МИНЕРАЛОГО-ГЕОХИМИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ Fe-Ti РУДОПРОЯВЛЕНИЙ КОПАНСКОГО И МАТКАЛЬСКОГО МАССИВОВ (КУСИНСКО-КОПАНСКИЙ КОМПЛЕКС, ЮЖНЫЙ УРАЛ)

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В статье приводятся новые материалы по Fe-Ti-минерализации в породах кусинско-копанского комплекса. Показано, что изменение основности пород в процессе дифференциации является классическим и заключается в увеличении количества кремнезема в поздних дифференциатах (от пироксенитов к лейкократовым гранитам с промежуточными разновидностями) при толентовом (феннеровском) тренде. Нормализованное распределение редкоземельных элементов и степень их фракционирования свидетельствуют об их когерентном поведении в процессе магматической дифференциации. Особенности благороднометальной геохимической специализации заключаются в комплиментарности графиков нормализованных содержаний благородных металлов, отличающихся друг от друга лишь количественно. Установлено, что формирование ритмической расслоенности обусловлено действием механизма направленной кристаллизации, путем продвижения снизу вверх фронта затвердевания (зоны кристаллизации), состоящего из кристаллических фаз ликвидуса при отжимании остаточного расплава в главный объем с обогащением его низкотемпературными составляющими. При близости состава расплава к субэвтектическому, процесс приобретет “колеблющийся” характер, когда связывание компонентов расплава в минеральной фазе (клинопироксец) сдвигает равновесие и становится возможной кристаллизация другой фазы (плагиоклаз). На стадии формирования зоны кристаллизации (гитано)магнетит образует вкрапленную минерализацию, но по мере продвижения фронта затвердевания снизу вверх начинает действовать механизм гравитационного осаждения, что приводит к его концентрации в виде прожилков среди кристаллических фаз ликвидуса. Особенности внутреннего строения и химического состава ильменит-гитаномагнетитовой минерализации объясняются существованием высокотемпературных (1300–1400 °C) гомогенных фаз Fe-Ti минералов, в которых при медленном остывании массива и автомегаморфизме происходит персуравновешивание системы с распадом твердых растворов, кристаллизацией минералов семейства шпинелей и формированием магнетитовых прожилков в ильмените.

