georesГеоресурсыGeoresources1608-50431608-5078Georesursy LLC10.18599/grs.2021.1.9geores-219Research ArticleГЕОФИЗИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИGEOPHYSICAL SURVEYS AND GEO-INFORMATION TECHNOLOGIESГеология, физико-химические и геодинамические условия формирования Соколовского и Краснокаменского гранитоидных массивов (Южный Урал)Geology, physical-chemical and geodynamic conditions for the formation of Sokolovsk and Krasnokamensk granitoid massifs (South Ural)СначёвВ. И.SnachevV. I.

Владимир Иванович Сначёв – доктор геол.-мин. наук, профессор, главный научный сотрудник

450077, Уфа, ул. К.Маркса, д. 16/2

Vladimir I. Snachev – Dr. Sci. (Geology and Mineralogy), Professor, Chief Researcher

16/2, Karl Marks st., Ufa, 450077

СначёвА. В.SnachevA. V.

Александр Владимирович Сначёв – кандидат геол.- мин. наук, ведущий научный сотрудник, заведующий лабораторией рудных месторождений

450077, Уфа, ул. К.Маркса, д. 16/2

Aleksandr V. Snachev – Cand. Sci. (Geology and Mineralogy), Leading Researcher, Head of the Ore Field Laboratory

16/2, Karl Marks st., Ufa, 450077

SAVant@inbox.ruПужаковБ. А.PuzhakovB. A.

Борис Александрович Пужаков – кандидат геол.-мин. наук, главный геолог

454048, Челябинск, ул. Омская, д. 61а

Boris A. Puzhakov – Cand. Sci. (Geology and Mineralogy), Chief Geologist

61a, Omskaya st., Chelyabinsk, 454048

Институт геологии Уфимского федерального исследовательского центра РАНРоссияInstitute of Geology of the Ufa Federal Research Centre of the Russian Academy of SciencesRussian FederationООО НПП «Челгео»РоссияChelgeo NPP LLCRussian Federation2021200420242318593Copyright © Сначёв В.И., Сначёв А.В., Пужаков Б.А., 20242024Сначёв В.И., Сначёв А.В., Пужаков Б.А.Snachev V.I., Snachev A.V., Puzhakov B.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.geors.ru/jour/article/view/219

В статье приводится описание геологического строения Соколовского и Краснокаменского массивов, расположенных в центральной части Западной подзоны Челябинско-Адамовской зоны Южного Урала. Массивы имеют нижнекаменноугольный возраст и прорывают вулканогенно-осадочные отложения краснокаменской (D3 kr) и булатовской (S1 -D1 bl) толщ. Установлено, что данные интрузии относятся к габбро-сиенитовому комплексу и сложены габброидами (I фаза) и сиенитами, кварцевыми монцонитами, реже монцодиоритами (II фаза). Преобладают породы второй фазы (90–95 %). Габбро относятся к нормальнощелочному ряду натровой серии и близки к толеитовым базитам, образование которых связано с рифтогенными структурами; сиениты соответствуют умереннощелочному ряду с калиево-натриевыем типом щелочности. Доказано, что по своим петрографическим, петрохимическим, геохимическим и металлогеническим особенностям (содержанию TiO2 , K2 O, Na2 O, Rb, Sr, распределению редкоземельных элементов, наличию скарново-магнетивого оруденения) породы рассматриваемых массивов, несомненно, принадлежат к габбро-гранитной формации.Кристаллизация Соколовской и Краснокаменской интрузий происходила при температуре 880–930 °С в мезоабиссальной зоне на глубине порядка 7–8 км (Р = 2,2–2,4 кбара). На постмагматической стадии параметры преобразования исходно магматических пород составляли соответственно: Т = 730–770 °С, Р = 4,0–4,2 кбара. Принадлежность данных массивов к габбро-гранитной формации позволяет включить их, совместно с Большаковским, Ключевским, Куртмакским и Камбулатовским, в состав Челябинско-Адамовского сегмента южноуральской раннекаменноугольной рифтовой системы.

