В. М. Мосейчук¹, Т. Н. Сурин²

1 – ГУП “Южуралгеологоразведка”, г. Челябинск

2 – Главное управление природных ресурсов и охраны окружающей среды МПР России по Челябинской области, г. Челябинск

 

 

В Магнитогорском районе известно одно крупное (Магнитогорское), одно среднее (Малый Куйбас) и ряд мелких месторождений и проявлений магнетитовых руд, сопровождающихся пироксен-гранатовыми скарнами. На месторождении Малый Куйбас известны небольшие залежи богатых титаномагнетитовых руд. Геологическое строение этих месторождений детально описано в многочисленных работах [1, 4 и др.]. В настоящее время общепризнанной является ведущая роль раннекаменноугольной (турнейско-визейской) магматической деятельности в формировании железорудных залежей. Установлен контактово-метасоматический генезис скарново-магнетитовых руд и магматический – титаномагнетитовых [5 и др.].

До недавнего времени практически все исследователи придерживались представления об исключительной роли березовской свиты в локализации скарново-магнетитового оруденения и считали ее рудовмещающей, при этом в состав последней включались все верхнетурнейско-нижневизейские вулканиты и ассоциирующиеся с ними осадочные породы района. Это, в свою очередь, породило представление о стратиформном характере залегания скарново-магнетитовых залежей. В крайнем виде оно выражено гипотезой о первично-осадочном (вулканогенно-осадочном) генезисе железных руд района, включая и руды Магнитогорского месторождения [3]. Позже было показано разнообразие раннекаменноугольного магматизма и определена рудоконтролирующая роль определенного типа его проявления. Часть вулканитов, относившихся к березовской свите, отнесены к шумилинской свите, около половины их объема выделены в греховскую свиту. При этом было доказано, что основная масса руд локализована среди образований, подстилающих березовскую свиту, чаще позднедевонских [9].

Геодинамическая модель формирования месторождений, с учетом разработок Л. Н. Овчинникова [7], должна включать характеристику следующих генетических факторов: 1) глубинность зарождения геологического процесса, порождающего рудообразование; 2) тип геодинамического процесса, порождающего рудообразование; 3) тип геологического процесса, порождающего рудообразование. Ниже кратко охарактеризованы перечисленные факторы на основании палеогеодинамических реконструкций, проведенных в процессе среднемасштабных геологосъемочных работ.

1. Образование скарново-магнетитовых и титаномагнетитовых железных руд является одним из следствий глубинных мантийных явлений, вызвавших выплавление большой массы субщелочных калиево-натриевых базальтоидных магм. Последующее внедрение их в земную кору и частичное извержение на поверхность привели к формированию образований магнитогорской магматической серии. Земная кора под влиянием тепла промежуточных очагов подверглась частичному плавлению с образованием тоналит-трондьемитовых магм, составляющих незначительную в целом часть объема серии. Наиболее близки по составу к исходным мантийным магмам базальтоиды греховской свиты и сопровождающие их габброиды богдановского комплекса, характеризующиеся высоким (до 5–7 %) содержанием титаномагнетита и, соответственно, Fe и Ti, а также относительно высоким содержанием щелочных металлов (в основном Na), Ca, Mg, P и Hf.

Судя по выраженному феннеровскому тренду эволюции магм и высокому содержанию Ti, их выплавление имело место в относительно сухих условиях. Глубины выплавления первичных магм 80–120 км в области гранатовых перидотитов [4] представляются завышенными. Ни одного включения или ксенолита подобного состава в породах магнитогорской серии пока не найдено. Согласно экспериментальным данным, для первичного состава субщелочных базальтов оливин, ортопироксен и клинопироксен присутствуют на ликвидусе (или жидкость равновесна с лерцолитами) примерно при 18 кбар в сухих условиях при температуре 1360 °С и примерно при 23 кбар при наличии 3 % воды и температуре 1320 °С [6]. Учитывая изначально невысокую флюидонасыщенность первичных магм, можно предположить, что глубина их генерации была близка к 70–75 км [10]. Эти условия отвечают близсолидусной области шпинелевых лерцолитов. Подтверждением магмогенерации в условиях шпинелевой фации глубинности является присутствие в базальтах реститовых высокохромистых шпинелидов [8]. Именно невысокое содержание воды (до 1 %) и высокая температура обеспечивают высокую железистость расплава, поскольку эти условия препятствуют стабилизации железоокисных фаз в мантии [11].

