Геодинамические условия образования девонской рудоносной базальт-риолитовой формации лениногорского горнорудного района (рудный алтай)

Введение

Актуальность работы. Рудноалтайский полиметаллический пояс является важнейшей горнорудной провинцией России и Казахстана. На территории Рудного Алтая известно более тысячи рудных объектов, в том числе свыше 70 промышленных. Наиболее крупные из них - Риддер-Сокольное и Тишинское месторождения расположены в пределах Лениногорского горнорудного района. Последний всегда был ключевым при разработке концепций генезиса колчеданно-полиметаллического рудообразования: эпигенетического, связанного с поздними гранитоидами и дайками пестрого состава в 30-40-е годы; вулканогенного, гидротермально-осадочного, начиная с 50-х годов. Колчеданно-полиметаллические месторождения Рудного Алтая в подавляющем большинстве случаев приурочены к породам девонской контрастной базальт-риолитовой формации и ассоциирующимся с ними осадочным и вулканогенно-осадочным образованиям.

Уникальность геологического строения Лениногорского района состоит в том, что в его средней части расположена поперечная к Синюшинскому антиклинорию (остаточному поднятию) субширотная грабенообразная структура. В центральной части этой структуры (Лениногорское рудное поле) эмс-эйфельские вулканогенно-осадочные отложения существенно менее нарушены, чем в других районах Рудного Алтая и залегают относительно полого, что позволяет проследить эволюцию магматизма.

Одна из важнейших задач региональных геологических исследований - металлогенический анализ и прогноз месторождений полезных ископаемых. Для ее решения необходимо знать не только строение и состав рудовмещающих толщ, но также их геодинамическую природу, которая для Рудного Алтая до сих пор остается предметом острых дискуссий.

Цель работы. Восстановление геодинамических условий образования девонской рудоносной базальт-риолитовой формации Лениногорского района Рудного Алтая, вмещающей уникальные колчеданно-полиметаллические месторождения.

Фактический материал и методика исследования. В основу работы положен фактический материал, собранный в ходе полевых работ 1993-1994 годов в составе геологического отряда Лаборатории рудного моделирования кафедры геологии и геохимии полезных ископаемых Геологического факультета МГУ. Разрез девонских отложений наиболее детально изучался в центральной части района (документация скважин Долинного и Обручевского месторождений, построение геологических разрезов по скважинам Долинного месторождения в масштабе 1:500 и 1:200 и объединенных разрезов в масштабе 1:2 000, составление геологической карты Долинного месторождения). Эти материалы использо вались для уточнения геологических границ на карте центральной части Лениногорского рудного поля масштаба 1:25 000. Был проведен также ряд маршрутов в западной и северо-восточной частях района. В камеральный период изучались шлифы, химический состав вулканитов. Анализы вулканитов выполнены в химической лаборатории ЗАО <Технология> (петрогенные оксиды и микроэлементы - количественным рентгено-спектральным методом, REE, Ta, Nb, Th, Hf, Y - нейтронно-активационным методом), в Лаборатории микроанализа кафедры петрологии геологического факультета МГУ на микрозонде . Использовался также сформированный с участием автора банк данных (format.roc, Newpet), включающий химические анализы девонских магматитов Лениногорского горнорудного района из опубликованных и фондовых материалов. При анализе химизма вулканитов применялся метод пересчета на нормативный состав (CIPW), нормализация состава по хондриту [Haskin, 1968] и N-MORB [Tarney et al., 1981]. Использовались классификационные (TAS) диаграммы, а также диаграммы сериальной и геодинамической принадлежности вулканитов разных авторов [Cox et al., 1979; Le Maitre et al., 1989; Irvine, Barager, 1971; Miyashiro, 1974; Jensen, 1976; Pearce, Norry, 1979; Wood, 1980; Meschede, 1986 и другие]. Был проанализирован большой объем опубликованных и фондовых материалов по геологии, тектонике не только Лениногорского района, но всего Рудного Алтая и сопредельных территорий, включая данные по ряду месторождений. Полевые и камеральные работы в период с 1993 по 1999 гг. проводились под руководством Ю.И. Демина.

