CC BY
0
Раздел 2 Section 2
ГЕОЛОГИЯ
GEOLOGY
УДК 553.3/4:553.2:550.4
ПЕТРОЛОГИЯ, ПЕТРО-ГЕОХИМИЯ И РУДОНОСНОСТЬ ТИМОФЕЕВСКОГО ШТОКА ГОРНОГО АЛТАЯ
А.И. Гусев1, Н И. Гусев2
'Алтайский государственный гуманитарно-педагогическийуниеерситет им. В.М.Шукшина, г. Бийск, 2ФГУП «Всероссийский геологический исследовательский институт им.А.П. Карпинского»,
Санкт-Петербург,
E-mail: anzerg@mail.ru, Nicolay Gusev @mail.ru
В статье приведены новые данные по геологическому строению, оруденению, составу, петрологии, возрасту и петро-геохимии Тимофеевского штока Горного Алтая. Абсолютный возраст габброидов ранней фазы внедрения штока определён в 400 млн. лет, что соответствует раннему девону. Nd-моделъный возраст протолита при плавлении габброидов составляет 893 млн. лет, что характерно для транзитной зоны от средне-палеозойской консолидации к Алтае-Монголъскому террейну. Вмещающие породы Тимофеевского штока предположительно имеют средне-ордовикский возраст по аналогии с вулканогенно-осадочным разрезом, инъецированным близ расположенным Владимировским силлом. По химизму породы Тимофеевского штока относятся к известково-щелочной и шошонитовой сериям. Геодинамический аспект магмогенерации интерпретируется смешением щелочных океанических базальтов плюмовой обстановки и нормальных океанических базальтов срединно-океанических хребтов, имевших место в эволюции Палеоазиатского океана в раннем палеозое. Самарий-неодимовые изотопные метки габброидов указывают на близость их значений к хондритовым метеоритам. Соотношение изотопов неодима с возрастом габбро указывают на то, что под Коргонским прогибом враннем палеозое существовала изотопно отличающаяся земная кора, близкая к деплетированной мантии. Пространственно и парагенетически с Тимофеевским штоком связано формирование одноименного скарново-железорудного месторождения и вновь выявленных рудопроявлений скарново-железорудного Южного и порфирово-железорудного Водораздельного, характеризующихся повышенными концентрациями золота и скандия.
Ключевые слова: Горный Алтай; Коргонский прогиб; Тимофеевский шток; габбро; монцогаббро; сиенит; кварцевый сиенит; скарны; порфировые железные руды; золото; скандий.
DOI: 10.24412/2410-1192-2023-17002
Датапоступления: 29.05.2023. Принятакпечати: 14.06.2023
Информация по петрологии и геохимии вулканогенных разрезов и интрузивных пород имеет главнейшее значение в геологии складчатых регионов, петрогенезиса пород, геодинамических обстановок их формирования, а также поисков полезных ископаемых [Маа е! а1., 2018; Папа е! а1. 2018; ОаугушИкта е! а1., 2019]. Это особенно важно для Алтайского региона, где имеются уникальные, крупные, средние и мелкие по запасам месторождения различных металлов, многие из которых отнесены к стратегическому сырью России. В последние годы (2019-2022) в процессе проведения экспедиций РГО (Барнаульского и Бийского отделений) получены новые данные по геологии и полезным ископаемым Рудного и Горного Алтая [Гусев, Гусев, 2020а, б, 2021]. В этих же экспедициях проводились и отборы проб для определения абсолютного возраста, химического состава породных типов, в том числе и в породах Коргонского прогиба Алтая. Указанные работы сопровождались и поисками проявлений полезных ископаемых.
В северном обрамлении Коргонского прогиба при выполнении ГДП-200 [Уваров и др., 1999] выделено несколько штоков габброидов и диоритов, отнесённых к майорскому комплексу (Владимировский, Тимофеевский, Кириловский, Еловский и другие) с выделением Владимировского ареала [Шокальский и др., 2000]. С некоторыми из них связаны специфические типы оруденения: скарновые кобальтовое и железорудное, а также некоторые жильные гидротермальные проявления свинцово-цинкового, золотого, уран-молибденового
и редкометалльно-редкоземельного составов. К этой же полосе приурочен и Кумирский шток с одноименным скандий-уран-редкоземельным месторождением мирового класса по запасам стратегических металлов. Специфический магматизм и набор различных типов эндогенного оруденения указанной полосы являются аномальными для всего Коргонского прогиба, что требует пересмотра сложившихся представлений на металлогению не только указанного района, но и всего Горного Алтая, так как следует выделять ранне-палеозойскую металлогеническую эпоху, которая пока отсутствует в минерагенической схеме Алтая.
При проведении студенческих практик (2008-2014 годы) и экспедиций членов Русского географического общества «Коргон-2020», «Коргон-2021» и «Коргон-2022» в этом районе установлено, что визуально габброиды и диориты, а также ассоциации дифференциатов и дайковых образований и связанных с ними типов оруденения, не укладывались в понимание типоморфных разностей майорского комплекса в петротипе и его металлогении. Для района Владимировского силла установлено, что вмещающие породы, ранее относившиеся к коргонской свите раннего-среднего девона, имеют ордовикский возраст, а дериваты самого интрузива датированы поздним ордовиком (конкордантный возраст 458.8±5.7 Ма). С Владимировским силлом связано и впервые открытое скарновое флюорит-редкоземельное Сергеевское проявление [Гусев, 2020]. В этой связи стало весьма актуальным - более
детальное изучение вещественного состава близко расположенного Тимофеевского интрузивного массива и определение его возраста, геохимических и петрологических особенностей.
