georesГеоресурсыGeoresources1608-50431608-5078Georesursy LLC10.18599/grs.2023.3.21geores-50Research ArticleГЕОЛОГИЧЕСКИЕ И МИНЕРАЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ, ПОИСК И РАЗВЕДКА МЕСТОРОЖДЕНИЙ ТВЕРДЫХ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХGEOLOGICAL AND MINERALOGICAL RESEARCH, PROSPECTING AND EXPLORATION OF SOLID MINERAL DEPOSITSМодели формирования Ti-Fe-оксидной минерализации постостроводужных габброидных комплексов северной части Западно-Магнитогорской зоны (Южный Урал)Origin of Ti-Fe-oxide mineralization of post-island-arc gabbroid complexes in the northern part of the West Magnitogorsk zone (Southern Urals)РахимовИ. Р.RakhimovI. R.

Ильдар Рашитович Рахимов – кандидат геол.-минерал. наук, старший научный сотрудник

450077, Уфа, ул. Карла Маркса, д. 16/2

Ildar R. Rakhimov – Cand. Sci. (Geology and Mineralogy), Senior Researcher

16/2 Karl Marks st., Ufa, 450077

rigel92@mail.ruВишневскийА. В.VishnevskiyA. V.

Андрей Владиславович Вишневский – кандидат геол.- минерал. наук, старший научный сотрудник

630090, Новосибирск, пр. Ак. Коптюга, д. 3

Andrey V. Vishnevskiy – Cand. Sci. (Geology and Mineralogy), Senior Researcher

3 Koptyug Ave., 630090, Novosibirsk

Институт геологии УФИЦ РАНРоссияInstitute of Geology of the Ufa Federal Research Centre of the Russian Academy of SciencesRussian FederationИнститут геологии и минералогии СО РАНРоссияSobolev Institute of Geology and Mineralogy of the Siberian Branch of the Russian Academy of SciencesRussian Federation202306042024253175190Copyright © Рахимов И.Р., Вишневский А.В., 20242024Рахимов И.Р., Вишневский А.В.Rakhimov I.R., Vishnevskiy A.V.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/50

Проведены детальные минералого-геохимические исследования Ti-Fe-оксидов из габброидов наурузовского и утлыкташского постостроводужных комплексов Западно-Магнитогорской зоны Южного Урала. Установлена полигенная природа Ti-Fe-минерализации в породах Наурузовского силла, Утлыкташского расслоенного лополита и Уразовской интрузии. В Наурузовском массиве преобладает титаномагнетит, кристаллизовавшийся как из Ti-Fe-оксидной жидкости на раннемагматической стадии, так и из остаточного Ti-Fe-обогащённого силикатного расплава на промежуточной и позднемагматической стадиях (~970–800 °C). Наиболее богата Ti-Fe-оксидами (Fe2 O3 * – до 20.1 мас. %, TiO2 – до 1.6 мас. %, V – до 430 г/т) средняя зона силла, связанная с внедрением магмы, богатой вкрапленниками ортопироксена. В Утлыкташском лополите широко развиты и титаномагнетит, и ильменит, образующие наиболее богатые скопления в нижней части массива (Fe2 O3 * – до 18.1 мас. %, TiO2 – до 2.9 мас. %, V – до 545 г/т) благодаря гравитационному осаждению кристаллизующихся фаз. Габброиды Уразовской интрузии схожи по минеральному и химическому составу, но отличаются от Утлыкташского лополита закономерностями формирования Ti-Fe-минерализации, что требует отдельного изучения. В целом геологические условия формирования Наурузовского силла и Утлыкташского лополита достаточно благоприятны для формирования кондиционных Fe-Ti-руд.

Detailed mineralogical and geochemical studies of Ti-Fe oxides from gabbroids of the Nauruz and Utlyktash post-subductional complexes, West Magnitogorsk Zone, South Urals, have been carried out. The polygenic nature of Ti-Fe mineralization in Nauruz sill, Utlyktash layered lopolith and Uraz intrusion rocks has been established. The Nauruz massif is dominated by titanomagnetite, which crystallized both from the Ti-Fe-oxide liquid at the early magmatic stage and from the residual Ti-Fe-enriched silicate melt at the intermediate and late magmatic stages (~970–800°C). The most rich in Ti-Fe oxides (Fe2 O3 * up to 20.1 wt %, TiO2 up to 1.6 wt %, and V up to 430 ppm) is the middle zone of the sill associated with intrusion of magma enriched in orthopyroxene phenocrysts. Both titanomagnetite and ilmenite are widespread in the Utlyktash lopolith, forming the richest accumulations in the lower part of the massif (Fe2 O3 * up to 18.1 wt %, TiO2 up to 2.9 wt %, and V up to 545 g/t) due to gravitational settling of crystallizing phases. The gabbroids of the Uraz intrusion are similar in mineral and chemical composition, but differ from the Utlyktash lopolith in the patterns of formation of Ti-Fe mineralization, which requires a special study. In general, the geological settings for the formation of the Nauruz sill and Utlyktash lopolith are quite favorable for the formation of economic Fe-Ti ores.