Об авторах

С. Г Ковалев

Институт геологии Уфимского федерального исследовательского центра РАН

Email: kovalev@ufaras.ru
Уфа, Башкортостан, Россия

С. С Ковалев

Институт геологии Уфимского федерального исследовательского центра РАН

Уфа, Башкортостан, Россия

Список литературы

  1. Алексеев А.А., Алексеева Г.В., Ковалев С.Г. Расслоенные интрузии западного склона Урала. Уфа: Гилем, 2000. 188 с.
  2. Алексеев А.А., Алексеева Г.В., Ковалев С.Г. Дифференцированные интрузии западного склона Урала. Уфа: Гилем, 2003. 171 с.
  3. Арискин А.А., Бариинa Г.С. Моделирование фазовых равновесий при кристаллизации базальтовых магм. М.: Наука, 2000. 363 с.
  4. Арискин А.А., Бариинa Г.С., Френкель М.Я. Имитация кристаллизации толетитовой магмы при низком давлении при фиксированной летучести кислорода // Геохимия. 1986. Т. 24. № 5. С. 92–100.
  5. Арискин А.А., Френкель М.Я., Бариинa Г.С., Нильсен Р. COMAGMAT: программа FORTRAN для моделирования процессов дифференциации магмы // Comput. Geosci., 1993. № 19. С. 1155–1170. https://doi.org/10.1016/0098-3004(93)90020-6
  6. Аулов Б.Н., Владимирцева Ю.А., Гвоздик Н.И., Королькова З.Г., Левин Ф.Д., Липаева А.В., Поташова М.Н., Самойленцев В.А. Государственная геологическая карта Российской Федерации. М-6 1:200 000. Изд-е 2-е. Сер. Южно-Уральская. Л. N-40-XII – Златоуст. Объяснит. записка. М.: МФ ВСЕГЕИ, 2015. 365 с.
  7. Банных О.А., Будберг П.Б., Алисова С.П., Гузей Л.С., Дриц М.Е., Добаткина Т.В., Лысова Е.В., Никитина Н.И., Падежнова Е.М., Рохлин Л.Л., Черногорова О.П. Диаграммы состояния двойных и многокомпонентных систем на основе железа. М.: Металлургия, 1986. 440 с.
  8. Бычков Д.А., Коптев-Дворников Е.В. Программа Кри-Минал для моделирования равновесия расплав – твердые фазы при заданном валовом составе системы // Ультрамафит-мафитовые комплексы складчатых областей докембрия: Матер. межд. конф. Улан-Удэ: Изд-во БурНЦ СО РАН, 2005. С. 122–123.
  9. Ковалев С.Г., Ковалев С.С. Условия и механизмы формирования сульфидно-оксидной минерализации при дифференциации расплава в промежуточной камере (на примере интрузии западного склона Южного Урала) // Геология руд. месторождений, 2021. Т. 63. № 6. С. 551–575.
  10. Ковалев С.Г., Ковалев С.С. Ti-Fe-Cr шпинелиды в дифференцированных (расслоенных) комплексах западного склона Южного Урала: видовое разнообразие и условия формирования // Записки Горного института. 2022. Т. 255. С. 476–492. https://doi.org/10.31897/PMI.2022.54
  11. Ковалев С.Г., Маслов А.В., Гареев Э.З. Благороднометальная специализация терригенных пород нижнего и среднего рифея Южного Урала // Литология и полезные ископаемые. 2016. № 6. С. 530–546.
  12. Ковалев С.Г., Пучков В.Н., Ковалев С.С., Высоцкий С.И. Минералы системы Fe-Ni-Co-Cu-S в пикритовых интрузиях Южного Урала: свидетельства ликвации и дифференциации сульфидного расплава // Докл. РАН. Науки о земле. 2020. Т. 492. № 1. С. 29–34. https://doi.org/10.31857/s2686739720050084
  13. Кравченко Т.А., Ненашева С.Н. Новые фазы в Cu-Ni рудах норильских месторождений // Новые данные о минералах. 2015. № 50. С. 84–88.
  14. Мазуров М.П., Васильев Ю.Р., Шихова А.В., Титов А.Т. Ассоциации и строение рудных минералов в интрузивных траппах западной части Сибирской платформы // Геология и геофизика. 2014. Т. 55. № 1. С. 94–107. https://doi.org/10.15372/GIG201400107
  15. Прибавкин С.В. Амфибол и биотит меланократовых пород из гранитоидных массивов Урала: состав, взаимоотношения, петрогенетические следствия // Литосфера. 2019. 19(6). С. 902–918. https://doi.org/10.24930/1681-9004-2019-19-6-902-918
  16. Синякова Е.Ф., Косяков В.И. Фазовые соотношения и фугитивность серы в системе Fe-FeS-NiS-Ni при температуре 900°C // Геология и геофизика. 2006. Т. 47. № 7. С. 838–849.
