CC BY
23
УДК 553.3/.4.078:553.2:551.73
ПЕТРОЛОГИЯ И ГЕОХИМИЯ ИГНИМБРИТОВ КОРГОНСКОЙ СВИТЫ АЛТАЯ
А.И. Гусев, Е.М. Табакаева
Алтайский государственный гуманитарно-педагогический университет им. В.М. Шукшина, Бийск,
E-mail: anzerg@mail.ru, tabakaeva16@mail.ru
Приведены данные о составе и петрологических особенностях генерации игним-бритов нижнекоргонской подсвиты коргонской свиты (Dikrgi). По составу игнимбриты относятся к дацитам, риодацитам и риолитам, которые образуют два вулканических центра: Инской и Щебнюхинский, приуроченных к кальдерам. Они характеризуются повышенной суммой РЗЭ, варьирующей от 155,9 до 350,23 г/т, и негативной аномалией по европию (от 0,42 до 0,95). Игнимбриты относятся к пералюминиевой серии с переменными значениями по железистости и магнезиальности. Генерация их проходила по сложному сценарию: плавление мантийного источника (астеносферного), смешение с нижнекоровым материалом (амфиболиты, граувакки, кислые пелитовые сланцы). В породах отмечаются повышенные концентрации Nb, что позволяет предполагать участие источника NEB-базальтоидов. Весьма высокие отношения Nb/Ta, варьирующие от 36,6 до 135,25, предполагают плавление титансодержащих минералов в мантийном источнике. По соотношениям eNd(t) и eSr(t) породы близки к мантийному источнику обогащенной мантии типа ЕМII. Высокая флюидонасыщенность расплавов предопределила их металлогенический профиль, включающий оруденение железа, меди и золота. В породах проявлены М- и W-тип тетрадного эффекта фракционирования РЗЭ. Для золотого оруденения важнейшее значение имели такие летучие компоненты, как СО2 и Н2О, которые обеспечивают проявление ТЭФ РЗЭ W-типа и перенос золота.
Ключевые слова: игнимбриты, дациты, риодациты, риолиты, NEB-базальты, плавление мантийного источника, смешение с коровым материалом, изотопы Sr, Nd.
DOI: 10.24411/2410-1192-2019-15403 Дата поступления 12.07.2019
В большом спектре вулканокласти-ческих пород наиболее загадочными в генетическом отношении являются игнимбриты, истинная природа которых несмотря на более чем полуторостолет-ние дискуссии остается до сих пор не до конца решенной. Проблема игнимбри-тового вулканизма вызывает также большой интерес в связи с тем, что иг-нимбриты и близкие к ним породы занимают огромные территории на Камчатке, в Приморье, Средней Азии, Алтае, Армении, Родопах, Японии, Италии, Новой Зеландии, США (Йелло-устон) и других регионов мира. Они встречены в различных геотектонических обстановках: активных континентальных окраинах, островных дугах,
континентальных рифтах и зонах коллизий [1-2]. По мнению многих исследователей, игнимбриты (от лат. ignis -огонь, limber - ливень) - продукты высокотемпературных и высокоподвижных эксплозивных пирокластических потоков («раскаленных туч»). Впервые такую точку зрения высказали Ч. До-бени [3] и Л. Дель-Эрбо [4]. Позже аналогичные представления развивали А. Ритман [5], А.Н. Заварицкий [6], П. Маршалл [7]. По другой точке зрения, игнимбриты образуются в результате лавовых излияний, в т.ч. в результате ликвационного расщепления расплавов [8-9].
Горный Алтай является регионом, где мощно проявлен девонский вулка-
низм, в продуктах которого зафиксированы игнимбриты. К сожалению, детального описания их петрографии, геохимии и петрологии до сих пор не было. В описании разрезов коргонской свиты игнимбриты просто перечисляются как породные типы. Актуальность детального исследования игнимбритов Алтая очевидна не только в связи с отсутствием их детального описания, но и по той причине, что к ареалам их распространения приурочены проявления железного и золотого оруденения (в Инском вулканическом центре - железа, в Щеб-нюхинском - железа и золота).
Целью исследования стало проведение петрографических, геохимических и петрологических исследований игним-бритов коргонской свиты девона, определение генезиса и возможных перспектив рудоносности. Изучение игнимбри-тов осуществлено в процессе геологического доизучения площадей (ГДП-200) с 2001 г. и последующих исследований по гранту РФФИ.
Игнимбриты нижнекоргонской подсвиты Алтая
В пределах распространения вулканитов коргонской свиты (Dlkrg) [10] выявлены два крупных вулканических центра (ВЦ) с игнимбритами: Инской и Щебнюхинский, локализованные в пределах нижнекоргонской подсвиты (ф^^ (рис. 1).
Инской вулканический центр (ИВЦ) развит в районе хребта Плешивый Белок, на водоразделе рек Ионыш, Тулата и Иня, где картируется крупный па-леовулканический аппарат, в центральной части сложенный жерлово-субвулканическим телом риолитов и игнимбритов, усложненной линзовид-ной формы, локализованный в агломе-ратовых туфах и туфобрекчиях дацитов и риолитов с редкими прослоями туфов андезитового состава. В верхах ниж-некоргонской подсвиты картируются участки послойных выделений гематита и магнетита.