The article describes the geological structure of the Sokolovsk and Krasnokamensk massifs located in the central part of the Western subzone of the ChelyabinskAdamovka zone of the Southern Urals. They are of Lower Carboniferous age and break through the volcanogenicsedimentary deposits of the Krasnokamensk (D3kr) and Bulatovo (S1-D1bl) strata. It was found that these intrusions belong to the gabbro-syenite complex and are composed of gabbroids (phase I) and syenites, quartz monzonites, less often monzodiorites (phase II). The rocks of the second phase predominate (90–95%). Gabbros belong to the normal alkaline series of the sodium series and are close to tholeiitic mafic rocks, the formation of which is associated with riftogenic structures; syenites correspond to moderately alkaline series with K-Na type of alkalinity. It has been proved that in terms of their petrographic, petrochemical, geochemical, and metallogenic features (content of TiO2 , K2 O, Na2 O, Rb, Sr, distribution of REE, the presence of skarn-magnetic mineralization), the rocks of the massifs under consideration undoubtedly belong to the gabbro-granite formation. Crystallization of the Sokolovsk and Krasnokamensk intrusions occurred at a temperature of 880–930 °С in the mesoabyssal zone at a depth of about 7–8 km (P = 2.2–2.4 kbar). At the postmagmatic stage, the transformation parameters of the initially igneous rocks were, respectively, T = 730–770 °C, P = 4.0–4.2 kbar. The fact that these massifs belong to the gabbro-granite formation makes it possible to include them, together with Bolshakovsk, Klyuchevsky, Kurtmaksky and Kambulatovo, into the Chelyabinsk-Adamovka segment of the South Ural Early Carboniferous rift system.

