7 0.1502 0.512784 6 +10.4 +5.1 1107 1074

2 Эгирин-рибекитовый гранит-порфир 343 5.1 23.2 0.1511 0.512581 6 +8.1 +4.8 1171 1106

10

„ 8

10 ц 2 0 -2 -4 -6 -8 -10

0,1 0,12 0,14 0,16 0,18 0,2 0,22 0,24 0,26 0,28 0,3

147Sm/144Nd

Рис. 4. Диаграмма eNd(T) - 147Sm/144Nd для эгирин-рибекитовых гранитов Куладинского массива.

Линии Chur - составы хондритовых метеоритов; зелёное поле - синорогенные гранитоиды и красное поле - ранне-среднепалеозойские метаосадочные породы по [Rollinson, 1993; Chen, Jahn, 2001].

1 - эгирин-рибекитовые граниты Fig. 4. Plot of eNd(T) - 147Sm/144Nd for egirine-rhybecite granites of Kuladinskiy massif. Line Chur - cpmpositions of chondritic meteorites; green field - sinorogenic granitoids and red field - Lower-Middle Paleozoic metasedimentary rocks after [Rollinson, 1993; Chen, Jahn, 2001].

1- egirine-rhybecite granites

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

В координатах еШ(Т) - 8Sr(T) изотопного состава эгирин-рибекитовых гранитов фигуритивные точки локализуются между полями деплетированной мантии МОЯВ и умеренно-деплетированная мантия плюмов (рис. 5).

Эти данные указывают на значительную роль мантийных компонентов в формировании пород массива и генерацию в рифтогенной геодинамической обстановке. По времени внедрение щелочных гранитов Куладинского массива происходило раньше проявления пермско-триасовых Таримского и Сибирского плюмов, что указывает на ещё более раннюю прежде неизвестную плюмовую обстановку, сформировавшую и магматизм, и ассоциирующее редкометалльно-редкоземельное орудене-ние в Алтайском регионе.

Следует отметить определённое сходство гранитоидов Куладинского массива с рибекитовыми щелочными гранитоидами майорского и елиновского массивов среднего девона Горного Алтая, с которыми также связано редко-металльно-редкоземельное оруденение. Шибеликский рудный узел с анорогенными щелочными гранитоидами и редкометалльно-редкоземельной минерализацией накладывается на девонский стиль субширотной горно-алтайской ориентировки субмеридиональным трансгорно-алтайским вектором, указывающим на новый тектоно-магматический и металлогенический этапы развития Алтая, происходившим в поздне-герцинский тектоно-магматический цикл (бретонская фаза складчатости).

10 8

6

4

2

0

-2

-4

-6

• 1

-40 -20 0 20 40 60 80

Рис. 5. Диаграмма Nd-Sr изотопного состава по [Rollinson, 1993] для эгирин-рибекитовых гранитов Куладинского массива. Изотопные резервуары (источники плавления): DMM- деплетированная мантия MORB - типа; FOZO/PREMA - умеренно-деплетированная мантия плюмов; HIMU - мантия плюмов с высоким изотопным отношением 238U/204Pb; EM1 и EM2 - обогащённая мантия первого и второго типов Fig. 5. Plot of Nd-Sr isotope composition after [Rollinson, 1993] for egirine-rhybecite granites of Kuladinskiy massif. Isotope reservoir (sources of melting): DMM - depletation mantle MORB - type; FOZO/PREMA -moderate depletation mantle of plums; HIMU - mantle of plums with high isotope ratio of238U/204Pb; EM1

and EM2 - rich mantle first and second types

Выводы

1. Гранитоиды Куладинского массива сложены двумя фазами внедрения (1 - эги-рин-рибекитовыми гранит-порфирами и 2 - эгириновыми лейкогранитами) относящимися к агпаитовому типу сильно фракционированному, испытавшему приток флюидов, обогащённых фтор-комплексами.

2. В них проявлены очень высокие значения ТЭФ РЗЭ М- типа и отсутствие заряд-радиус контролируемого поведения химических элементов.

3. Абсолютный возраст становления гранитоидов Куладинского массива оценивается в 341-348 млн. лет назад (ранний карбон).

4. По соотношению изотопов стронция установлено, что генерация гранитоидов происходила с участием мантийных компонентов.

5. Изотопно-геохимические данные указывают на мантийно-коровое взаимоКонфликт интересов. Авторы заявляют

Conflict of interest. The authors declare no

действие при формировании Куладинского массива и связанного с ним оруденения.