Щебнюхинский вулканический
центр (ЩВЦ) приурочен к одноименной вулкано-тектонической структуре, где представлен обломочными, сваренными, спекшимися туфами, игнимбри-тами и игниспумитами, реже лавами, туфолавами и лавобрекчиями риолитов, риодацитов, реже дацитов. Дациты и их туфы развиты преимущественно в низах разреза. Обычны фациальные изменения, заключающиеся в колебаниях соотношений разностей пород, размерности фьямме в игнимбритах, изменчивости текстурно-структурных особенностей и соотношения вкрапленников кварца, плагиоклаза, калишпата в вулканитах, разнообразие окраски. Особенно сложные вариации отмечаются вблизи жерловин.
Для верхних частей подсвиты характерно развитие спекшихся туфов и игнимбритов, лав и туфолав риолитов. К верхней части разреза подсвиты местами приурочены также гематитсодер-жащие туфы и согласные слоистые ге-матит-магнетитовые руды. Последние образуют пластовые и линзообразные тела согласные с вмещающими породами мощностью от нескольких десятков см до 20 м и протяженностью от нескольких метров до 500 м. Мощность подсвиты составляет до 1650 м.
Оба вулканических центра рассматриваются как кальдерные образования, сильно нарушенные процессами складчатости и инъецированные субвулканическими телами и дайками кислого состава. К Щебнюхинской субвулканической интрузии тяготеют россыпи золота.
Игнимбриты дацитового и риолито-идного состава характеризуются массивной, полосчато-флюидальной текстурой, афировой и мелкопорфировой структурой. Основная масса пород обычно фельзитовая и сферолитовая. Игнимбриты по объему содержат от 20 до 35 % кристаллокластов, спекшегося вулканического стекла - 30-32, фьямме - от 30 до 40 %. Кристаллокластиты имеют размеры 0,3-3,3 мм и представ-
лены плагиоклазом, кварцем, биотитом, имеющим остроугольные формы. В риолитах появляется также калиевый полевой шпат, а в риодацитах - амфибол и гиперстен. Плагиоклаз по составу
варьирует от олигоклаза (Лп21-34) до андезина (Лп32-46). Последний преобладает в породах, что является аномальным для кислых вулканитов.
1 6 11
2 7 12
3 8 13
4 9 14
I 1
5
А | 10
Ш 15
Рис. 1. Положение Инского и Щебнюхинского вулканических центров на структурно-тектонической схеме западной части Алтае-Саянской складчатой области и полезных ископаемых на этап О1-Р1
(составлена А.И. Гусевым с использованием материалов С.П. Шокальского, Г.А. Бабина,
Н.А. Берзина, М.М. Буслова и др.). Структурно - вещественные комплексы активной континентальной окраины: 1 - вулканогенные образования нижнего-среднего девона (а - без игнимбритов, б - с игнимбритами: 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 (1-типа), кварцевые сиениты среднего девона; 4 - габбро, диориты, тоналиты, граниты (1-типа) нижнего силура-нижнего девона;
5 - габбро, плагиограниты среднего кембрия; 6 - глубинный разлом. Наименование прогибов: Т - Тельбесский; АЧ - Ануйско-Чуйский; Л - Лебедской; У - Уйменский. Глубинные разломы: I-Бийский; II- Тельбесский (ответвление Бийского); III- Чарышско-Теректинский; 7 - кремнисто-метабазальтовые океанические образования (€3-О). Типы оруденения: 8 -золото-медно-скарновый; 9 -медно-молибден-золото-порфировый; 10 - медно-золото-порфировый; 11 - золото-порфировый; 12 - скарново-золото-порфировый; !3 - жильный золото-сульфидно-кварцевый; !4 - золото-черносланцевый. Вулканические центры: И - Инской; Щ - Щебнюхинский.
Биотит по оптическим показателям близок к аннит-сидерофиллиту. Общая железистость его (f=50-52), глинозёми-стость составляет 34,4. Связующая масса игнимбритов представлена вулканическим стеклом, часто спекшимся. Нередко проявлена псевдофлюидальная микротекстура. В вулканическое стекло погружены фьямме зеленовато-серого и буровато-серого оттенков размерами от 2-4 до 15 см в поперечнике, часто «растрепанные» по краям, сложенные зеленовато-серым разложенным вулканическим стеклом, сильно хлоритизирован-ным, либо кислой лавой тонкокристаллического сложения. Фьямме нередко подчеркивают флюидальность игним-бритов, располагаясь удлинениями в одном направлении (рис. 2), что указывает на признак течения лавы.
Петро-геохимия игнимбритов некоргонской подсвиты
Согласно Петрографического кодекса России, игнимбриты по составу относятся к вулканическим породам подотряда нормально- и низкощелоч-
ных пород, семействам дацитов, риода-цитов и риолитов [13]. В них переменные соотношения и K2O: преобладание калия над натрием наблюдается только в риолитах, а во всех остальных разностях натрий превышает содержания калия. Это низкофосфористые породы с высокими содержаниями Zr, № и относительно пониженными - Та, Сs. Отмечаются значительные колебания золота - от 20 до 194 мг/т. Все породы характеризуются повышенной суммой РЗЭ, варьирующей от 155,9 до 350,23 г/т и негативной аномалией по европию (от 0,42 до 0,95). Соотношение легких и тяжелых РЗЭ сильно варьирует (от 3,8 до 16,2) и свидетельствует о высокой фракционированности редкоземельных элементов. В породах проявлен ТЭФ РЗЭ М- и W-типа, что указывает на обогащенность расплава флюидными компонентами разного состава: F, О, СО2 и Н2О. Представительные анализы игнимбритов сведены в таблице 1.