  17. Смирнов В.И. Рудные месторождения СССР. В 3-х томах. Том 2. Москва: Недра, 1978. 352 с.
  18. Френкель М.Я., Ярошевский А.А., Арискин А.А., Бармина Г.С., Коптев-Дворников Е.В., Киреев Б.С. Динамика внутрикамерной дифференциации базитовых магм. М.: Наука, 1988. 214 с.
  19. Холоднов В.В., Бочарникова Т.Д., Шагалов Е.С. Состав, возраст и генезис магнетит-ильменитовых руд среднерифейского стратифицированного Медведевского массива (Кусинско-Копанский комплекс Южного Урала) // Литосфера. 2012. № 5. С. 145–165.
  20. Шарков Е.В. Петрология расслоенных интрузий. Л.: Наука, 1980. 120 с.
  21. Шарков Е.В., Чистяков А.В., Щипцов В.В., Богина М.М., Фролов П.В. Происхождение Fe-Ti оксидной минерализации в среднепалеопротерозойском Елетьозерском сиенит-габбровом интрузивном комплексе (Северная Карелия, Россия) // Геология руд. месторождений. 2018. Т. 60. № 2. С. 198–230. https://doi.org/10.7868/s0016777018020041
  22. Ярошевский А.А. Принцип зонной плавки и его применение при решении некоторых геохимических вопросов // Труды геохимической конференции, посвященной столетию со дня рождения академика В.И. Вернадского: Химия земной коры. 1964. Т. 2. М.: Наука. С. 55–62.
  23. Aitcheson S.J., Forrest A.H. Quantification of crustal contamination in open magmatic systems // J. Petrology. 1994. V. 35. № 2. P. 461–488. https://doi.org/10.1093/petrology/35.2.461
  24. Bai Z.-J., Zhong H., Naldrett A.J., Zhu W.-G., Xu G.-W. Whole-rock and mineral composition of constraints on the genesis of the giant Hongge Fe-Ti-V oxide deposit in the Emelshan Large Igneous Province, Southwest China // Econ. Geology. 2012. V. 107. № 3. P. 507–524. https://doi.org/10.2113/econgeo.107.3.507
  25. Beattie P. Olivine-melt and orthopyroxene-melt equilibria // Contrib. Mineral. Petrol. 1993. V. 115. № 1. P. 103–111. https://doi.org/10.1007/bf003712982
  26. Berman R.G. Internally-consistent thermodynamic data for minerals in the system Na₂O-K₂O-CaO-MgO-FeO-Fe₂O₃-Al₂O₃-SiO₂-TiO₂-H₂O-CO₂ // J. Petrology. 1988. V. 29. № 2. P. 445–522. https://doi.org/10.1093/petrology/29.2.445
  27. Bohrson W.A., Spera F.J. Energy-Constrained Open-System Magmatic Processes II: Application of energy-constrained assimilation-fractional crystallization (EC-AFC) model to magmatic systems // J. Petrology. 2001. V. 42. № 5. P. 1019–1041. https://doi.org/10.1093/petrology/42.5.1019
  28. Charlier B., Grove T.L. Experiments on liquid immiscibility along tholeiitic liquid lines of descent // Contrib. Mineral. Petrol. 2012. V. 164. P. 27–44. https://doi.org/10.1007/s00410-012-0723-y
  29. DePaolo D.J. Trace element and isotopic effects of combined wallrock assimilation and fractional crystallization // Earth Planet. Sci. Lett. 1981. V. 53. № 2. P. 189–202. https://doi.org/10.1016/0012-821x(81)90153-9
  30. Fémehias O., Mercier J.C.C., Nkono C., Diot H., Berza T., Tatu M., Demaiffe D. Calcic amphibole growth and compositions in calc-alkaline magmas: Evidence from the Motru Dike Swarm (Southern Carpathians, Romania) // Amer. Miner. 2006. № 91. P. 73–81.
  31. Fleet M.E., Pan Y. Fractional crystallization of anhydrous sulfide liquid in the system Fe-Ni-Cu-S, with application to magmatic sulfide deposits // Geochim. Cosmochim. Acta. 1994. V. 58. № 16. P. 3369–3377. https://doi.org/10.1016/0016-7037(94)90092-2
  32. Henry D.J., Guidotti C.V., Thomson J.A. The Ti-saturation surface for low-to-medium pressure metapelitic biotites: Implications for geothermometry and Ti-substitution mechanisms // Amer. Miner. 2005. V. 90. № 2–3. P. 316–328.
  33. Huebner J.S, Sato M. The oxygen fugacity-temperature relationships of manganese oxide and nickel oxide buffers // Amer. Mineral. 1970. V. 55. P. 934–952.