2. Зарождение исходных магм субщелочной калиево-натриевой базальтоидной турнейско-ранневизейской магнитогорской магматической серии связано с усилением деструктивных процессов в тылу раннедевонско-раннекаменноугольной островной дуги на завершающем этапе ее формирования, что является следствием подъема мантийного диапира в активизированном надсубдукционном мантийном клине. Эти особенности зафиксированы в составе магматитов. В сравнении с предшествующими по времени вулканогенными образованиями шошонитовой серии фамена – низов визе (новоивановской и шумилинской свит), в образованиях магнитогорской магматической серии наблюдается повышенное содержание титана, натрия, относительно более низкое – калия, фосфора, литофильных и редкоземельных элементов, что можно проинтерпретировать как результат снижения глубины выплавления первичных магм при уменьшении мощности (утонении) земной коры.

Раннекаменноугольный рифтогенез тыловодужной области имел рассеянный характер. Небольшие зоны растяжения были ориентированы ортогонально по отношению к простиранию островной гряды. В современных координатах простирание зон растяжения северо-восточное. В них сформировались образования греховской вулкано-плутонической ассоциации. В палеорельефе зоны растяжения выражались депрессиями. Основной объем греховской свиты сложен преимущественно образованиями лавовых покровов и потоков субщелочных базальтов. Заметно развиты породы кислого и среднего состава. Мощность свиты – до 3300 м. Магматиты свиты сопровождаются большим объемом экструзивных и субвулканических образований.

В фундаменте вулканических сооружений широко развиты комагматичные вулканитам интрузивные образования богдановского комплекса субщелочных габброидов, слагающих множество дайкообразных и силлообразных тел, часто образующих компактные массивы большой мощности (свыше 2 км по данным бурения). На удалении от центров вулканической деятельности в депрессионных зонах имело место интенсивное карбонатное накопление: сформировалась карбонатная формация, представленная известняками нижне-среднекаменноугольной кизильской свиты мощностью до 2000 м. С отложениями карбонатной формации ассоциируются образования вулканогенно-карбонатной флишоидной формации, несущей полиметаллическую и марганцевую минерализацию.

На участках междепрессионных палеоподнятий зоны тыловодужного рифтогенеза доминируют образования березовской вулкано-плутонической ассоциации. В спектре вулканитов березовской свиты, также преимущественно базальтоидной, на рудных полях характерна относительно высокая доля пород среднего состава (в основном, трахиандезибазальтов). Дифференциация магм осуществлялась по боуэновскому пути. Базальтоиды свиты – преимущественно порфировые субщелочные лейкократовые с крайне низким содержанием магнетита и низким Fe в целом, часто с повышенным содержанием K, легких РЗЭ. В целом, по своим петрогеохимическим параметрам они соответствуют островодужной K-Na субщелочной серии [2].

В составе березовского вулканического комплекса установлены многочисленные экструзивные и субвулканические образования. В указанную вулкано-плутоническую ассоциацию входит огромный объем интрузивных образований, разделенных на куйбасовский, мосовский, узянский, малочекинский комплексы. Объем их по данным бурения и особенностям физических полей с глубиною резко увеличивается. Именно с березовской вулкано-плутонической ассоциацией связаны месторождения железных руд. Среди габброидов куйбасовского комплекса распространены разновидности с обильными сегрегациями ранних выделений титаномагнетита, собственно и представляющие собою титаномагнетитовые железные руды. Руды скарново-магнетитовой формации, залежи которых локализуются обычно среди образований деформированного фундамента вулканических построек центрального типа, связаны с этой ассоциацией парагенетически. Обстановка сжатия междепрессионных поднятий фиксируется положительными формами палеорельефа фундамента вулканических сооружений, наличием структуры скучивания, выражающейся в обилии надвигов и взбросов в фундаменте вулканических построек.

3. Решающее значение в становлении оруденения сыграла длительная эволюция субщелочной базальтоидной магмы в крупных периферических очагах в пределах структур сжатия при становлении сложнодифференцированной березовской вулкано-плутонической ассоциации. Рост флюидонасыщенности магм в ходе длительного существования промежуточных очагов обеспечил их эволюцию по боуэновскому пути с обильными ранними выделениями титаномагнетита. Вследствие этого среди габброидов куйбасовского магматического комплекса сформировались сегрегационные титаномагнетитовые руды, представляющие собою обогащенные в разной степени титаномагнетитом габброиды. Существование значительных по объему магматических очагов, представленных в современном разрезе земной коры крупными существенно габбровыми интрузиями, обеспечило энергетическую и флюидную активность гидротермальной системы, деятельность которой и привела к формированию железорудных залежей скарново-магнетитовой формации.

Таким образом, железорудные месторождения Магнитогорского рудного района формировались на деструктивном этапе развития “зрелой” островной дуги в обстановке локального сжатия на фоне общего растяжения. Такое сложное сочетание, вероятно, объясняется коллизионной ситуацией, т. е. началом столкновения островной дуги с континентом (или “микроконтинентом”).