Рис. 2. Игнимбриты Щебнюхинского вулканического центра с фьямме (темные выделения) в верхнем течении реки Щебнюхи
Таблица 1
Представительные анализы игнимбритов нижнекоргонской подсвиты
(оксиды в %, элементы - г/т, золото - мг/т)
Оксиды, %, элементы, г/т 1 2 3 4 5 6 7 8 9
SiO2 67,10 69,92 70,3 71,58 71,3 76,31 76,42 75,07 75,7
TiO2 0,52 0,22 0,32 0,39 0,27 0,70 0,88 0,13 0,22
Al2O3 14,44 17,45 14,7 13,1 17,3 12,07 11,59 12,7 12,45
Fe2O3 2,45 0,65 1,05 1,73 0,7 1,45 1,56 1,4 1,0
FeO 2,40 0,21 1,98 2,27 1,25 0,50 0,42 0,51 1,33
MnO 0,08 0,03 0,12 0,1 0,12 0,04 0,03 0,03 0,07
MgO 1,37 0,75 0,8 0,37 0,9 0,72 0,74 0,76 0,4
CaO 1,75 0,28 1,24 1,75 1,34 0,41 0,44 0,30 1,05
Na2O 4,72 4,31 4,12 3,96 4,2 2,04 1,20 2,16 3,14
K2O 2,55 3,40 3,56 3,48 3,5 5,92 6,01 5,78 3,32
P2O5 0,12 0,04 0,05 0,07 0,08 0,04 0,03 0,04 0,04
Sc 12,1 5,3 6,0 4,0 3,8 3,7 3,4 3,5 2,4
V 6,5 8,8 8,1 7,5 4,3 8,0 7,4 7,5 6,3
Co 7,1 4,2 3,8 3,6 4,1 3,0 3,1 3,2 2,6
Cu 15,8 10,2 11,6 12,5 14,7 3,7 3,4 3,3 3,9
Zn 20,2 15,1 15,6 14,2 15,2 8,3 8,7 8,8 7,4
Li 20,5 22,0 20,5 21,5 19,7 22,4 23,1 24,1 25,2
Rb 230 80 91 51.5 95,6 102 113 105 108
Cs 4,9 3,5 3,8 07 1,8 4,3 6,2 5,7 5,5
Sr 45,3 9,0 55,8 64,3 127 12 23 22 34
Ba 515 290 423 829 504 245 220 223 218
Ga 29 29,5 21,8 23,8 17,7 26,5 25,8 24,7 25,1
Nb 45,5 54,1 44,8 32,9 44,3 52,7 52,6 51,8 51,9
Y 39,5 35,6 40,3 41,6 45,1 35,3 35,6 34,9 33,8
La 19,5 85,7 31,7 24,1 36,1 100,01 100,7 99,8 102,4
Ce 39,7 44,8 52,8 51,9 72,5 117,0 58,9 50,8 59,1
Pr 4,7 28,9 8,0 7,1 9,7 9,4 9,5 9,8 9,5
Nd 26,8 12,5 28,9 29,4 34,8 51,8 45,7 26,5 52,1
Sm 3,78 8,8 6,9 6,4 6,9 10,1 10,0 10,8 9,9
Eu 1,53 1,4 1,36 1,3 1,5 1,56 1,4 1,0 1,2
Gd 6,45 5,9 7,5 7,0 6,7 7.6 5,6 1,5 7,1
Tb 0,91 0,9 1,1 1,0 1,21 1.31 0,9 1,6 1,3
Dy 5,1 4,9 6,0 5,8 7,1 5,6 4,8 4,2 5,0
Ho 1,11 1,0 1,22 1,2 1,4 1,2 1,0 1,1 0,9
Er 3,25 3,1 3,6 3,7 3,9 3,3 2,9 2,5 2,7
Tm 0,55 0,53 0,65 0,6 0,64 0,51 0,5 0,47 0,56
Yb 3,37 3,5 4,4 4,2 3,8 4,8 5,4 5,5 4,4
Lu 0,43 0,25 0,5 0,6 0,64 0,74 0,5 0,5 0,63
Au 155 20 45 43 36 175 194 24 182
U 1,3 2,5 2,6 2,1 3,1 3,0 2,8 2,9 3,0
Th 5,8 10,8 6,5 6,2 7,1 13,1 7,6 11,0 11,7
Hf 4,93 3,8 7,8 7,7 6,5 0,75 5,1 4,0 0,9
Ta 0,38 0,4 1,2 0,9 1,1 0,67 1,1 0,41 0,7
Zr 330 300 305 283 281 290 292 295 293
eNd(t) - - - - -0,1 - - 0,8 -
eSr(t) - - - - 21,3 - - 26,7 -
EREE 200,85 237,78 194,9 155,9 231,2 350,23 283,4 216,07 290,6
Eu/Eu* 0,95 0,57 0,69 0,55 0,68 0,53 0,53 0,45 0,42
Th/U 4,46 4,32 2,5 2,9 2,3 4,37 2,71 3,8 3,9
Nb/Ta 119,7 135,25 37,3 36,6 40,3 78,6 47,8 129,5 74,1
(La/Yb)N 3,82 16,2 4,8 3,8 6,3 13,7 12,3 12,0 15,4
(Sm/Yb) n 1,2 2,7 1,7 1,6 1,95 2,26 1,99 2,1 2,43
(Gd/Yb)N 1,54 1,36 1,37 1,34 1,41 1,27 0,74 0,22 1,3
TE0 0,85 1,24 0,94 0,97 1,05 0,81 0,75 1,4 0,78
Примечание. Силикатные анализы на главные компоненты, а также на элементы выполнены методом ICP-MS и ICP-AES в Лаборатории ИМГРЭ (Москва). Изотопный анализ на Ш и 8г проводился на многоколлекторном масс-спектрометре Finnigan МАТ-262 в лаборатории ГЕОХИ (Москва). N - элементы нормированы по [11]. Еи*= ^т^Оё^/2. ТЕ13 - тетрадный эффект фракционирования РЗЭ по В. Ирбер [12]. Инской вулканический центр: 1 - дацит, 2-3 - риодацит, 6-7 - риолиты; Щебнюхинский вулканический центр: 4-5 - риодациты, 8-9 - риолиты. Прочерк - анализы не проводились.