Соколовский массивКраснокаменский массивЧелябинско-Адамовская зонагранитысиенитыдавлениетемпературагеодинамикарасплавные включениябиотит-амфиболовый термобарометрSokolovsk massifKrasnokamensk massifChelyabinsk-Adamovka zonegranitessyenitespressuretemperaturegeodynamicsmelt inclusionsbiotite-amphibole thermobarometerРабота выполнена в рамках Государственного задания ИГ УФИЦ РАН, тема № 0246-2019-0078.This work was carried out as part of the State Assignment of the Institute of Geology of the Ufa Federal Research Centre of the Russian Academy of Sciences, topic No. 0246-2019-0078.ReferencesБорнеман-Старынкевич И.Д. (1964). Руководство по расчёту формул минералов. М.: Наука, 224 с.Angiboust S., Harlov D. (2017). Ilmenite breakdown and rutile-titanite stability in etagranitoids: Natural observations and experimental results. American Mineralogist, 102, pp. 1696–1708. https://doi.org/10.2138/am-2017-6064Геодинамические реконструкции (1989). Методическое пособие для региональных геологических исследований. Л.: Недра, 278 с.Bodnar R.J., Vityk M.O. (1994). Interpretation of Microthermometric Data for H2 O-NaCl Fluid Inclusions. In: De Vivo B. and Frezzotti M.L., Eds., Fluid Inclusions in Minerals: Methods and Application, Pontignsno-Siena. pp. 117–130.Коваль П.В., Прокофьев В.Ю. (1998). Т-Р условия кристаллизации гранитоидов Монголо-Охотской зоны по данным исследования расплавных и флюидных включений. Петрология, 6(5), с. 497–511.Borneman-Starynkevich I.D. (1964). Guide for the calculation of the formulas of minerals. Moscow: Nauka, 224 p. (In Russ.)Маслов А.В., Ковалёв С.Г., Гареев Э.З. (2017). Низкоуглеродистые глинистые сланцы рифея Южного Урала в контексте формирования крупных магматических провинций. Геохимия, 7, с. 594–608. https://doi.org/10.7868/S001675251707007XFershtater G.B. (2013). Paleozoic intrusive magmatism of the Middle and Southern Urals. Yekaterinburg: RIO UB RAS, 368 p. (In Russ.)Наумов В.Б. (1969). Термометрическое исследование включений расплава во вкрапленниках кварца кварцевых порфиров. Геохимия, 4, с. 494–498.Fershtater G.B., Malakhova L.V., Borodina N.S., Rapoport M.S., Smirnov V.N. (1984). Evgeosynclinal gabbro-granitoid series. Moscow: Nauka, 264 p. (In Russ.)Наумов В.Б. (1979). Определение концентрации и давления летучих компонентов в магматических расплавах. Геохимия, 7, с. 997–1007.Gadd M.G., Peter J.M., Jackson S.E., Yang Z., Petts D. (2019). Platinum, Pd, Mo, Au and Re deportment in hyper-enriched black shale Ni-Zn-Mo-PGE mineralization, Peel River, Yukon, Canada. Ore Geology Reviews, 107, pp. 600–614. https://doi.org/10.1016/j.oregeorev.2019.02.030Перчук Л.Л., Рябчиков И.Д. (1976). Фазовое соответствие в минеральных системах. М.: Недра, 287 с.Geodynamic reconstruction (1989). Toolkit for regional geological research. Leningrad: Nedra, 278 p. (In Russ.)Петров В.И., Шалагинов А.Э., Пунегов Б.Н., Горлова Л.И., Забелкина Л.Г., Григорова Т.Б., Никольский В.Ю., Шалагинова Т.И., Петрова А.С., Середа В.В. (2003). Государственная геологическая карта Российской Федерации. М 1:200 000. 2-е изд. Серия Южноуральская, Лист N-41-VII (Миасс). М.: Московский филиал ФГУП «ВСЕГЕИ», 167 с.Henry D.J., Guidotti C.V., Thomson J.A. (2005). The Ti-saturation surface for low-to-medium pressure metapelitic biotites: Implications for geothermometry and Ti-substitution mechanisms. American Mineralogist, 90(2), pp. 316–328. https://doi.org/10.2138/am.2005.1498Прибавкин С.В. (2019). Амфибол и биотит меланократовых пород из гранитоидных массивов Урала: состав, взаимоотношения, петрогенетические следствия. Литосфера, 19(6), с. 902–918. https://doi.org/10.24930/1681-9004-2019-19-6-902-918Koval P.V., Prokofiev V.Yu. (1998). P–T conditions of crystallization of granitoids in the Mongolia–Okhotsk Zone: evidence from studies of melt and fluid inclusions in minerals. Petrology, 6(5), pp. 497–511.Пужаков Б.А., Шох В.Д., Щулькина Н.Е., Щулькин Е.П., Долгова О.Я., Орлов М.В., Попова Т.А., Тарелкина Е.А., Иванов А.В. (2018). Государственная геологическая карта Российской Федерации. Масштаб 1:200 000. 2-е изд. Серия Южноуральская, Лист N-41-XIII (Пласт). М.: Московский филиал ФГБУ «ВСЕГЕИ», 205 с.Lecomte A., Cathelineau M., Michels R., Peiffert C., Brouand M. (2017). Uranium mineralization in the Alum Shale Formation (Sweden): Evolution of a U-rich marine black shale from sedimentation to metamorphism. Ore Geology Reviews, 88, pp. 71–98. https://doi.org/10.1016/j.oregeorev.2017.04.021Пучков В.Н. (2000). Палеогеодинамика Южного и Среднего Урала. Уфа: Даурия, 145 с.Maslov A.V., Kovalev S.G., Gareev E.Z. (2017). Riphean lowcarbonaceous shales of the South Urals in the context of formation of large igneous provinces. Geochemistry International, 55(7), pp. 608-620. https://doi.org/10.1134/S0016702917070059Ронкин Ю.