Цель настоящего исследования -детальное изучение вещественного состава Тимофеевского массива, определение и уточнение его возраста, петрологии, геохимии и связанного с ним оруденения.
Аналитические методы исследования
ГСР-МБ анализ проведен в ЦЛ ФГУП «ВСЕГЕИ»; определения редких элементов в горных породах выполнены эмиссионной спектрометрией с индуктивно-связанной плазмой на спектрометре «ОРТ1МА-4300», для Си, Ъъ, РЬ, Ы - методом КР-АЕБ (г. Санкт-Петербург) и Лаборатории ИМГРЭ (г. Москва). При выборе в цирконах участков для анализа использовались оптические и катодолюминесцентные наблюдения. Ц-РЬ отношения были нормированы на значение 0.0668 по соответствующему стандарту «Тетога». Погрешность измерений единичных анализов в пределах для расчетных конкордантных возрастов и их пересечений с конкордией - 2в. Графики строились с использованием программы КОРЬОТ/ЕХ.; масс-спектрометрическое определение изотопного состава Бт-Кё -в Центре изотопных исследований 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 и петро-геохимические особенности магматических пород Тимофеевского штока и новой интерпретации истории развития региона.
Геологическое строениеучастка
Тимофеевское месторождение расположено на границе Алтайского края и Республики Алтай, на водоразделе ручьев Тимофеева и Потапова, правых притоков р. Кума (система р. Чарыш). Открыто в 1955 г. партией № 88 Березовской экспедиции. Поисково-оценочные работы выполнены в 1956 г. Казинихинской ГРП Северо-Алтайской ГРЭ. До 1975 г. проводились только геофизические и тематические исследования различных масштабов. В 1975-1976 гг. на месторождении и в его районе проведены поиски масштаба 1:10000-1:25000 Тимофе-евской партией Северо-Алтайской ГРЭ с оценкой рудных линз на поверхности (A.A. Мацулевич, Т.Н. Подкорытова, В.И. Кац,Ю.В. Робертус). В 1980-1983 гг. оценка месторождения выполнена на глубину штольнями и скважинами подземного бурения: сечение выработок 6.4 кв.м, диаметр бурения 36-76 мм, выход керна по руде - 79.5%. Всего пробурено 26 скважин глубиной до 121 м.
Месторождение расположено на стыке двух крупных региональных зон - Коргонской и Ануйской, в краевой части Коргонского прогиба. Рудная зона приурочена к экзоконтактовой зоне Тимофеевского интрузивного массива и размещена среди пироксен-амфиболовых скарнов, развитых по
осадочно-вулканогенным образованиям, представленным базальтовыми и анде-зитовыми порфиритами, фельзитами, туфами, песчаниками и линзой доломитов протяжённостью более 1 км при максимальной мощности до 200 м. Указанные породы участвуют в строении северного крыла Казихинской антиклинали. Установлено крутое (72-75°) моноклинальное падение толщи на север и СВ. В экзоконтак-товой полосе Тимофеевского штока породы подверглись слабому ороговикованию, окварцеванию и интенсивному скар-нированию. Карбонатные породы, на поверхности слагающие линзы протяженностью 200-600 м и мощностью 30-140 м, на горизонте штольни объединяются в единую зону. Скарны развиваются, в основном, по диоритовым порфиритам, и в меньшей степени - по доломитам и из-вестковистым песчаникам. По вулканитам образуются скарны пироксеновые и реже, гранат-пироксеновые; по карбонатным породам - гранат-пироксеновые с флогопитом и форстеритом.
Рудная зона месторождения находится в области развития глубинного Чарышско-Теректинского разлома. В наземном магнитном поле Тимофеевское месторождение четко фиксируется в виде узкой, линейно-вытянутой аномальной зоны длиной около 1000 м со значением до + 50000 гамм. Рудная зона имеет субширотное простирание и падение на С-СВ согласно рудовмещающей толще. На поверхности выделены Главное рудное тело и 10 мелких линз. Главное тело имеет протяженность 350 м (на горизонте штольни - 360 м) и мощность 20-45 м (2-10 м). Форма тел
линзовидная и линзовидно-пластовая. Установлена протяженность Главного рудного тела по падению в 250-275 м. Пологое (30°) тектоническое нарушение срезает рудное тело ниже горизонта штольни. Мелкие линзы прослеживаются по падению на 50-70 м.
Железные руды преобладают двух типов: амфибол-пироксен-магнетитовый (основной) и собственно магнетитовый. Структура тонко-мелкозернистая, текстура массивная, реже - пятнистая. Магнетит распределен в руде в виде гнезд, пятен и вкрапленности. Среднее содержание железа до 37.1%. Средний химический состав руды (в %): валовое железо 45.8, Si02- 17.08, А1203- 2.83, СаО - 5.29, MgO - 6.71, Na20 + К20 - 0.93, S - 14, Р205 - 5.29. Примеси (%): Ti02 -0.32; МпО - 0.2; Со - 0.008; Zn - 0.018; Pb - 0.001; Cr203 - 0.016. Сульфиды развиты широко и представлены пиритом, очень редко пирротином, халькопиритом, сфалеритом, арсенопиритом. На руды наложены уранинит, сопутствующие ему сульфиды и алланит, образующие гнезда и линзы от 0.2 до 3 м в поперечнике. Содержание U - 0.001-0.095%; Th - 0.0030.01%; Mo - 0.001-0.004%; Pb - 0.010.1%; отмечены повышенные концентрации Sc - 30-52 г/т. Запасы железной руды категории С2 составляют 10616.3 тыс. тонн, а прогнозные ресурсы категории Pj оценены в 2 млн. тонн.
В 2021 и 2022 годах по южной периферии Тимофеевского штока выявлены 2 проявления: скарново-железоруд-ное Южное и порфирово-железорудное Водораздельное.