6. Геодинамическая обстановка формирования Куладинского массива определяется как рифтогенная в постколлизионный этап герцинского тектогенеза (бретонская фаза складчатости) и знаменует собой ранее не выделявшийся на Алтае металлоге-нический таксон с редкометалльно-редко-земельным оруденением, сформированным в плюмовой обстановке.

7. Пространственно и парагенетиче-ски с гранитоидами Куладинского массива и других массивов Шибеликского комплекса, претерпевшим фельдшпатизацию, связано редкометалльно-редкоземельное оруденение, имеющее промышленные концентрации. Набор редкоземельных элементов, имеющих стратегическое значение, потенциально перспективен на выявление промышленного оруденения. Это подтверждается и оценкой прогнозных ресурсов металлов.

об отсутствии конфликта интересов.

conflict of interests

Список литературы

Гусев А.И., Гусев А.А. Тетрадный эффект фракционирования редкоземельных элементов и его использование в решении проблем петрологии гранитоидов // Успехи современного естествознания. 2011. № 5. С.45-49.

Гусев А.И., Гусев Н.И. Анорогенные гранитоиды: петрология, геохимия, флюидный режим. Бийск: Изд-во АГАО, 2014. 202 с.

Гусев А. И. Агпаитовые редкометалльные гранитоиды Алтая и их рудоносность // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2015. № 11 (часть 1). С.76-80.

Зарайский Г.П., Аксюк А.М., Девятова В.Н. Цирконий-гафниевый индикатор фракционирования редкометальных гранитов // Петрология. 2009. № 1. С. 28-50.

Маракушев А.А. Термодинамические факторы образования рудной зональности скрытого оруденения на основе зональности гидротермальных месторождений.

М.: Наука, 1976. С. 36-51.

Скляров Е.В., Гладкочуб Д.П., Донская Т.В., Иванов А.В., Летникова Е.Ф., Митровнов А.Г., Бараш И.Г., Буланов В.А., Сизых А.И. Интерпретация геохимических данных. М.: Интернет Инжиниринг, 2001. 288 с.

Шокальский С.П., Бабин Г.А., Владимиров А.Г., Борисов С.М. Корреляция магматических и метаморфических комплексов западной части Алтае-Саянской складчатой области. Новосибирск: Изд-во СО РАН, филиал «Гео», 2000. 187 с.

Bau M. Controls on the fractionation of isovalent trace elements in magmatic and aqueous systems: evidence from Y/Ho, Zr/Hf, and lanthanide tetrad effect // Contrib. Miner. Petrol. 1996. Vol. 123. P. 323-333.

Chen B., Jahn B.M. Geochemical and isotopic study of sedimentary and granitic rocks from the Altai orogeny (NW China) and tectonic implications // Continental Growth in the Pha-nerozoic: Evidence from Central Asia. Novosibirsk., Publishing House of SB RAS. Department "GEO", 2001. P. 14-17.

Chen N.H.C., Zhao G.C., Jahn B.M., Zhou H., Sun M. Geochemistry and geochronology of the delinggou intrusion: implications for the subduction of the Paleo-Asian Ocean beneath the North China Craton // Gondwana Research. 2017. Vol. 43. P. 178-192.

Coulson I.M., Russell J.K., Dipple G.M. Origins of the Zippa Mountain pluton: a Late Tri-assic, arc-derived, ultrapotassic magma from the Canadian Cordillera // Can J Earth Sci. 1999. Vol. 36. P. 1415-1434.

Coulson I.M. Evolution of the North Qoroq centre nepheline syenites, South Greenland: alkali-mafic silicates and the role of metasomatism // Mineral Mag. 2003. Vol. 67. P. 873-892.

Currie K.L. A hypothesis on the origin of alkaline rocks suggested by the tectonic setting of the Monteregian Hills // Can. Mineral. 1970. Vol. 10. P. 411-420.

Goodenough K.M., Coulson I.M., Wall F. Intraplate alkaline magmatism:mineralogy and petrogenesis // Mineral.Mag. 2003. Vol. 67. P. 829-830.

Irber W. The lanthanide tetrad effect and its correlation with K/Rb, Eu/Eu*, Sr/Eu, Y/Ho, and Zr/Hf of evolving peraluminous granite suites // Geochim Comochim Acta. 1999. Vol. 63. №3/4. P. 489-508.