геологияпетрохимиярасплавкристаллизациятитаномагнетитильмениттермометрияоксибарометрияgeologychemistrymeltcrystallizationtitanomagnetiteilmenitethermometryoxybarometryРабота выполнена в рамках гранта РНФ № 22-77-10049.The work was carried out within the framework of the Russian Science Foundation grant no. 22-77-10049.ReferencesАнисимов И.С., Сопко Л.Н., Ямаев Ф.А., Калташева И.Ш., Мухаметов И.Ш. (1978). Отчёт по геологическому доизучению в масштабе 1:50000 объекта «Ургунская площадь» за 1972–1978 гг. Т.1. Уфа, 416 с.Abdel-Karim M.A.-A. (2009). Petrographic and chemical characterization of Fe-Ti oxides and sulfides hosted in mafic intrusions, south Sinai, Egypt: Implication for genesis. Journal of Geology and Mining Research, 1(3), pp. 076–093.Бузмаков, В.Н., Володина, Ю.В. (2022). Титаномагнетитовые месторождения как перспективная сырьевая база металлургии Урала (на основе опыта разработки Качканарской группы месторождений). Проблемы минералогии, петрографии и металлогении. Научные чтения памяти П.Н. Чирвинского, Вып. 25, с. 27–33. https://doi.org/10.17072/chirvinsky.2022.27Anisimov I.S., Sopko L.N., Yamaev F.A., Kaltasheva I.S., Mukhametov I.S. (1978) Report on geological additional study on a scale of 1:50000 of the object “Urgun area” for 1972–1978. V.1. Ufa, 416 p. (In Russ.)Знаменский С.Е. (2009). Структурные условия формирования коллизионных месторождений золота восточного склона Южного Урала. Уфа: Гилем, 348 с.Butler R.F. (1992). Paleomagnetism: Magnetic Domains to GeologicTerranes. Boston: Blackwell Scientific Publications, 319 p.Иванов О.К. (1997). Концентрически-зональные пироксенит-дунитовые массивы Урала (минералогия, петрология, генезис). Екатеринбург: Издательство Уральского университета, 488 с.Buzmakov V.N., Volodina Y.V. (2022). Titanomagnetite deposits as a promising raw material base for the metallurgy of the Urals (based on the experience of developing the Kachkanar group of deposits). Problems of mineralogy, petrography and metallogeny: Scientific readings in memory of P.N. Chirvinsky, 25, pp. 27–33. (In Russ.) https://doi.org/10.17072/chirvinsky.2022.27Кац Ш.Н., Тамбовцев В.В., Калташёва И.И., Генина Л.А., Ишмуратова З.У. (1980). Отчёт о геологическом доизучении в масштабе 1:50000 Миндякской площади (планшеты №40-70-Г-б-в,г,; №40-71-А и В; №40-82-А-б,в,г и Б) по работам Миндякского геолого-съёмочного отряда и Учалинской геофизической партии за 1975–1980 гг. Уфа, 362 с.Clynne M.A. (1999). A Complex Magma Mixing Origin for Rocks Erupted in 1915, Lassen Peak, California. Journal of Petrology, 40(1), pp. 105–132. https://doi.org/10.1093/petroj/40.1.105Козлов А.В., Михайлов В.В., Степанов С.Ю., Шиловских В.В., Власенко Н.С. (2022) Магнетит-ильменит-шпинелевые срастания в амфиболовых габбро массива Серебрянского Камня, Средний Урал. Минералогия, 8(4), с. 34–58. https://doi.org/10.35597/2313-545X-2022-8-4-3Howarth G.H., Prevec S.A., Zhou M.-F. (2013). Timing of Ti-magnetite crystallisation and silicate disequilibrium at the Panzhihua Mafic Layered Intrusion: implications for ore forming processes. Lithos, (170–171), pp. 73–89. https://doi.org/10.1016/j.lithos.2013.02.020Павлов А.Л. (1983). Генезис магматических магнетитовых месторождений. Новосибирск: Наука, 208 с.Hurai V., Simon K., Wiechert U., Konečný P., Huraiová M., Pironon J., Lipka J. (1998). Immiscible separation of metalliferous Fe/Ti-oxide melts from fractionating alkali basalt: P-T-f O2 conditions and two-liquid elemental partitioning. Contrib. Mineral. Petrol., (133), pp. 12–29. https://doi.org/10.1007/s004100050433Прокин В.