Южное скарново-железорудное проявление расположено на водораздельном хребте между рекой Кумой и Тимофеевым ручьём. Оно локализовано на контакте монцо-габбро и андезибазальтов, сложено скарнами амфибол-пироксеновыми с редкой вкрапленностью граната и эпидота. Простирание зоны субширотное. На скарны наложены магнетит с редкими апатитом и гематитом в виде линз и гнёзд размерами от 1.5 хЗ до 7*15 см, а также более поздние кварц-карбонат-сульфидные прожилки с пиритом, пирротином, арсено-пиритом в виде мелких выделений размерами - 1-3 мм. Ширина зоны оруденения более 20 м., протяжённость более 120 м. Содержания железа по штуфным пробам варьируют от 15 до 36%. Кроме железа в рудах присутствуют (г/т): Бс (от 15 до 44), Аи (от 0.1 до 3.5).
Водораздельное порфирово-железо-рудное проявление расположено на водоразделе реки Кумы и ручья Потапова. Рудопроявление представлено прожилково-вкрапленными рудами гематита и магнетита среди окварцованных монцогаббро. Прожилки кварца с сидеритом содержат вкрапленность магнетита, пирита, пирротина, апатита. Видимая мощность зоны боле 30 м и протяжённость до 60 м. Концентрации элементов по штуфным пробам варьируют: железа - от 12 до 28%, фосфора - от 1 до 3%. Присутствуют также (г/т): Бс (от 13 до 40), Аи (от 0.1 до 2.3).
Тимофеевский шток сложен породами 3 фаз внедрения: 1 - габбро, 2 - монцогаббро, габбро-монцонитами и 3 - монцодиори-тами. Дериваты ранней фазы тяготеют
к контактовой части, а более поздние
- локализуются в центре штока. Такой характер зональности свидетельствует о том, что дифференциация глубинного очага происходила сравнительно быстро, в результате чего ранние фазы не успевали закристаллизоваться и легко прорывались последующими. Такой сценарий приводит к формированию прямой интрузивной зональности [Ущпегеззе, 1998].
Петрография пород Тимофеевского штока
Ниже приведена петрографическая характеристика пород.
Габбро 1 фазы внедрения (шлифы Т-2, Т-7). Окраска пород от тёмно-зелёной до зеленовато-серой. Структура офитовая (рис. 1), текстура массивная. Порода средне-крупнокристаллическая. Состав (%): плагиоклаз - 62-70, ортопироксен
- 12, клинопироксен - 3, оливин - 2, роговая обманка - 8, эпидот - 5, актинолит
- 2. Акцессории включают магнетит, титаномагнетит, апатит, лейкоксен. Ортопироксен (гиперстен) наблюдается в виде неправильных зёрен и замещается роговой обманкой и эпидотом. Клинопироксен представлен авгитом, слегка окрашен в буроватый цвет, нередко замещается актинолитом и эпидотом. Оливин образует овально-округлые выделения в виде мелких агрегатов. Некоторые такие агрегаты дают срастания с рудными минералами (титаномагнетитом и магнетитом). Плагиоклаз представлен 2 генерациями. Плагиоклаз 1 - битовнит (№ 72-75) выделяется в виде крупных кристаллов таблитчатой формы, иногда сильно соссюритизирован.
Рис. 1. Микро-фото габбро первой фазы внедрения. Николи Fig. 1. Micro-photo of gabbro first phase of in'ection. Niçois x
Плагиоклаз 2 генерации (лабрадор № 5659) таблитчатой и призматической форм, местами нацело соссюритизирован и замещён хлоритом.
Монцогаббро роговообманковое второй фазы внедрения (шлиф Т-1). Окраска пород от серо-зелёной до серой с розоватым оттенком.
Структура гипидиморфно-зернистая, местами монцонитовая (рис. 2), текстура массивная. Состав (%): плагиоклаз (50),
роговая обманка (30), биотит (6), эпидот (5), актинолит (3), калиевый полевой шпат (2), хлорит (2). Акцессории представлены: сфеном (1), магнетитом (1), пиритом (1), апатитом (0.5). Плагиоклаз образует 2 генерации. Плагиоклаз 1 генерации встречается в виде призматических вростков в роговой обманке и определён как (лабрадор 66-битовнит 72). Ранняя генерация более идиоморфна по отношению к роговой обманке.
Рис. 2. Микро-фото монцогаббро. Николи Fig. 2. Micro-photo of monzogabbro. Niçois :
Плагиоклаз второй генерации
распространён в основной ткани породы и представлен призматическими выделениями Лабрадора с варьирующим составом: с колебаниями анортитовой молекулы от 62 до 68. Поздний плагиоклаз нередко зональный с ядром, представленным Лабрадором, а по периферии сложен альбитом в виде тонкой каёмки. Роговая обманка по оптическим показате-лям близка к обыкновенной роговой обманке и распространена в породе неравномерно: то в виде отдельных кристаллов, то формирует гломеро-порфировые скопления размерами до 0.5-1 см в поперечнике. Биотит встречается в виде мелких чешуек в срастании с роговой обманкой по периферии зёрен последней. Калиевый полевой шпат представлен ортоклазом, выделяющимся в интерстициях плагиоклаза в виде мелких ксеноморфных образований.
Местами порода интенсивно изменена с образованием двух групп типов изменений. В первом случае роговая обманка замещается актинолитом и эпидотом, а во втором - хлоритом и эпидотом.