На канонических диаграммах фигуративные точки составов игнимбритов попадают в поле пералюминиевых пород (рис. 3а), а по соотношению железа и магния занимают поля и железистых, и магнезиальных разностей. При этом некоторые анализы риодацитов и рио-литов Инского ВЦ целиком попадают в магнезиальное поле, а Щебнюхинского ВЦ - и в железистое, и магнезиальное поля диаграммы (рис. 36).
Некоторые петрологические особенности генерации игнимбритов
Игнимбриты рассматриваются А.А. Маракушевым как вулканические породы, относящиеся к своеобразной серии II, фенокристаллы которой имеют оскольчатую форму, а сами породы объединяются во флюид-порфировый комплекс, подчеркивающий их активный флюидный режим, который обусловливает высокую вязкость расплава [16]. По данным [16] игнимбриты и все вулканиты серии II образуются в аэральных условиях в орогенный этап развития регионов.
Некоторые соотношения элементов позволяют реставрировать особенности формирования магматических пород. К числу таких соотношений элементов относятся La/Nb и Ce/Y. На соответствующей диаграмме расположение составов игнимбритов таково, что фигура-
тивные точки располагаются в близи трендов плавления мантии и смешения с корой, и в то же время основной тренд составов вулканитов нижнекоргонской свиты почти параллелен тренду смешения с корой (рис. 4).
Следовательно, в игнимбритах обоих вулканических центров выявляются комбинированные процессы: и плавление мантийного субстрата, и смешение с корой. Мантийный субстрат адресуется в астеносферный источник. В ультракислых разностях игнимбритов -риолитах, предполагается литосферный источник, реализуемый в результате смешения астеносферного материала с коровым.
Большое значение в понимании генезиса пород имеет источник плавления мантийного субстрата, за счет которого образуются породы. Считается, что плавление источника пород, содержащего фазы Тьобогащенных ингредиентов (рутила, ильменита), будет генерировать расплавы с высоким отношением ЫЬ/Та (>25), в то время как плавление источника с амфиболом приводит к формированию расплавов с более низким отношением ЫЬ/Та (<25) [19-20]. В игнимбритах обоих ареалов отношения ЫЬ/Та варьируют от 36,6 до 135,25 и предполагают плавление титансодержащих минералов в мантийном источнике.
3,0
О
+ 2,0 О
CNJ
03
Ji,o
: Metàlu'mi' ■ nous / ' Peraluminous ▲ ^^ ; V^— 1 ________
PeralkaJinа" 1 1
0,5 1,0 1,5
А10(ЁУаО+Ыа0+К
01
О ^0,8
6 0,6 ем Q)
^0,4
>5 §0,2
Ferroan
2,0 20)
2АЗО405
-О-ïsr
Т5-Ж
0«>
Magnesian
75'
SiO^w.%)
Ш
б
Рис. 3. Диаграммы Al2O3/(Na2O+K2O) - Al2O3/(CaO+Na2O+K2O):
а - по [14] и Fe2O3 /(Fe2O3+MgO) - SiO2; б - по [15] для игнимбритов нижнекоргонской подсвиты. Породы Инского ВЦ: 1 - дациты, 2 - риодациты, 4 - риолиты. Породы Щебнюхинского ВЦ: 3 - риодациты, 5 - риолиты.
а
На диаграмме соотношений La и № составы пород показывают значительный разброс. Игнимбриты дацитового и риодацитового составов попадают в поле астеносферного источника, или тяготеют к нему, а ультракислые разности -риолиты близки к полю литосферного источника (рис. 5).
Ключевое значение для понимания генезиса игнимбритов имеют аномально
7,2-^ 6,4 5,64,84,0 3,2 2,4 1 ,6 0,8"
высокие концентрации в них Nb (от 32,9 до 54,1 г/т). Это свидетельствует об образовании их за счет плавления высоко-Nb базальтов (NEB). Возможно, такими высоко-Nb базальтами могли быть ме-табазиты засурьинской, или метабазиты средне-кумирской свит, имеющие высокие концентрации Nb [21 -22].
Mixing with crust
Melting of mantle
• 1
2
3
♦ 4
♦ 5
т 6
2,4
4,8 7,2
9,6 Ce/Y
Рис. 4. Диаграмма соотношений La/Nb - Ce/Y по [17] для игнимбритов нижнекоргонской подсвиты.