А. (1976). Закономерности размещения колчеданных месторождений на Южном Урале. М.: Недра, 176 с.Ivanov O.K. (1997). Concentric-zonal pyroxenite-dunite massifs of the Urals (mineralogy, petrology, genesis). Yekaterinburg: Ural University Press, 488 p. (In Russ.)Пучков В.Н. (2000) Палеогеодинамика Южного и Среднего Урала. Уфа: Гилем, 146 с.Kats S.N., Tambovtsev V.V., Kaltasheva I.I., Genina L.A., Ishmuratova Z.U. (1980). Report on the geological additional study on a scale of 1:50000 of the Mindyakskaya area (plates No. 40-70-G-b-c, d,; No. 40-71-A and C; No. 40-82-A-b, c, d and b) based on the work of the Mindyak geological survey team and the Uchaly geophysical team for 1975–1980. Ufa, 362 p. (In Russ.)Рахимов, И. Р., Михеев, Е. И., Вишневский, А. В., Кунаккузин, Е. Л. (2023). Минералогия, геохимия и Sm-Nd систематика пород и руд скарново-магнетитового месторождения Канакай (Южный Урал). Вестник ВГУ. Серия: Геология, (1), с. 49–64. https://doi.org/10.17308/geology/1609-0691/2023/1/49-64Kholodnov V.V. (2006). Large titanomagnetite, ilmenite and skarnmagnetite deposits in the rift structures of the Southern Urals: factors determining their mineral composition, extent and conditions of formation. Yearbook-2005, (153), pp. 404–408. (In Russ.)Рахимов И.Р. (2017). Геология, петрология и рудоносность позднедевонско-карбонового интрузивного магматизма Западно-Магнитогорской зоны Южного Урала. Дис. … канд. геол.-мин. наук. Уфа, 181 с.Kozlov A.V., Mikhaylov V.V., Stepanov S.Y., Shilovskikh V.V., Vlasenko N.S. (2022). Magnetite-ilmenite-spinel intergrowths in amphibole gabbro of the Serebryansky Kamen intrusion, Central Urals. Mineralogy, 8(4), pp. 34–58. (In Russ.) https://doi.org/10.35597/2313-545X-2022-8-4-3Салихов Д.Н., Холоднов В.В., Пучков В.Н., Рахимов И.Р. (2019). Магнитогорская зона Южного Урала в позднем палеозое: магматизм, флюидный режим, металлогения, геодинамика. М.: Наука, 392 с.Liu P.-P., Zhou M.-F., Chen W.T., Boone M., Cnudde V. (2014). Using Multiphase Solid Inclusions to Constrain the Origin of the Baima Fe–Ti–(V) Oxide Deposit, SW China. Journal of Petrology, 55(5), pp. 951–976. https://doi.org/10.1093/petrology/egu012Серавкин И.Б., Косарев А.М., Салихов Д.Н. (1992). Вулканизм Южного Урала. М.: Наука, 197 с.Pavlov A.L. (1983). Genesis of igneous magnetite deposits. Novosibirsk: Nauka, 208 p. (In Russ.)Холоднов В.В. (2006). Крупные титаномагнетитовые, ильменитовые и скарново-магнетитовые месторождения в рифтогенных структурах Южного Урала: факторы, определяющие их минеральный состав, масштабы и условия формирования. Ежегодник-2005, вып. 153, с. 404–408.Pietruszka D.K., Hanchar J.M., Tornos F., Wirth R., Graham N.A., Severin K.P., Velasco F., Steele-MacInnis M., Bain W.M. (2022) Magmatic immiscibility and the origin of magnetite-(apatite) iron deposits. Preprint (Version 1). https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-2156064/v1Шабашев В.Я. (2022). Железо-титановое оруденение Ошурковского массива (Забайкалье). Геосферные исследования, (1), с. 48–67. DOI: 10.17223/25421379/22/3Prokin V.A. (1976). Patterns of placement of pyrite deposits in the South Urals. Moscow: Nedra, 176 p. (In Russ.)Шарков Е.В., Чистяков А.В., Щипцов В.В., Богина М.М., Фролов П.В. (2018). Происхождение Fе-Ti оксидной минерализации в среднепалеопротерозойском Елетьозерском сиенит-габбровом интрузивном комплексе (Северная Карелия, Россия). Геология рудных месторождений, 60(2), с. 198–230. https://doi.org/10.7868/S0016777018020041Puchkov V.N. (2000). Paleogeodinamics of the Southern and Middle Urals. Ufa: Gilem, 146 p. (In Russ.)Abdel-Karim M.A.