Сиениты и кварцевые сиениты 3 фазы внедрения встречаются среди габброидов в центральной части Тимофеевского штока в виде небольших тел овальной формы размерами 10-15 на 50-65 м. Контакты с габброидами секущие. Иногда в приконтактовой части наблюдаются ксенолиты габброидов ранних фаз внедрения. Это зеленовато-тёмно-серые с розоватым оттенком породы средне-кристаллические, гипидиоморфно-зер-нистой микроструктуры. Состав (%):
плагиоклаз (Ап) с номерами от 32 до 4465, моноклинный пироксен (авгит) - 17, калиевый полевой шпат - 12-16, эпидот - 3-5. Спектр акцессорных минералов -апатит, магнетит, титаномагнетит, циркон, лейкоксен, пирит, пирротин. Пироксен изредка замещается эпидотом.
Петрохимические особенности интрузивных пород
Химический состав пород Тимофеевского штока и вмещающих ороговикованных туфов отражён в табл. 1.
Интрузивные породы штока по химизму принадлежат натровой серии. В них слабо отрицательная аномалия по европию (Ей/ Ей* 0.42-0.96) и сравнительно умеренные показатели фракционирования РЗЭ ((LaYb)N варьируют от 3.1 до 4.6). В кварцевых сиенитах проявлен тетрадный эффект фракционирования РЗЭ М-типа (ТЕ13 1.49-1.54), свидетельствующий о весьма высокой активности фтор-комплексов в магмато-генных флюидах, игравших значительную роль в переносе металлов.
На TAC диаграмме породные типы располагаются в полях габбро, монцогаб-бро и сиенитов (рис. 3).
На петрохимической диаграмме К20 -Na20 породные типы штока локализуются в известково-щелочной и шошонитовой сериях (рис. 4), что весьма схоже с положением пород на такой же диаграмме для Владимировского штока.
По соотношениям Zr/Y-Nb/Y породные типы локализуются вблизи линии смешения плюмовых (OIB) и N-MORB базальтов срединно-океанических хребтов (рис. 5).
Таблица 1
Химический состав породных типов Тимофеевского штока (оксиды в %, элементы в г/т)
Table 1
Chemical composition of rock types of Timofeev stock (oxides in %, elements in ppm)
Компоненты 1 2 3 4 5 6* 7* 8*
Si02 48.8 52.2 51.1 52.0 53.8 54.1 59.4 62.8
Ti02 1.35 1.05 1.31 1.06 0.29 0.74 0.95 0.65
AiA 18.0 17.6 17.9 17.1 6.53 15.2 18.4 16.2
F^A 2.52 1.75 2.84 3.7 0.59 1.9 5.03 3.4
FeO 6.58 5.99 5.76 5.08 4.64 7.63 3.22 3.1
MnO 0.19 0.16 0.13 0.18 0.2 0.32 0.06 0.03
MgO 7.49 6.2 6.07 6.26 12.0 4.94 1.42 0.77
CaO 6.96 7.72 6.56 5.74 14.8 5.2 2.84 2.85
Na20 2.8 3.28 4.08 3.31 0.6 5.1 7.54 8.41
K20 1.9 2.35 1.26 2.79 2.33 1.5 0.19 0.29
P2O5 0.27 0.18 0.21 0.21 0.068 0.21 0.41 0.19
П.п.п. 2.36 1.49 2.65 2.01 3.88 3.1 0.6 0.3
I 100.0 101.0 101.0 100.0 100.0 99.94 100.06 99.99
V 229 268 207 232 83.9 137.1 130 120
Cr 176 98.7 110 122 60.4 8.8 8.2 5.5
Co 33.5 27.2 29.6 33.8 12.1 14.8 14.1 9.4
Ni 67.9 24.2 42.2 45.8 20.7 8.3 8.1 5.1
Cu 38.2 18.9 6.07 33.4 4.19 7.2 7.5 7.3
Zn 58.4 63.2 43.4 73.3 97.4 14.3 14.1 12.5
Rb 53.7 60.2 30.4 95 50.1 6.2 7.0 10.0
Sr 346 522 258 415 57.9 243 245 210
Nb 6.2 4.53 4.86 8.05 3.96 11.7 12.0 11.8
Cs 0.64 0.35 0.41 0.65 0.4 0.21 0.3 0.4
Ba 603 673 293 415 856 95 100 98
Pb 2.76 6.43 2.34 5.03 1.93 1.9 2.2 2.5
Th 3.76 4.56 2.67 3.84 2.21 5.2 4.8 5.7
La 16.3 14.6 14.0 17.4 5.59 27.4 27.2 28.2
Ce 41.7 33.6 33.6 39.1 14.6 72.2 71.8 72.4
Pr 6.02 4.56 4.47 5.2 2.49 10.8 10.6 11.8
Nd 25.1 16.8 18.8 22 10.5 56 55 58.2
Sm 6.78 4.64 4.81 4.85 3.58 13.5 13.3 14.5
Eu 1.7 1.28 1.4 1.54 0.62 2.54 2.5 2.0
Gd 6.29 4.4 4.99 4.79 2.66 13.8 13.7 14.1
Tb 0.83 0.65 0.7 0.82 0.4 2.22 9.3 10.0
Dy 5.11 4.04 4.17 4.93 2.16 13.1 13.0 13.2
Ho 1.01 0.94 0.93 1.2 0.54 2.69 2.7 2.9
Er 2.86 1.98 2.46 2.58 1.34 7.9 8.0 7.5
Tm 0.4 0.3 0.41 0.41 0.25 0.98 0.96 0.8
Yb 2.78 2.15 2.2 3.0 1.43 5.95 5.9 4.5
Lu 0.49 0.31 0.39 0.44 0.23 0.77 0.72 0.6
Y 29.7 23.8 25.7 30.3 16.8 70.9 69.5 63.2
Компоненты 1 2 3 4 5 6* 7* 8*
Ga 20.2 18.4 17.6 18.0 8.71 18.9 19.0 19.5
Zr 154 95 149 43.2 71.6 158 155 170
Sc 24.1 36.4 22.7 24.7 10.3 19.8 19.5 12.5
Hf 3.7 2.54 3.84 1.6 1.85 4.36 4.2 4.0