Kruk N.N., Rudnev S.N., Vystavnoi S.A., Palrsskiy S.V. Sr-Nd isotopic systematics of granitoids and evolution of continental crust of the western part of Altai-Sajan fold region // Continental Growth in the Phanerozoic: Evidence from Central Asia. Novosibirsk: Publishing House of SB RAS. Department "GEO", 2001. P. 68-72.

Mc Donough W.F., Sun S. The composition of the Earth // Chem. Geol. 1995. Vol. 120. P. 223-253.

Ren K.X. Study progress of the alkaline rocks: a review // Geol Chem Miner. 2003. Vol. 25. P. 151-163.

Rollinson H. Using geochemical data evaluation presentation, interpretation. London, 1993.245 p.

Wang L., Wang G.H., Lei SB., Qing M., Jia L.Q., Chang C.J., Kang J.K., Hou W.R. The Early Carboniferous Xiaomiaogou granite porphyry dykes in the northern margin of the North China Craton: implication for crustemantle interaction and intraplate magmatism // Geological Journal. 2017. Vol. 52. P. 489-509.

Zhao Z.H., Wang Z.G., Zou T.R., Masuda A. Progress of solid-earth sciences in northern Xinjiang. Beijing; Science Press, 1993. P. 239-266.

References

Gusev A.I., Gusev A.A. Tetradnyj effekt frakcionirovaniya redkozemel'nyh elementov i ego ispol'zovanie v reshenii problem petrologii granitoidov [Tetrad effect of fractionation of rare earth elements and its use in solving problems of granitoids petrology] // Uspekhi sovremennogo estestvoznaniya [Advances in modern natural science]. 2011. No. 5. P.45-49. (In Russian).

Gusev A.I., Gusev N.I. Anorogennye granitoidy: petrologiya, geohimiya, flyuidnyj rezhim [Anorogenic granitoids: petrology, geochemistry, fluid regime]. Bijsk: Izd-vo AGAO, 2014. 202 p. (In Russian).

Gusev A.I. Agpaitovye redkometall'nye granitoidy Altaya i ih rudonosnost' [Agpaitic rare-metal granitoids of Altai and their ore-bearing] // Mezhdunarodnyj zhurnal prikladnyh i fun-damental'nyh issledovanij [International Journal of Applied and Fundamental Research]. 2015. No. 11 (part 1). P. 76-80. (In Russian).

Zarajskij G.P., Aksyuk A.M., Devyatova V.N. Cirkonij-gafnievyj indikator frakcionirovaniya redkometal'nyh granitov [Zirconium-hafnium indicator of rare-metal granites fractionation] // Petrologiya [Petrology]. 2009. No. 1. P. 28-50. (In Russian).

Marakushev A.A. Termodinamicheskie faktory obrazovaniya rudnoj zonal'nosti skrytogo orudeneniya na osnove zonal'nosti gidrotermal'nyh mestorozhdenij [Thermodynamic factors of ore formation of hidden mineralisation on the basis of zonality of hydrothermal deposits]. M.: Nauka, 1976. P. 36-51. (In Russian).

Sklyarov E.V., Gladkochub D.P., Donskaya T.V., Ivanov A.V., Letnikova E.F., Mitrovnov A.G., Barash I.G., Bulanov V.A., Sizyh A.I. Interpretaciya geohimicheskih dannyh [Interpretation of geochemical data]. M.: Internet Inzhiniring, 2001. 288 p. (In Russian).

Shokal'skij S.P., Babin G.A., Vladimirov A.G., Borisov S.M. Korrelyaciya magmatich-eskih i metamorficheskih kompleksov zapadnoj chasti Altae-Sayanskoj skladchatoj oblasti [Correlation of magmatic and metamorphic complexes of the western part of the Altai-Sayan folded region]. Novosibirsk: Izd-vo SO RAN, filial «Geo», 2000. 187 p. (In Russian).

Bau M. Controls on the fractionation of isovalent trace elements in magmatic and aqueous systems: evidence from Y/Ho, Zr/Hf, and lanthanide tetrad effect // Contrib. Miner. Petrol. 1996. Vol. 123. P. 323-333.

Chen B., Jahn B.M. Geochemical and isotopic study of sedimentary and granitic rocks from the Altai orogeny (NW China) and tectonic implications // Continental Growth in the Pha-

H3eecmuH AO PW. 2024. № 1 (72)

nerozoic: Evidence from Central Asia. Novosibirsk., Publishing House of SB RAS. Department "GEO", 2001. P. 14-17.