-A. (2009). Petrographic and chemical characterization of Fe-Ti oxides and sulfides hosted in mafic intrusions, south Sinai, Egypt: Implication for genesis. Journal of Geology and Mining Research, 1(3), pp. 076–093.Rakhimov I. R., Mikheev E. I., Vishnevskiy A.V., Kunakkuzin E.L. (2023). Mineralogy, geochemistry and Sm-Nd systematics of rocks and ores of the Kanakay iron skarn deposit (Southern Urals). Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Geologija = Proceedings of Voronezh State University. Series: Geology, (1), pp. 49–64. (In Russ.)Butler R.F. (1992). Paleomagnetism: Magnetic Domains to GeologicTerranes. Boston: Blackwell Scientific Publications, 319 p.Rakhimov I.R. (2017). Geology, petrology and ore content of Late Devonian-Carboniferous intrusive magmatism in the West Magnitogorsk zone of the Southern Urals. Cand. geol. and mineral. sci. diss. Ufa, 181 p. (In Russ.)Clynne M.A. (1999). A Complex Magma Mixing Origin for Rocks Erupted in 1915, Lassen Peak, California. Journal of Petrology, 40(1), pp. 105–132. https://doi.org/10.1093/petroj/40.1.105Ryabchikov I. D., Kogarko L. N., Kuzmin D. V. (2012). Degassing and redox effects in the magma chamber of the Guli massif (Polar Siberia). EGU General Assembly, Vienna, Austria, p. 1244.Howarth G.H., Prevec S.A., Zhou M.-F. (2013). Timing of Ti-magnetite crystallisation and silicate disequilibrium at the Panzhihua Mafic Layered Intrusion: implications for ore forming processes. Lithos, (170–171), pp. 73–89. https://doi.org/10.1016/j.lithos.2013.02.020Salikhov D.N., Kholodnov V.V., Puchkov V.N., Rakhimov I.R. (2019). Magnitogorsk zone of the Southern Urals in the late Paleozoic: magmatism, fluid regime, metallogeny, geodynamics. Moscow: Nauka, 392 p. (In Russ.)Hurai V., Simon K., Wiechert U., Konečný P., Huraiová M., Pironon J., Lipka J. (1998). Immiscible separation of metalliferous Fe/Ti-oxide melts from fractionating alkali basalt: P-T-f O2 conditions and two-liquid elemental partitioning. Contrib. Mineral. Petrol., (133), pp. 12–29. https://doi.org/10.1007/s004100050433Seravkin I.B., Kosarev A.M., Salikhov D.N. (1992). Volcanism of the Southern Urals. Moscow: Nauka, 197 p. (In Russ.)Liu P.-P., Zhou M.-F., Chen W.T., Boone M., Cnudde V. (2014). Using Multiphase Solid Inclusions to Constrain the Origin of the Baima Fe–Ti–(V) Oxide Deposit, SW China. Journal of Petrology, 55(5), pp. 951–976. https://doi.org/10.1093/petrology/egu012Shabashev V.Y. (2022). Iron-titanium mineralization of the Oshurkov massif (Transbaikalia). Geosphere Research, (1), pp. 48–67. (In Russ.) DOI: 10.17223/25421379/22/3Pietruszka D.K., Hanchar J.M., Tornos F., Wirth R., Graham N.A., Severin K.P., Velasco F., Steele-MacInnis M., Bain W.M. (2022) Magmatic immiscibility and the origin of magnetite-(apatite) iron deposits. Preprint (Version 1). https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-2156064/v1Sharkov E.V., Chistyakov A.V., Shchiptsov V.V., Bogina M. M., Frolov P. V. (2018) Origin of Fe–Ti Oxide Mineralization in the Middle Paleoproterozoic Elet’ozero Syenite–Gabbro Intrusive Complex (Northern Karelia, Russia). Geol. Ore Deposits 60, 172–200. https://doi.org/10.1134/S1075701518020046Ryabchikov I. D., Kogarko L. N., Kuzmin D. V. (2012). Degassing and redox effects in the magma chamber of the Guli massif (Polar Siberia). EGU General Assembly, Vienna, Austria, p. 1244.Stormer J.J. (1983). The effects of recalculation on estimates of temperature and oxygen fugacity from analyses of multicomponent-irontitanium