Породы Инского ВЦ: 1 - дациты, 2 - риодациты, 4 - риолиты. Породы Щебнюхинского ВЦ: 3 - риодациты, 5 - риолиты; 6 - тренд составов игнимбритов.
140 _ La ppm
130
120 Lit
110 100 90 80 ж.
70
60
50
40 30 20 - О
10 0 1 1 1 1
10 20 30 40 50 60 О 1 2^ 3 О 4 О 5
Ast
Nb ppm
70
8 0
90
Рис. 5. Диаграмма La-Nb по [18] для игнимбритов нижнекоргонской подсвиты
Поля на диаграмме: Ast - поле лав, производных астеносферного источника, La/Nb от 0,6 до 0,9; Lit - литосферный источник, La/Nb >2. Остальные условные обозначения см. на рисунке 3.
0
Материал земной коры, который подвергался плавлению, можно определить с помощью экспериментальных диаграмм, построенных для главных компонентов составов пород (рис. 6). По большинству соотношений главных компонентов игнимбриты нижнекор-гонской подсвиты содержат материал, в котором плавились амфиболиты, грау-вакки, реже - кислые пелиты (рис. 6 а-в). По соотношениям А/СЫК - БЮ2 иг-нимбриты располагаются вблизи фане-розойских кратонных сланцев и палеозойских граувакк (рис. 6ё).
Обсуждение результатов
Таким образом, сценарий формирования игнимбритов включает в себя сложное взаимодействие мантийных и коровых процессов. Вначале глубинный
магматический очаг сформировался как результат выплавления астеносферного материала базальтоидного состава, а затем в результате частичного плавления высоко-ниобиевых базальтоидов, крайними членами дифференциации которого были кислые расплавы. Эти расплавы, взаимодействуя с нижне-коровыми образованиями, представленными амфиболитами, граувакками и кислыми пелитами (типа мусковитовых сланцев), смешивались с ними и давали материнский глубинный расплав, из которого образовались последовательные диффе-ренциаты - игнимбриты дацитового, риодацитового и риолитового составов. В ультракислых разностях игнимбритов отмечается наличие литосферного источника.
О
О
CD
О
CN +
О
CN
СС
15Г
10-
5 -
_Peraluminous leucogranites
Experimental melts felsic pelites 'metagreywqckes
25
5 10 15 20
NaO+KO+FeO+MgO+TiOfe
О
CN
< 5 0
10 15 20 25
Al2O3+FeO+MgO+TiO2
1,0
0,8 -
0,6
О
0,4 -
О
CD
Lb 0,2 О <3 0,0
Atxperiment I of amphibolites
Peraluminous metagreywacks leucogranites felsic pelites c
0 5 10 15
CaO+FeO+MgO+TiOfe
2,5
2,0 ;
О
1,5-
ClPAAS Phanerozoic) ^^
crato shales
1,0
-in-
Ж.
Paleozoic О /Л greywacks ^ 4x2
NASCOO
or
0,5-
Hb
0,0
Calc-alkaline volcanic rocks orogenic regions (Ewart, Cpx 1979; 1982) d
35 40 45 50 55 60 65 70 75 80
SiO2
О 1 ^ 2
Рис. 6. Экспериментальные диаграммы:
а, Ь, с - диаграммы композиционных экспериментальных расплавов из плавления фельзических пелитов (мусковитовых сланцев), метаграувакк и амфиболитов для игнимбритов нижнекоргонской подсвиты;
ё - диаграмма SiO2 - А/СЫК) для игнимбритов нижнекоргонской подсвиты. Тренд известково-щелочного фракционирования вулканических пород орогенных регионов - по [23-24]. А - А12О3, CNK - сумма СаО, Na2O, К2О. Остальные условные обозначения см. на рисунке 3.
По соотношениям - eSr(t) иг-
нимбриты риодацитового и риолитового состава Щебнюхинского вулканического центра располагаются вблизи тренда обогащенной мантии типа ЕМ II (рис. 7). Модельный Sm-Nd возраст протолита составил 1020 и 920 млн. лет. Такой сложный сценарий генерации игним-бритов, которые характеризуются высокой флюидной составляющей, вероятно, обусловил их способность к рудогенезу. И действительно, пространственно с
проявлениями игнимбритового вулканизма в Алтайском регионе ассоциируют месторождения и проявления железа (Коргонское месторождение) и ряд проявлений меди и золота (Банное 1, Банное 2), а также Красноярское эпитер-мальное субвулканическое золото-серебряное месторождение. В связи с тем, что в игнимбритах проявлены М- и W-тип тетрадного эффекта фракционирования РЗЭ, построена диаграмма Au -TEl,з (рис. 8).
8 6 4 2 0
-2
-4
-40
PREM HIMU aO ♦
EM II EM I
-30
-20 -10
10
20
30 40 ВSr(T)
^ 10 2
Рис. 7. Диаграмма 8Sr(t) - 8^^) для игнимбритов нижнекоргонской подсвиты Щебнюхинского вулканического центра.
Типы мантии по Зиндлеру и Харту [25]: ЕМI и ЕМII - обогащенная мантия типов I и II; РЕЕМА - примитивная мантия; ШМП - мантия с высоким изотопным уран-свинцовым отношением.
1 - риодацит, 2 - риолит.