Научная новизна. В отличие от традиционного мнения об известково-щелочном типе магматизма базальт-риолитовой формации установлено, что в процессе развития девонской палеоструктуры Лениногорского района он эволюционировал от раннего щелочного, субщелочного, известково-щелочного к позднему толеитовому. В результате совместного анализа историко-геологических, петро-геохимических, палеовулканологических и других данных разработана новая концепция геодинамической природы рудоносной базальт-риолитовой формации Лениногорского района, как, впрочем, и всего Рудного Алтая. Показано, что она формировалась в обстановке перехода: океанический рифт Обь-Зайсанского палеоокеана - континентальный рифт в пределах Алтае-Монгольского микроконтинента.

Практическая ценность. Сделанные в работе выводы имеют не только региональное, но также общее значение и могут быть использованы при палеогеодинамическом и металлогеническом анализе колчеданно-полиметаллических провинций. Магматизм, проявляющийся в геодинамической обстановке перехода от океанического рифта к континентальному в современной структуре Земли развит достаточно широко. В то же время при палегеодинамических исследованиях он до сих пор в литературе практически не обсуждался.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на Всероссийском совещании "Осадочные формации докембрия и их рудоносность", Санкт-Петербург, 1998 г.; на Третьем Уральском литологическом совещании "Закономерности строения осадочных толщ", Екатеринбург, 1998 г.; на Межведомственной научной конференции, посвященной семидесятилетию со дня рождения и памяти В. А. Горяинова <Геология и геоэкология Урала и Поволжья>, Саратов, 1998 г.; на Втором Уральском кристаллографическом совещании "Кристаллография-98", Сыктывкар, 1998 г.; на научной конференции, посвященной 120-летию основания Томского государственного университета, Томск,1998 г.; на Ежегодных научных конференциях "Ломоносовские чтения", Москва, МГУ, 1998 г., 1999 г.; на XXXII Тектоническом совещании <Тектоника, геодинамика и процессы магматизма и метаморфизма>, Москва, 1999 г.; на XXY General Assembly EGS, Nice, France, 2000; на XXXIY Тектоническом совещании <Тектоника неогея: общие и региональные аспекты>, Москва, 2001 г.; на XXXY Тектоническом совещании <Тектоника и геофизика литосферы>, Москва, 2002 г.; на XXXYI Тектоническом совещании <Тектоника и геодинамика континентальной литосферы>, Москва, 2003 г.; на конференции <Современные вопросы геологии>, 3 -и Яншинские чтения>, Москва, 2003 г.; на XXXYII Тектоническом совещании <Эволюция тектонических процессов в истории Земли>, Новосибирск, 2004 г.; на XXXYIII Тектоническом совещании <Тектоника земной коры и мантии. Тектонические закономерности размещения полезных ископаемых>, Москва, 2005 г.

Некоторые результаты работы использованы в отчете по проекту <Модели тепло-массопереноса формирования первичных и метаморфизованных стратиформных рудных месторождений> программы <Университеты России - фундаментальные исследования>, 1999 г.

По теме диссертации опубликовано 19 работ (6 тезисов докладов, 12 статей в материалах совещаний, 2 статьи в реферируемых журналах).

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, заключения, 5 глав общим объемом 151 страница, включая 11 таблиц, 52 рисунка и список литературы из 150 наименований.

Благодарности. Автор выражает особую благодарность и искреннюю признательность своему научному руководителю, Николаю Владимировичу Короновскому за постоянное внимание к работе, поддержку и ценные консультации. На разных этапах работы автор сотрудничал с Л.И. Деминой, Т.А. Филициной, В.А. Промысловым, за что им искренне признателен. Автор искренне благодарна Академику В.Е. Хаину за поддержку новой концепции геодинамической природы базальт-риолитовой формации Рудного Алтая и рекомендацию статьи в ДАН РФ, профессору М. Г. Ломизе, руководившим работой на раннем этапе, а также А.А. Зарщикову за ценные замечания, Д.А. Симонову за помощь при формировании банка данных по вулканитам Калифорнийского залива и Провинции Бассейнов и Хребтов, А.Г. Рябухину, М.А. Гончарову, В.Н. Вадковскому,. В.С. Захарову, А.Н. Стафееву, Н.В. Макаровой, В.А. Зайцеву, Г.В. Брянцевой и всем сотрудникам кафедры динамической геологии Геологического факультета МГУ за интерес к работе, ценные замечания, доброжелательные отношения и моральную поддержку. На начальном этапе работа была поддержана грантом программы <Университеты России - фундаментальные исследования>.