Та 0.36 0.22 0.3 0.52 0.29 0.69 0.7 0.6
Mo 0.69 0.85 1.04 0.84 1.14 0.6 0.5 0.65
Be 2.06 1.82 1.71 2.25 2.77 3.66 3.5 3.6
W 0.83 2.19 0.81 0.74 <0.5 <0.5 0.5 0.6
U 0.81 1.37 1.21 0.72 11.09 2.2 2.1 2.5
Li 10.9 10.4 12.1 13.7 16.7 3.3 3.5 3.8
Ag 0.039 0.053 0.035 0.039 0.011 - - -
Bi <0.1 0.12 <0.1 0.2 0.16 -- - -
XREE 147.07 114.05 119.03 138.56 63.19 300.75 304.18 303.8
ТЕ,, 0.99 0.98 0.95 0.99 0.91 0.97 1.49 1.54
Eu/Eu* 0.78 0.85 0.86 0.96 0.59 0.56 0.55 0.42
(LaYb)N 3.97 4.6 4.31 3.95 3.33 3.1 3.1 4.25
Nb/Y 0.21 0.19 0.18 0.26 0.24 0.16 0.17 0.19
Zr/Y 5.2 4.0 5.8 1.4 4.3 2.2 2.2 2.7
Примечание: Значения РЗЭ нормированы по хондриту по [Me Donough, Sun, 1995]. ТЕ1.3 - тетрадный эффект фракционирования РЗЭ как среднее между первой и третьей тетрадами по [Irber, 1999]. Породные типы Тимофеевского штока и вмещающих туфов: 1-2 - габбро, 3-4 - монцогаббро, 5 - ороговикованный туф среднего состава; 6 - сиенит, 7-8 - кварцевые сиениты. * - анализы выполнены в Лаборатории ИМГРЭ (г. Москва).
Рис. 3. Петрохимическая диаграмма диагностики горных пород в координатах Si02 - (Na20+K20) для
пород Тимофеевского штока и вмещающих туфов. 1 - габбро; 2 - монцогаббро; 3 - туф ороговикованый; 4 - сиенитоиды Fig. 3. Petrochemical plot of diagnostic rocks in coordinates Si02 - (Na20+K20) for rocks
of Timofeev stock and country tuffs. 1 - gabbro; 2 - monzogabbro; 3 - tuffofhornfelsic; 4 - sienites
Рис. 4. Диаграмма K2O - Na2O по [Davidson et al., 2007] для интрузивных пород Тимофеевского штока Серии пород: Calc-alkaline- известково-щелочная, Shoshonitic - шошонитовая, Ultrapotassic - ультракалиевая. Остальные условные на рис. 3. Fig. 4. Plot K2O - Na2O after [Davidson et al., 2007] for intrusive rocks Timofeev stock. Rock series: Calc-alkaline- calcareous-alkaline, Shoshonitic- shoshonitic, Ultrapotassic- ultrapotassic. Legend on plot 3.
Рис. 5. Диаграмма2г/У-Zr/Nb no [Saccani et., 2013] для породных типов Тимофеевского штока.
Звёздочками отмечены: Average alkaline ocean basalt (OIB) - средний состав щелочного океанического базальта (OIB); Average N-MORB - средний состав нормального океанического базальта (СОХ); OIB (plume) -N-MORB mixing line-линия смешения плюмовых (OIB) базальтов и нормальных базальтов
СОХ.Условные обозначения как нарис. 3 Fig. 5. Plot Zr/Y-Zr/Nb after [Saccani et., 2013] for rock types of Timofeev stock. Asterisks indicate Average alkaline ocean basalt (OIB) - average composition ofalkaline ocean basalt (OIB); Average N-MORB - average composition ofnormal ocean basalt (COB); OIB (plume) - N-MORB mixing line -mixing line of plume (OIB) basalts and normal COB basalts. Legend onplot 3
Таблица 2
Определения изотопов самария, неодима и модельного возраста протолита
Table 2
Definition ofisotopes samarium, neodymus and model age of protolith
Образцы T-7 вал
Порода габбро 1 фазы внедрения
Возраст 400
Sm 3.658
Nd 15.290
147Sm/144Nd 0.1446
143Nd/144Nd 0.512747
+/-2s 7
eNd(0) 2.1
eNd(T) 4.8
TDM 893
TDM2 763
Для габбро 1 фазы внедрения Тимофеевского массива определены изотопы стронция и неодима, показанные в табл. 2.
Концентрации Бт и Ш в габброидах Тимофеевского массива составляют 3.658 г/т и 15.29 г/т, что в 24 и 36 раз больше содержаний этих элементов в хондрите С1 (0.15 8ти0.416М). Так как возраст габбро определён в 400 млн. лет, то вмещающие Тимофеевский шток породы должны быть более древними. По аналогии с вмещающими породами Владимировского силла вмещающие породы вулканогенно-осадочного разреза Тимофеевского штока могут иметь средне-ордовикский возраст [Гусев, Гусев, 2021].
Эпсилон Ш в габбро ранней фазы составляет 4.8 и близок к таковым интрузий
региона Алтая средне-палеозойской консолидации. Nd-модельный возраст протолита габброидов составляет 893 млн. лет, характерный для транзитной зоны от средне-палеозойской консолидации к Алтае-Монгольскому террейну [Kruk et al., 2001].