oxides. Amer. Miner., (68), pp. 586–594.Stormer J.J. (1983). The effects of recalculation on estimates of temperature and oxygen fugacity from analyses of multicomponent-irontitanium oxides. Amer. Miner., (68), pp. 586–594.Tan W., Liu P., He H., Wang C.Y., Liang X. (2016). Mineralogy and origin of exsolution in ti-rich magnetite from different magmatic Fe-Ti oxidebearing intrusions. The Canadian Mineralogist, (54), pp. 539–553. https://doi.org/10.3749/canmin.1400069Tan W., Liu P., He H., Wang C.Y., Liang X. (2016). Mineralogy and origin of exsolution in ti-rich magnetite from different magmatic Fe-Ti oxidebearing intrusions. The Canadian Mineralogist, (54), pp. 539–553. https://doi.org/10.3749/canmin.1400069Turner M.B., Cronin S.J., Stewart R.B., Bebbington M., Smith I.E.M. (2008). Using titanomagnetite textures to elucidate volcanic eruption histories. Geology, 36(1), pp. 31–34. https://doi.org/10.1130/G24186A.1Turner M.B., Cronin S.J., Stewart R.B., Bebbington M., Smith I.E.M. (2008). Using titanomagnetite textures to elucidate volcanic eruption histories. Geology, 36(1), pp. 31–34. https://doi.org/10.1130/G24186A.1Xu Z.-H., Yang Z.-F., An X.-H., Xu R., Qi J.-N. (2022) Relationship between the Texture and Composition of Titanomagnetite in Hannuoba Alkaline Basalt: A New Geospeedometer. Minerals, 12, 1412. https://doi.org/10.3390/min12111412Xu Z.-H., Yang Z.-F., An X.-H., Xu R., Qi J.-N. (2022) Relationship between the Texture and Composition of Titanomagnetite in Hannuoba Alkaline Basalt: A New Geospeedometer. Minerals, 12, 1412. https://doi.org/10.3390/min12111412Yavuz F. (2021). WinMIgob: A Windows program for magnetite-ilmenite geothermometer and oxygen barometer. Journal of Geosciences, 66(1), pp. 51–70. http://doi.org/10.3190/jgeosci.319Yavuz F. (2021). WinMIgob: A Windows program for magnetite-ilmenite geothermometer and oxygen barometer. Journal of Geosciences, 66(1), pp. 51–70. http://doi.org/10.3190/jgeosci.319Zeng L.-P., Zhao X.-F., Spandler C., Hu H., Hu B., Li J.-W., Hu Y. (2022). Origin of high-Ti magnetite in magmatic-hydrothermal systems: evidence from iron oxide-apatite (IOA) deposits of Eastern China. Economic Geology, 117(4), pp. 923–942.Zhang Z.C., Hou T., Li H.M., Li J.W., Zhang Z.H., Song X.Y. (2014). Enrichment mechanism of iron in magmatic-hydrothermal system. Acta Petrol. Sin., 30, pp. 1189–1204 (In Chinese)Zhang Z.C., Hou T., Li H.M., Li J.W., Zhang Z.H., Song X.Y. (2014). Enrichment mechanism of iron in magmatic-hydrothermal system. Acta Petrol. Sin., 30, pp. 1189–1204 (In Chinese)Zhou M.-F., Chen W.T., Wang C.Y., Prevec S.A., Liu P. P., Howarth G. (2013). Two stages of immiscible liquid separation in the formation of Panzhihua-type of Fe-Ti-V oxide deposits, SW China. Geoscience Frontiers, 4(5), pp. 481–502. https://doi.org/10.1016/j.gsf.2013.04.006Zhou M.-F., Chen W.T., Wang C.Y., Prevec S.A., Liu P. P., Howarth G. (2013). Two stages of immiscible liquid separation in the formation of Panzhihua-type of Fe-Ti-V oxide deposits, SW China. Geoscience Frontiers, 4(5), pp. 481–502. https://doi.org/10.1016/j.gsf.2013.04.006Zeng L.-P., Zhao X.-F., Spandler C., Hu H., Hu B., Li J.-W., Hu Y. (2022). Origin of high-Ti magnetite in magmatic-hydrothermal systems: evidence from iron oxide-apatite (IOA) deposits of Eastern China. Economic Geology, 117(4), pp. 923–942.Znamenskiy S.E. (2009). Structural Conditions for the Formation of Collision Gold Deposits on the Eastern Slope of the Southern Urals. Ufa: Gilem, 348 p. (In Russ.)

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