  34. Jakobsen J.K., Veksler I.V., Tegner C., Brooks C.K. Crystallization of the Skaergaard intrusion from an emulsion of immiscible iron and silica-rich liquids: evidence from melt inclusions in plagioclase // J. Petrology. 2011. V. 52. № 2. P. 345–373. https://doi.org/10.1093/petrology/egq083
  35. Kranidiotis P., MacLean W.H. Systematic of Chlorite Alteration at the Phelps Dodge Massive Sulfide Deposit, Matagami, Quebec // Econ. Geol. 1987. V. 82. № 7. P. 1898–1911. https://doi.org/10.2113/gsecongeo.82.7.1898
  36. Kullerud G., Yund R.A., Moh G.H. Phase relations in the Cu-Fe-S, Cu-Ni-S, and Fe-Ni-S systems // Magnatic ore deposits. Eds. H.D.B. Wilson. Econ. Geol. Monograph. 1969. V. 4. P. 323–343.
  37. McDonough W.F., Sun S.-S. Composition of the Earth // Chemical Geology. 1995. V. 120. P. 223–253. https://doi.org/10.1016/0009-2541(94)00140-4
  38. Mutch E.J.F., Blundy J.D., Tattitch B.C., Cooper F.J., Brooker R.A. An experimental study of amphibole stability in low-pressure granitic magmas and a revised Al-in-hornblende geobarometer // Contrib. Mineral. Petrol. 2016. № 171. P. 85. https://doi.org/10.1007/s00410-016-1298-9
  39. Myers J., Eugster H.P. The system Fe-Si-O: oxygen buffer calibrations to 1,500 K // Contrib. Mineral. Petrol. 1983. V. 82. № 1. P. 75–90. https://doi.org/10.1007/bf00371177
  40. Naldrett A.J., Ebel D.S., Asif M., Morrison G., Moore C.M. Fractional crystallization of sulfide melts as illustrated at Noril’sk and Sudbury // Eur. J. Miner. 1997. V. 9. № 2. P. 365–378. https://doi.org/10.1127/ejm/9/2/0365
  41. Nathan H.D., Vankirk C.K. A model of magmatic crystallization // J. Petrology. 1978. V. 19. № 1. P. 66–94. https://doi.org/10.1093/petrology/19.1.66
  42. Nielsen R.L. TRACE FOR: A program for the calculation of combined major and trace-element liquid lines of descent for natural magmatic systems // Computers & Geosciences. 1988. V. 14. № 1. P. 15–35. https://doi.org/10.1016/0098-3004(88)90050-7
  43. Pang K.-N., Zhou M.-F., Lindsley D., Zhao D., Malpas J. Origin of Fe-Ti oxide ores in mafic intrusions: evidence from the Panzhihua Intrusion, SW China // J. Petrology. 2008. V. 49. № 2. P. 295–313. https://doi.org/10.1093/petrology/egm082
  44. Powell R. Inversion of the assimilation and fractional crystallization (AFC) equations; characterization of contaminants from isotope and trace element relationships in volcanic suites // J. Geological Society. 1984. V. 141. № 3. P. 447–452. https://doi.org/10.1144/gsjgs.141.3.0447
  45. Roedder P.L. & Emslie R.F. Olivine-liquid equilibrium // Contrib. Mineral. Petrol. 1970. V. 29. № 4. P. 275–289. https://doi.org/10.1007/bf00371276
  46. Spera F.J., Bohrson W.A. Energy-constrained opensystem magmatic processes 3. Energy-constrained recharge, assimilation, and fractional crystallization (EC-RAFC) // Geochemistry Geophysics Geosystems. 2002. V. 3. № 12. P. 1–20. https://doi.org/10.1029/2002gc000315
  47. Veksler I.V., Dorfman A.M., Borisov A.A., Wirth R., Dingwell D.B. Liquid immiscibility and the evolution of basaltic magma // J. Petrology. 2007. V. 48. № 11. P. 2187–2210. https://doi.org/10.1093/petrology/egm056
  48. Veksler I.V., Charlier B. Silicate Liquid Immiscibility in Layered Intrusions // Layered Intrusions. Book Chapter in Springer Geology. 2015. P. 229–258. https://doi.org/10.1007/978-94-017-9652-1_5
  49. Wang C.Y., Zhou M.F. New textural and mineralogical constraints on the origin of Hongge Fe-Ti-V oxide deposits, SW China // Mineralium Deposita. 2013. V. 48. № 6. P. 787–798. https://doi.org/10.1007/s00126-013-0457-4

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).