200
1—
5 180
< 160
140
120
100
80
60
40
20
Уменьшение тетрадного эффекта ' М- типа А Содержания золота
V в изверженных породах \
: \ х / Хондриты
\ Увеличение ТЭФ РЗЭ
1111 1 V М-типа
0,3 0,4 0,5 0,6
0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2 1,3
о 1
^ 2
О 4
С> 5
1,4 1,5 ТЕ1,з
Рис. 8. Диаграмма Au-TE1,3 по [26] для игнимбритов нижнекоргонской подсвиты.
Желтое поле - концентрации золота в изверженных породах по [27]; содержания золота в хондритах по [28].
Условные обозначения - на рисунке 3.
0
На графике видно, что уменьшение величины ТЭФ РЗЭ W-типа влечет за собой резкое увеличение концентраций золота в игнимбритах, а увеличение ТЭФ РЗЭ М-типа - слабое увеличение концентраций золота. Из этого следует сделать вывод, что наиболее благоприятные условия для переноса золота и его отложения создавали флюиды с такими летучими компонентами, как СО2 и Н2О, которые и обеспечивают проявление ТЭФ РЗЭ W-типа.
Заключение
Игнимбриты нижнекоргонской под-свиты по составу относятся к дацитам, риодацитам и риолитам. По сумме петрографических и петро-геохимических признаков они являются лавовыми образованиями, формировавшимися по сложному сценарию. Мантийная составляющая их находилась в астеносфере. Источник расплавов близок к обогащенной мантии типа ЕМ II. Глубин-
Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ и Министерства образования и науки Алтайского края «Петрология магматизма и генезис оруденения Коргоно-Красноярского рудного района Алтайского края» (номер проекта: 18-45-220022, код и название конкурса: р_а, Конкурс проектов 2018 года фундаментальных научных исследований, проводимый ФГБУ «Российский фонд фундаментальных исследований» совместно с субъектами Российской Федерации).
Список литературы
1. Леонов В.Л., Гриб Е.Н. Структурные позиции и вулканизм четвертичных кальдер Камчатки. - Владивосток: Дальнаука, 2004. - 189 с.
2. Гребенников А.В., Щека С.А., Карабцов А.А. Силикатно-металлические сферу-лы и проблема механизма игнимбритовых извержений (на примере Якутинской вулка-но-тектонической структуры) // Вулканология и сейсмология. - 2012. - № 4. - С. 3-22.
3. Daubeny C. A description of active and extinct volcanos: with remarks on their origin, their chemical phenomena, and the character of their products, as determined by the condition of the earth during the period of their formation: being the substance of some lectures delivered before the University of Oxford, with much additional matter. - London, 1826. - 466 p.
4. Dell'Erba L. Considerazioni siilla genesi del piperno. Atti R. Acad. Sci. lis. e mat. Na-poli, 1892. - V. 5. - Ser. 2. - № 3. - 18-29.
5. Ритман А. Вулканы и их деятельность. - М.: Мир, 1964. - 437 с.
6. Заварицкий А.Н. Игнимбриты Армении // Изв. АН СССР. Сер. геол. - 1947. -№ 3. - С. 3-18.
7. Marshall P. Acid rocks of Taupo-Rotorua volcanic district // Trans. Roy. Soc. N. Z. -1935. - V. 64. - Pt. 3. - P. 81-131.
8. Маракушев А.А. Петрогенезис и рудообразование (геохимические аспекты). -М.: Наука, 1979. - 264 с.
ный очаг испытывал мантийно-коровое взаимодействие и процессы смешения с нижнекоровыми источниками (амфиболиты, граувакки, пелитовые сланцы). Важная диагностическая роль принадлежит процессам ассимиляции материала высоко-ЫЬ базальтоидного источника (предположительно метабазальтоиды средне-кумирской толщи), что отразилось на высоких концентрациях ниобия во всех разностях игнимбритов.
Глубинный магматический очаг характеризовался большой насыщенностью флюидами сложного состава, что приводило к взрывным процессам и образованию кальдерных построек. С другой стороны, флюидный режим обеспечивал генерацию оруденения железа, меди, золота. Для золота важнейшее значение в переносе и отложении имели такие летучие компоненты во флюидах, как СО2 и Н2О.
9. Steiner A. Origin of ignimbrite of the North Island, New Zealand; a new-petrogenetic concept // N. Z. Geol. Surv. Bull. - 1960. - 68 р.
10.Шокальский С.П., Бабин Г.А., Владимиров А.Г., Борисов С.М. и др. Корреляция магматических и метаморфических комплексов западной части Алтае-Саянской складчатой области. - Новосибирск: Изд-во СО РАН, филиал «Гео», 2000. - 187 с.
11.Anders E., Grevesse N. Abundances of the elements: meteoric and solar // Geochim. Cosmochim. Acta. - 1989. - V. 53. - P. 197-214.
12.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. Cosmochim. Acta. -1999. - V.63. - № 3/4. - P. 489-508.
13. Петрографический кодекс России. Магматические, метаморфические, метасома-тические, импактные образования. - СПб: Изд-во ВСЕГЕИ, 2009. - 200 с.
14.Maniar P.D., Piccoli P.M. Tectonic discrimination of granitoids // Geological Soc. America Bulletin. - 1989. - V.101. - P. 635-643.