Л. (1988). Изотопы стронция – индикаторы эволюции магматизма Урала. Ежегодник – 1988. ИГГ УНЦ АН СССР, с. 107–109.Mutch E.J.F., Blundy J.D., Tattitch B.C., Cooper F.J., Brooker R.A. (2016). An experimental study of amphibole stability in low-pressure granitic magmas and a revised Al-in-hornblende geobarometer. Contributions to Mineralogy and Petrology, 171:85. https://doi.org/10.1007/s00410-016-1298-9Рыкус М.В., Сначёв В.И., Кузнецов Н.С., Савельев Д.Е., Бажин Е.А., Сначёв А.В. (2009). Рудоносность дунит-гарцбургитовой и черносланцевой формаций пограничной зоны между Южным и Средним Уралом. Нефтегазовое дело, 7(2), с. 17–27.Naumov V.B. (1969). Thermometric study of melt inclusions in quartz phenocrysts of quartz porphyry. Geokhimiya, 4, pp. 494–498. (In Russ.)Салихов Д.Н., Мосейчук В.М., Холоднов В.В., Рахимов И.Р. (2014). Каменноугольный вулкано-интрузивный магматизм МагнитогорскоБогдановского грабена в свете новых геолого-геохимических данных. Литосфера, 5, с. 33–56.Naumov V.B. (1979). Determination of concentration and pressure of volatiles in magmas from inclusions in minerals. Geochemistry International, 16, pp. 33–40.Сначёв А.В., Пучков В.Н., Сначёв В.И., Романовская М.А. (2018). Геодинамические и физико-химические условия формирования степнинского монцогаббро-граносиенит-гранитного комплекса (Южный Урал). Вестник Московского университета. Серия 4: Геология, 6, с. 82–92.Parnell J., Perez M., Armstrong J., Bullock L., Feldmann J., Boyce A.J. (2017). A black shale protolith for gold-tellurium mineralisation in the Dalradian Supergroup (Neoproterozoic) of Britain and Ireland. Applied Earth Science, 126(4), pp. 161–175. https://doi.org/10.1080/03717453.2017.1404682Сначёв А.В., Пучков В.Н., Сначёв В.И., Савельев Д.Е., Бажин Е.А. (2009). Большаковский габбровый массив – фрагмент Южно-Уральской зоны раннекаменноугольного рифта. Доклады академии наук, 429(1), с. 79–81.Pearce J.A., Harris N.B.W., Tindle A.G. (1984). Trace element discrimination diagrams for the tectonic interpretation of granitic rock. Journal of Petrology, 25(4), pp. 956–983. https://doi.org/10.1093/petrology/25.4.956Сначёв А.В., Сначёв В.И., Романовская М.А. (2019). История формирования раннекаменноугольной габбро-гранитной формации Южного и Среднего Урала. Вестник Московского университета. Серия 4. Геология, 5, с. 10–18.Perchuk L.L., Ryabchikov I.D. (1976). Phase correspondence in mineral systems. Moscow: Nedra, 287 p. (In Russ.)Сначёв В.И., Сначёв А.В. (2014). Закономерности размещения золоторудных проявлений в углеродистых отложениях Белорецкого метаморфического комплекса (Южный Урал). Вестник Воронежского государственного университета. Серия: Геология, 2, с. 79–87.Petrov V.I., Shalaginov A.E., Punegov B.N., Gorlova L.I., Zabelkina L.G., Grigorova T.B., Nikolsky V.Yu., Shalaginova T.I., Petrova A S., Sereda V.V. (2003). State geological map of the Russian Federation. Scale 1:200 000 (2nd ed.). South Ural series, Sheet N-41-VII (Miass). Moscow: VSEGEI, 167 p. (In Russ.)Термо- и барометрия метаморфических пород (1977). Л.: Наука, 207 с.Pribavkin S.V. (2019). Amphibole and biotite of melanocratic rocks from the Ural granitic massifs: composition, relationship, petrogenetic consequences. Lithosphere (Russia), 19(6), pp. 902–918. https://doi.org/10.24930/1681-9004-2019-19-6-902-918 (In Russ.)Ферштатер Г.Б. (2013). Палеозойский интрузивный магматизм Среднего и Южного Урала. Екатеринбург: РИО УрО РАН, 368 с.Puchkov V.N. (2000). Paleogeodynamics of the Southern and Middle Urals. Ufa: Dauria, 145 p. (In Russ.)Ферштатер Г.Б., Малахова Л.В., Бородина Н.С., Рапопорт М.С., Смирнов В.Н. (1984). Эвгеосинклинальные габбро-гранитоидные серии. М.: Наука, 264 с.Puzhakov B.A., Shokh V.D., Schulkina N.E., Shchulkin E.P., Dolgova O.Ya., Orlov M.V., Popova T.A., Tarelkina E.A., Ivanov A.V. (2018). State geological map of the Russian Federation. Scale 1:200 000 (2nd ed.) South Ural series, Sheet N-41-XIII (Plast). Moscow: VSEGEI, 205 p. (In Russ.)Шумилова Т.Г., Шевчук С.С., Исаенко С.И. (2016). Металлоносность и углеродистое вещество в Уральских породах черносланцевого типа. Доклады Академии наук, 469(1), с. 86–90. https://doi.org/10.7868/S086956521619021XRonkin Yu.L. (1989). Strontium isotopes – indicators of the evolution of magmatism of the Urals. Yezhegodnik-1988. Sverdlovsk: IHG UC AN SSSR, pp. 107–109. (In Russ.)Юдович Я.Э., Кетрис М.П. (2015). Геохимия черных сланцев. М.