На диаграмме соотношений sNd(T) - 147Sm/144Nd габбро 1 фазы внедрения Тимофеевского массива располагаются выше состава хондритовых метеоритов по самарию и ниже - по неодиму вблизи поля синорогенных гранитоидов (рис.6).
На диаграмме sNd(T) - Deposinal or intrusive ages габбро ранней фазы Тимофеевского массива локализуется выше хондритовой линии и тяготеет к области палеозойской ювенильной коры и линии деплетированной мантии (рис. 7).
P
tj
Z «
8 6 4 2 Q -2 -4 -6 -8 ■10
О 0 A
t "bhur
* Г
Щ 2
О 3
0,1 0,12 0,1 4 0,16 0,18 0,2 0,22 0,24 0,26 0,28 0,3
147
3m/
'«Nd
Рис. 6. Диаграмма eNd(T) - 147Sm/144Nd для магматических пород Владимировского ареала.
Линии CHUR - составы хондритовых метеоритов; зелёное поле - синорогенные гранитоиды и красное поле -ранне- среднепалеозоиские метаосадочные породы по [Zhao et all., 1993; Chen, Jahn, 2001]. Влади-мировский массив: 1- монцогаббро; 2- вмещающие туфыриолитов; 3- габбро Тимофеевского массива Fig. 6. Plot eNd(T) - 147Sm/144Nd for magmatic rocks of Vladimir areal. Chur - chondritiv meteorite; greenfield - sinorogenic granitoids and redfield - early-middle Paleozoic metasedimentaryrocksafter[Zhaoetall., 1993; Chen,Jahn, 2001]. Vladimirovmassif: 1-monzogabbro; 2 - country tuffs ofriolites, 3 - gabbro Timofeev massif
10
TJ 5
v 0
-5
-10
-15
-20
-25
Depleted mantle
_Oi5_Oa____—- Paleozoic juvenile crust ж CHUR
--~
2,5 -—-
о ■]
a 2
150 250 350 450 550
Deposial or intrusive ages (Ma)
650
Рис. 7. Диаграмма eNd(T) - Deposinal or intrusive ages no [Chen, Jahn, 2001] для магматических пород Владимировского ареала.
Владимровский массив: 1- монцогаббро; 2 - вмещающие туфыриолитов; 3 - габбро Тимофеевского
массива. Условные обозначения как нарис. 6 Fig. 7. Plot eNd(T) - Deposinal or intrusive ages after [Chen, Jahn, 2001] for magmatic rocks of Vladimir areal.
VladimrovskyMassif: 1- montsogabbro; 2 - hostrhyolite tuffs; 3 - TimofeevskyMassifgabbro.
Legend onfig. 6
Таким образом, положение изотопных спектров самария и неодима на диаграммах и отношения 143Мё/144№, ранжирующиеся от 0.51253 в туфах риолитов и 0.512872 в монцогаббро Владимировского массива и 0.512747 в габбро 1 фазы внедрения Тимофеевского интрузива дают отчётливые свидетельства в пользу того, что под Коргонским прогибом в раннем палеозое существовала изотопно отличающаяся земная кора, близкая к деплетированной мантии.
Заключение
Породы Тимофеевского штока относятся к шошонитовой серии. Габброиды ранней фазы имеют возраст 400 млн. лет (ранний девон) и не могут рассматриваться майорским комплексом. Неодим-модельный возраст протолита, за счёт которого формировался расплав, генерировавший дериваты штока, составляет 893 млн. лет, характерный для транзитной
зоны Алтайского орогена. Самарий-нео-димовые соотношения в габбро близки к хондритовым значениям, указывающим на синорогенную природу. Эпсилон-неодимовыеивозрастныеотношениягаббро свидетельствуют о том, что под Коргонским прогибом во время формирования Тимофеевского штока существовала изотопно-трансформированная земная кора, близкая к деплетированной мантии. По соотношениям редких элементов в породных типах выявлено, что генерация расплавов происходила в результате смешения плюмовых (01В) и М-МОЯВ базальтоидов срединно-океанических хребтов Палеоазиатского океана. Помимо известного Тимофеевского скарно-железорудного месторождения, шток сопровождается также проявлениями же-лезо-скарнового и железо-порфирового типов с повышенными концентрациями золота и скандия.
Конфликт интересов: Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Conflict of interest. The authors declare that there is no conflict of interest.
Список литературы
Гусев А.И., Гусев Н.И. Петрология и геохимия интрузивных пород Синюхинского месторождения (Горный Алтай) // Геология и минерально-сырьевые ресурсы Сибири. 2020а. № 3 (43). С. 100-109.
Гусев А.И., Гусев Н.И. Новые данные по абсолютному возрасту, петрологии и потенциальной рудоносности Мурзинского интрузивного массива (северо-западный Алтай) // Отечественная геология. 20206. № 6. С. 30-41.
Гусев А.И. Сергеевское скарновое флюорит-редкоземельное рудопроявление Чарышского района Алтая //Краеведение итуризм: Материалы Международной конференции посвященной 90-летию историка и краеведа Алексея Дмитриевича Сергеева (11 ноября 2020 г, Россия). Барнаул. 2020. С. 181-188.
Гусев А.И., Гусев Н.И. Абсолютный возраст и петрогеохимия Владимировского массива Горного Алтая II Природные ресурсы Горного Алтая: геология, геофизика,
экология, минеральные, водные и лесные ресурсы Алтая. Горно-Алтайск. 2021. № 1-2. С. 5-18.
Уваров А.Н., Кузнецов С.А., Гладких Л.А., Родченко С.А., Юрьев А.И. Государственная геологическая карта Российской Федерации масштаба 1:200 ООО. Издание второе. Серия Алтайская. Лист М - 45-VII. Объяснительная записка. Москва -Санкт-Петербург, 1999. 205 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.