15.Villaseca C., Barbero L., Herreros V. A re-examination of the typology of peraluminous granite types in intracontinental orogenic belts // Trans. of Royal Soc. of Edinburg Earth Science. - 1998. - V. 89. - P. 113-119.
16.Маракушев А.А. Петрогенезис. - М.: Недра, 1988. - 293 с.
17.Barbarin B. A Review of the relationships between granitoid types, their origins and their geodynamic environments // Lithos. - 1999. - V. 46. - Issue 3. - Рp. 605-626.
18.DePaolo D.J., Daley E.E. Neodymium isotopes in basalts of the southwest basin and range and lithospheric thinning during continental extension // Chem. Geol. - 2000. - V. 169. - Is. 1-2. - P. 157-185.
19.Foley S.F., Tiepolo M., Vannucci R. Growth of early continental crust controlled by melting of amphibolite in subduction zones // Nature. - 2002. - V. 417. - P. 837-840.
20.Hoffmann J.E., Munker C., N^raa T., Rosing M.T., Herwartz D., Garbe-Schonberg D., Svahnberg H. Mechanisms of Archean crust formation inferred from high-precision HFSE systematics in TTGs // Geochimica et Cosmochimica Acta. - 2011. - V. 75. - P. 4157-4178.
21. Гусев А.И. Петрология и геодинамическая обстановка генерации метабазальтов засурьинской свиты Горного Алтая // Успехи современного естествознания. - 2014. -№ 7. - С. 64-70.
22.Гусев А.И. Геохимия и петрология метабазальтов средне-кумирской толщи Горного Алтая // Успехи современного естествознания. - 2014. - №7. - С. 70-75.
23.Ewart A. A review of the mineralogy and chemistry of Tertiary - Recent dacitic, latit-ic, rhyolitic and related salic rocks // Trondjemites, Dacites and Related Rocks. - Amsterdam, 1979. - P. 13-121.
24.Ewart A. The mineralogy and petrology of Tertiary - Recent orogenic volcanic rocks: with special reference to the andesitic-basaltic compositional range // Andesites: Orogenic Andesites and Related Rocks. - Chichester, 1982. - P. 25-95.
25.Zindler A., Hart S.R. Chemical geodynamics // Ann. Rev. Earth Planet. Sci. 1986. -V.14. - P. 493-571.
26.Гусев А.И., Табакаева Е.М. Магматизм и эпитермальное Ag-Au оруденение Красноярского рудного поля Горного Алтая // Изв. Томского политехнического университета. - 2019. - Т. 330. - № 1. - С. 26-38.
27. Виноградов А.П. Среднее содержание химических элементов в горных породах // Геохимия. - 1962. - № 7. - С. 555-571.
28.Wasson J.T., Kallemeyn G.W. The Solar System: chemistry as a key to its origin -Compositions of chondrites // Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical & Engineering Sciences. - 1988. - V. 325. - № 1587. - P. 535-544.
H3eecmun AO PW. 2019. № 3 (54)
References
1. Leonov V.L., Grib Ye.N. Strukturnye pozitsii i vulkanizm chetvertichnykh kalder Kamchatki. - Vladivostok: Dalnauka, 2004. - 189 s.
2. Grebennikov A.V., Shcheka S.A., Karabtsov A.A. Silikatno-metallicheskiye sferuly i problema mekhanizma ignimbritovykh izverzheny (na primere Yakutinskoy vulkano-tektonicheskoy struktury) // Vulkanologiya i seysmologiya. - 2012. - № 4. - S. 3-22.
3. Daubeny C. A description of active and extinct volcanos: with remarks on their origin, their chemical phenomena, and the character of their products, as determined by the condition of the earth during the period of their formation: being the substance of some lectures delivered before the University of Oxford, with much additional matter. - London, 1826. - 466 p.
4. Dell'Erba L. Considerazioni siilla genesi del piperno. Atti R. Acad. Sci. lis. e mat. Na-poli, 1892. - V. 5. - Ser. 2. - № 3. - 18-29.
5. Ritman A. Vulkany i ikh deyatelnost. - M.: Mir, 1964. - 437 s.
6. Zavaritsky A.N. Ignimbrity Armenii // Izv. AN SSSR. Ser. geol. - 1947. - № 3. - S. 3-18.
7. Marshall P. Acid rocks of Taupo-Rotorua volcanic district // Trans. Roy. Soc. N. Z. -1935. - V. 64. - Pt. 3. - P. 81-131.
8. Marakushev A.A. Petrogenezis i rudoobrazovaniye (geokhimicheskiye aspekty). - M.: Nauka, 1979. - 264 s.
9. Steiner A. Origin of ignimbrite of the North Island, New Zealand; a new-petrogenetic concept // N. Z. Geol. Surv. Bull. - 1960. - 68 p.
10.Shokalsky S.P., Babin G.A., Vladimirov A.G., Borisov S.M. i dr. Korrelyatsiya mag-maticheskikh i metamorficheskikh kompleksov zapadnoy chasti Altaye-Sayanskoy skladcha-toy oblasti. - Novosibirsk: Izd-vo SO RAN, filial «Geo», 2000. - 187 s.
11.Anders E., Grevesse N. Abundances of the elements: meteoric and solar // Geochim. Cosmochim. Acta. - 1989. - V. 53. - P. 197-214.
12.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. Cosmochim. Acta. -1999. - V.63. - № 3/4. - P. 489-508.