– Берлин: Директ-Медиа, 272 с. https://doi.org/10.23681/428042Rykus M.V., Snachev V.I., Kuznetsov N.S., Saveliev D.E., Bazhin E.A., Snachev A.V. (2009). Ore mineralization of dunite-harzburgite and black shale formations in a transitional area between the South and Middle Urals. Neftegazovoe Delo, 7(2), pp. 17–27. (In Russ.)Angiboust S., Harlov D. (2017). Ilmenite breakdown and rutile-titanite stability in etagranitoids: Natural observations and experimental results. American Mineralogist, 102, pp. 1696–1708. https://doi.org/10.2138/am-2017-6064Salikhov D.N., Moseychuk V.M., Kholodnov V.V., Rakhimov I.R. (2014). Carboniferous volcanic-intrusive magmatism of the Magnitogorsk-Bogdanov graben in the light of new geological and geochemical data. Lithosphere (Russia), 5, pp. 33–56. (In Russ.)Bodnar R.J., Vityk M.O. (1994). Interpretation of Microthermometric Data for H2 O-NaCl Fluid Inclusions. In: De Vivo B. and Frezzotti M.L., Eds., Fluid Inclusions in Minerals: Methods and Application, Pontignsno-Siena. pp. 117–130.Shumilova T.G., Shevchuk S.S., Isayenko S.I. (2016). Metal concentrations and carbonaceous matter in the black shale type rocks of the Urals. Doklady Earth Sciences, 469(1), pp. 695–698. https://doi.org/10.1134/S1028334X16070060Gadd M.G., Peter J.M., Jackson S.E., Yang Z., Petts D. (2019). Platinum, Pd, Mo, Au and Re deportment in hyper-enriched black shale Ni-Zn-Mo-PGE mineralization, Peel River, Yukon, Canada. Ore Geology Reviews, 107, pp. 600–614. https://doi.org/10.1016/j.oregeorev.2019.02.030Snachev A.V., Puchkov, Snachev V.I., Romanovskaya M.A. (2019). The Geodynamic and Physicochemical Conditions of the Formation of the Stepninsky Monzogabbro-Granosyenite-Granite Complex (Southern Urals). Moscow University Geology Bulletin, 74(1), pp 81–92. https://doi.org/10.3103/S0145875219010113Henry D.J., Guidotti C.V., Thomson J.A. (2005). The Ti-saturation surface for low-to-medium pressure metapelitic biotites: Implications for geothermometry and Ti-substitution mechanisms. American Mineralogist, 90(2), pp. 316–328. https://doi.org/10.2138/am.2005.1498Snachev V.I., Snachev A.V. (2014). Patterns of distribution of gold manifestation in carbon deposits Beloretsk metamorphic complex (the South Urals). Bulletin of the Voronezh State University, 2, pp. 79–87. (In Russ.)Lecomte A., Cathelineau M., Michels R., Peiffert C., Brouand M. (2017). Uranium mineralization in the Alum Shale Formation (Sweden): Evolution of a U-rich marine black shale from sedimentation to metamorphism. Ore Geology Reviews, 88, pp. 71–98. https://doi.org/10.1016/j.oregeorev.2017.04.021Snachev V.I., Snachev A.V., Romanovskaya M.A. (2019). The History of the Early Carboniferous Gabbro-Granite Formation (Southern and Middle Urals). Moscow University Geology Bulletin, 74(6), pp. 540–548. https://doi.org/10.3103/S0145875219060103Mutch E.J.F., Blundy J.D., Tattitch B.C., Cooper F.J., Brooker R.A. (2016). An experimental study of amphibole stability in low-pressure granitic magmas and a revised Al-in-hornblende geobarometer. Contributions to Mineralogy and Petrology, 171:85. https://doi.org/10.1007/s00410-016-1298-9Snachyov A.V., Puchkov V.N., Snachyov V.I., Savel’ev D.E., Bazhin E.A. (2009). Bol’shakovskii gabbro massif as a fragment of the Southern Urals zone of early carboniferous rift. Doklady Earth Sciences, 429(8), pp. 1267-1269. https://doi.org/10.1134/S1028334X09080066Parnell J., Perez M., Armstrong J., Bullock L., Feldmann J., Boyce A.J. (2017). A black shale protolith for gold-tellurium mineralisation in the Dalradian Supergroup (Neoproterozoic) of Britain and Ireland. Applied Earth Science, 126(4), pp. 161–175. https://doi.org/10.1080/03717453.2017.1404682Thermo- and barometry of metamorphic rocks (1977). Leningrad: Nauka, 207 p. (In Russ.)Pearce J.A., Harris N.B.W., Tindle A.G. (1984). Trace element discrimination diagrams for the tectonic interpretation of granitic rock. Journal of Petrology, 25(4), pp. 956–983. https://doi.org/10.1093/petrology/25.4.956Wakita H., Rey P., Schmitt R.A. (1971). Abundences of the 14 rare-earth elements and 12 other trace elements in Apollo 12 samples: fife igneous and one breccia rocks and four soils. Proceedings of the Lunar Science Conference. Oxford: Pergamon Press, 2, pp. 1319–1329.Wakita H., Rey P., Schmitt R.A. (1971). Abundences of the 14 rare-earth elements and 12 other trace elements in Apollo 12 samples: fife igneous and one breccia rocks and four soils. Proceedings of the Lunar Science Conference. Oxford: Pergamon Press, 2, pp. 1319–1329.Yudovich Ya.E., Ketris M.P. (2015). Geochemistry of black shale. MoscowBerlin: Direct Media, 272 p. https://doi.org/10.23681/428042 (In Russ.)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.