Davidson J., Turner S., Handley H., Macpherson C., Dosseto A. Amphibol "sponge" in arc crust? // Geology. 2007. Vol. 35. P. 787-790.
Gavryushkina O.A., Kruk N.N., Semenov I.V., Vladimirov A.G., Kuibida Ya. V., Serov PA. Pedogenesis of Permian-Triassic intraplate gabbro-granitic rocks in the Russian Altai // Lithos. 2019. Vol. 326-327. P. 71-89.
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. No. 3/4. P. 489-508.
Maa X., Caib K., Zhaoa Т., Baoc Z., Wang X., Chene M., Buslov M.M. Devonian volcanic rocks of the southern Chinese Altai, NW China: Petrogenesis and implication for a propagating slab-window magmatism induced by ridge subduction during accretionary orogenesis II Journal of Asian Earth Sciences. 2018. Vol. 160. P. 78-94.
Mc Donough W.F., Sun S. The composition of the Earth II Chem. Geol. 1995. Vol. 120. P. 223-253.
Saccani E., Arimzadeh Z., Dilek Y., Jahaniri A. Geochronology and petrology of the Early Carboniferous Misho Mafic Complex (NW Iran), and implications for the melt evolution of Paleo-Tethyan rifting in Western Cimmeria II Lithos. 2013. Vol. 175-176. P. 264-278.
Tiana D., Yanga H., Gea W., Zhanga Y., Chen J., Chen H., Yun X. Petrogenesis and tectonic implications ofLate Carboniferous continental arc high-K granites in the Dongwuqi area, central Inner Mongolia, North China II Journal of Asian Earth Sciences. 2018. Vol. 167. P. 82-102.
Vigneresse J.L. The role of discontinuous magma inputs in felsic magma and ore generation II Ore geology Reviews. 2007. Vol. 30. P. 181-216.
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 II Continental Growth in the Phanerozoic: Evidence from Central Asia. Novosibirsk: Publishing House of SB RAS. Department "GEO", 2001. P. 68-72.
Zhao Z.H., Wang Z.G., Zou T.R., Masuda A. Progress of solid-earth sciences in northern Xinjiang. Beijing: SciencePress, 1993. P. 239-266.
Chen В., Jahn B.-M. Geochemical and isotopic study of sedimentary and granitic rocks from the Altai orogeny (NW China) and tectonic implications II Continental Growth in the Pha-
nerozoic: Evidence from Central Asia. Novosibirsk: Publishing House of SB RAS. Department "GEO", 2001. P. 14-17.
References
Gusev A.I., Gusev N.I. Petrologiya i geokhimiya intrusivnykh porod Sinyukhinskogo mestorozhdeniya (Gornyy Altay // Geologiya i mineral'no-syr'evye resursy Sibiri [Geology and mineral resources ofSiberia], 2020. No. 3 (43). P. 100-109. (InRussian).
Gusev A.I., Gusev N.I. Novye dannye po absolutnomu vozrastu, petrologii i potentsial'noy rudonosnosti Murzinskogo intruzivnogo massiva (severo-zapadny Altay) [New data on the absolute age, petrology and potential ore content of the Murzinsky intrusive massif (north-western Altai)] // Otechestvennaya geologiya [Domestic geology], 2020. No. 6. P. 30-41. (In Russian).
Gusev A.I. Sergeevskoe skarnovoe flyuorit-rekozemel'noe rudoproyavlenie Charyshsko-go rayona Altaya [Sergeyevskoe skarn fluorite-medium-earth ore occurrence in the Charyshs-ky district of Altai region] // Kraevedenie i turizm: Materialy Mezhdunarodnoj konferencii posvyashchennoj 90-letiyu istorika i kraeveda Alekseya Dmitrievicha Sergeeva (11 noyabrya 2020 g., Rossiya) [Local lore and tourism: Proceedings of the International Conference dedicated to the 90th anniversary of the historian and local historian Alexey Dmitrievich Sergeev (11 November 2020, Russia)]. Barnaul. 2020. P. 181-188. (In Russian).
Gusev A.I., Gusev N.I. Absolutnyy vozrast i petrogeochimiya Vladimirovskogo massiva Gornogo Altaya [Absolute age and petrogeochemistry of the Vladimirovsky massif of the Altai Mountains] //Prirodnye resursy Gornogo Altaya: geologiya, geofizika, ecologiya, mineral'nye, vodnye i lesnye resursy Altaya [Natural resources of the Altai Mountains: geology, geophysics, ecology, mineral, water and forest resources of the Altai Mountains], Gorno-Altaysk. 2021. No. 1-2. P. 5-18. (InRussian).
Uvarov A.N., Kuznetsov S.A., Gladkikh L.A., Rodchenko S.A., Yur'ev A.I. Gosudarst-vennaya karta Rossiyskoy Federatsii mashchtaba 1:200 000 [State geological map of the Russian Federation at a scale of 1:200,000.]. Izdanie vtoroe, Seriya Altayskaya. List M - 45-VII. Ob'yasnitel'nayazapiska. Moskva-Cankt-Petrburg. 1999. 205 p. (InRussian).
Shokal'skiy S.P., Babin G.A., Vladlmirov A.G., Borisov S.M. Korrelyatsiya magmaticeski-kh i metamorficheskikh kompleksov zapadnoy chasti Altae-Sayanskoy skladchatoy 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).
Davidson J., Turner S., Handley H., Macpherson C., Dosseto A. Amphibol "sponge" in arc crust? // Geology. 2007. Vol. 35. P. 787-790.