13.Petrografichesky kodeks Rossii. Magmaticheskiye, metamorficheskiye, metasomat-icheskiye, impaktnye obrazovaniya. - SPb: Izd-vo VSEGEI, 2009. - 200 s.
14.Maniar P.D., Piccoli P.M. Tectonic discrimination of granitoids // Geological Soc. America Bulletin. - 1989. - V.101. - P. 635-643.
15.Villaseca C., Barbero L., Herreros V. A re-examination of the typology of peraluminous granite types in intracontinental orogenic belts // Trans. of Royal Soc. of Edinburg Earth Science. - 1998. - V. 89. - P. 113-119.
16.Marakushev A.A. Petrogenezis. - M.: Nedra, 1988. - 293 s.
17. Barbarin B. A Review of the relationships between granitoid types, their origins and their geodynamic environments // Lithos. - 1999. - V. 46. - Issue 3. - Pp. 605-626.
18.DePaolo D.J., Daley E.E. Neodymium isotopes in basalts of the southwest basin and range and lithospheric thinning during continental extension // Chem. Geol. - 2000. - V. 169.
- Is. 1-2. - P. 157-185.
19.Foley S.F., Tiepolo M., Vannucci R. Growth of early continental crust controlled by melting of amphibolite in subduction zones // Nature. - 2002. - V. 417. - P. 837-840.
20.Hoffmann J.E., Munker C., N^raa T., Rosing M.T., Herwartz D., Garbe-Schonberg D., Svahnberg H. Mechanisms of Archean crust formation inferred from high-precision HFSE systematics in TTGs // Geochimica et Cosmochimica Acta. - 2011. - V. 75. - P. 4157-4178.
21.Gusev A.I. Petrologiya i geodinamicheskaya obstanovka generatsii metabazaltov zasuryinskoy svity Gornogo Altaya // Uspekhi sovremennogo estestvoznaniya. - 2014. - № 7.
- S. 64-70.
22.Gusev A.I. Geokhimiya i petrologiya metabazaltov sredne-kumirskoy tolshchi Gor-nogo Altaya // Uspekhi sovremennogo estestvoznaniya. - 2014. - №7. - S. 70-75.
23.Ewart A. A review of the mineralogy and chemistry of Tertiary - Recent dacitic, latit-ic, rhyolitic and related salic rocks // Trondjemites, Dacites and Related Rocks. - Amsterdam, 1979. - P. 13-121.
24.Ewart A. The mineralogy and petrology of Tertiary - Recent orogenic volcanic rocks: with special reference to the andesitic-basaltic compositional range // Andesites: Orogenic Andesites and Related Rocks. - Chichester, 1982. - P. 25-95.
25. Zindler A., Hart S.R. Chemical geodynamics // Ann. Rev. Earth Planet. Sci. 1986. -V.14. - P. 493-571.
26.Gusev A.I., Tabakayeva Ye.M. Magmatizm i epitermalnoye Ag-Au orudeneniye Krasnoyarskogo rudnogo polya Gornogo Altaya // Izv. Tomskogo politekhnicheskogo univer-siteta. - 2019. - T. 330. - № 1. - S. 26-38.
27.Vinogradov A.P. Sredneye soderzhaniye khimicheskikh elementov v gornykh porodakh // Geokhimiya. - 1962. - № 7. - S. 555-571.
28.Wasson J.T., Kallemeyn G.W. The Solar System: chemistry as a key to its origin -Compositions of chondrites // Philosophical Transactions of the Royal Society A: Mathematical, Physical & Engineering Sciences. - 1988. - V. 325. - № 1587. - P. 535-544.
PETROLOGY AND GEOCHEMISTRY OF IGNIMBRITES OF THE KORGON SUITE OF ALTAI
A.I. Gusev, E.M. Tabakaeva
The Shukshin Altai State Humane-Pedagogical University, Biisk E-mail: anzerg@mail.ru, tabakaeva16@mail.ru
The data on the composition andpetrological features of the generation of ignimbrites of the lower Korgon subsuite of the Korgon formation (D1krg1) are given. The composition of ignimbrites belongs to dacites, rhyodacites, and rhyolites, which form two volcanic centers: Inskoy and Shchebnyukhinsky, which are associated with calderas. They are characterized by high sum of REE, ranging from 155,9 to 350,23 g/t, and negative europium anomaly (from 0,42 to 0,95). Ignimbrites belong to peraluminium series with variable values of mafic index and magnesium number. They were generated according to a complex scenario: melting of a mantle source (asthenospheric), mixing with lower crustal material (amphibolites, greywacke, acidic pelitic slates). The high concentration of Nb, ratio Nb/Ta, ranging from 36,6 to 135,25, suggest melting titanium-bearing minerals of mantle source, participation of the source of NEB-basaltoids. Ratio of eNd(t) and eSr(t) in rocks is near to source of enriched mantle type II. The high fluid saturation of the melts predetermined their metallogenic profile, including the mineralization of iron, copper and gold. M- and W-type tetrad effects of rare-earth elements fractionation are manifested in rocks. The major importance for gold ore mineralization had been volatile components such as C02 and H20, that provided of manifestation of TEF REE W-type and gold transfer in fluids.
Keywords: ignimbrites, dacites, rhyodacites, rhyolites, NEB-basalts, melting of mantle source, mixing with crust material, isotopes of Sr, Nd.
Received July 12, 2019