Gavryushkina O.A., Kruk N.N., Semenov I.V., Vladimirov A.G., Kuibida Ya. V., Serov PA. Petrogenesis of Permian-Triassic intraplate gabbro-granitic rocks in the Russian Altai // Lithos. 2019. Vol. 326-327. P. 71-89.
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.
No. 3/4. P. 489-508.
Maa X., Caib K., Zhaoa T., Baoc Z., Wang X., Chene M., Buslov M.M. Devonian volcanic rocks of the southern Chinese Altai, NW China: Pedogenesis and implication for a propagating slab-window magmatism induced by ridge subduction during accretionary orogenesis II Journal of Asian Earth Sciences. 2018. Vol. 160. P. 78-94.
Mc Donough W.F., Sun S. The composition of the Earth II Chem. Geol. 1995. Vol. 120. P. 223-253.
Saccani E., Arimzadeh Z., Dilek Y., Jahaniri A. Geochronology and petrology of the Early Carboniferous Misho Mafic Complex (NW Iran), and implications for the melt evolution of Paleo-Tethyan rifting in Western Cimmeria II Lithos. 2013. Vol. 175-176. P. 264-278.
Tiana D., Yanga H., Gea W., Zhanga Y., Chen J., Chen H., Yun X. Petrogenesis and tectonic implications ofLate Carboniferous continental arc high-K granites in the Dongwuqi area, central Inner Mongolia, North China//Journal of Asian Earth Sciences. 2018. Vol. 167. P. 82-102.
Vigneresse J.L. The role of discontinuous magma inputs in felsic magma and ore generation II Ore geology Reviews. 2007. Vol. 30. P. 181-216.
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 II Continental Growth in the Phanerozoic: Evidence from Central Asia. Novosibirsk: Publishing House of SB RAS. Department "GEO", 2001. P. 68-72.
Zhao Z.H., Wang Z.G., Zou T.R., MasudaA. Progress of solid-earth sciences in northern Xinjiang. Beijing: SciencePress, 1993. P. 239-266.
Chen B., Jahn B.-M. Geochemical and isotopic study of sedimentary and granitic rocks from the Altai orogeny (NW China) and tectonic implications II Continental Growth in the Phanerozoic: Evidence from Central Asia. Novosibirsk: Publishing House of SB RAS. Department "GEO", 2001. P. 14-17.
PETROLOGY, PETRO-GEOCHEMISTRY AND ORE MINERALIZATION OF TIMOFEEV STOCK OF GORNYY ALTAI
A.I. Gusev1, N.I. Gusev2
'The Shukshin Altai State Academy ofEducation, Biisk, 2A.P. KarpinskyRussian GeologicalResearchlnstitute, Saint-Petersburg, E-mail: anzerg@mail.ru, Nicolay_Gusev@mail.ru
The new data on the geological building, ore mineralization, composition, petrology, absolute age andpetro-geochemistry ofTimofeev stock of Gornyy Altai lead in paper. The absolute age of gabbroids of lower phase intrusion of stock determined 400 mln years, that it is correspond of Lower Devonian. Nd-model age ofprotolith at melting of gabbroids compose 893 mln years, that it characterize for transit zone from Middle Paleozoic consolidation to Altai -Mongolian terrain. The 'wall rocks of Timofeev stock has presumably Middle Ordovician age on analogy with volcanogenic-sedimentary section, injecting near arrangementing Vladimir
sill. Rocks of Timofeev stock carry to calc-alkali and shoshonitic series. Geodinamic aspect of magma-generating interpreted by missing of alkali ocean basalts of plum settings and normal of ocean basalts middle-ocean ridges, had in evolution ofPaleo-Asian ocean in Lower Paleozoic. Sm-Nd isotope marks ofgabbroids point out on nearness of it values to chondrite meteorites. Ratio of isotopes neodium with age of gabbro point out on that under Korgon trough in Lower Paleozoic existed isotope distinctive earth crust, close to depletation mantle. Forming Timofeev skarn iron deposit related with of the same name intrusive stock of space and paragenetic. New discover prospects skarn iron Juzhnoe and porphyry iron manifestation Vodorazdelnoe characterized high concentrations of gold and scandium.
Keywords: Gornyy Altai; Korgon trough; Timofeev stock; gabbro; monzogabbro; syenites; quartz syenites; skarns; porphyry iron ores; gold; scandium.
Received May 29, 2023. Accepted: June 14, 2023
Сведения об авторе
Гусев Анатолий Иванович - доктор геолого-минералогических наук, профессор Алтайского государственного гуманитарно-педагогического университета им. В.М. Шукшина. Россия, 659300, г. Бийск, ул. Советская, д. 5. ORCID: 0000-0001-7840-0272. E-mail: anzerg@mail.ru.
Гусев Николай Иванович - доктор геолого-минералогических наук, заведующий отдела геологии Восточной Сибири ФГУП Всероссийского геологического исследовательского института им. А.П. Карпинского. Россия, 199106, Санкт-Петербург, Средний проспект, д. 74. ORCID: 0000-0002-3461-0961. E-mail: Nicolay_Gusev @mail.ru.
Information about the author
Gusev Anatolij Ivanovich - Doctor geology-mineralogical sciences, professor of Shukshin Altai State University for Humanities and Pedagogy. 5, Sovetskaya St., 659300 Biisk, Russia. ORCID: 0000-0001-7840-0272. E-mail: anzerg@mail.ru.
Gusev Nikolay Ivanovich - Doctor geology-mineralogical sciences, chief of department geology Eastern Sibirian A.P. Karpinsky Russian Geological Research Institute. 74, Sredny Av., 199106 Saint-Petersburg, Russia. ORCID: 0000-0002-3461-0961. E-mail: Nicolay_Gusev @mail.ru.
