Введение к работе
Актуальность работы. Крупный (свыше 40 км ) Болыпемартыновский плутон располагается в пределах Хоперского мегаблока Воронежского кристаллического массива (ВКМ) с известными сульфидными медно-никелевыми месторождениями (Нижнемамонское, Подколодновское и др.) и многочисленными разномасштабными рудопроявлениями. В нем сосредоточены разнотипные по составу, возрасту и формационной принадлежности структурно-вещественные породные ассоциации собственно мамонского (интрузии мамонского, ширяевского, каменского типов) и еланского никель-платиноносных комплексов, а также более позднего бобровского гранитоидного комплекса и тела неясной генетической природы (лампрофиры), что свидетельствует о его полигенности и полихронности. Установление ведущих породных ассоциаций различных комплексов и их взаимоотношений в одном массиве позволяют воссоздать картину его формирования, конкретизировать металлогеническую специализацию пород мамонского и еланского комплексов - главных продуцентов сульфидно-платиноидно-медно-никелевых руд на Хоперском мегаблоке.
Цели и задачи исследования. Главной целью работы является установление условий формирования Болыпемартыновского плутона в контексте взаимообусловленности процессов породо- и рудообразования. Достижение поставленной цели потребовало комплексного подхода к решению методически взаимосвязанных задач, включая: 1) выделение и детальное изучение вещественного состава впервые установленных породных ассоциаций плутона и дайковых образований с определением возраста формирования поздней габброидной фазы (каменский тип) в составе мамонского комплекса; 2) выявление закономерностей изменения состава и пространственного размещения петрографических разновидностей, слагающих исследуемый плутон; 3) на основании совокупности минералого-петрографических, петрогеохимических данных исследовать особенности эволюции магматической системы на различных этапах; 4) установление минерагенической перспективности плутона.
Фактический материал, методы исследования. Работа выполнена на кафедре минералогии и петрологии геологического факультета Воронежского государственного университета. В основу работы положен обширный фактический материал по геологии, петрографии, минералогии, геохимии, а также изотопной-геохронологии, полученный автором в процессе обучения в аспирантуре в 2006-2009 гг., а также за период работы (2005-2010 гг.) в составе научной группы кафедры под руководством члена-корреспондента РАН, профессора Н.М. Чернышева, в процессе реализации ряда проектов РФФИ, Гранта Президента и др. Результаты исследований базировались на изучении фондовых и опубликованных материалов различных исследователей магматизма Хоперского мегаблока ВКМ, включающих описание автором более 350 прозрачных и полированных шлифов по 11 буровым скважинам, вскрывающих плутон, а также обработку: 1) данных свыше 250 силикатных анализов по исследуемому плутону и другим типоморфным месторождениям и рудопроявлениям мамонского
комплекса (включая аналитический материал предыдущих исследований (Чернышов, Бочаров, 1972; Хунт, 1976; Молотков, 1974; Чернышева, 2004)); 2) более 300 микрозондовых рентгеноспектральных анализов породообразующих и 61 рудных минералов; 3) результатов 20 оригинальных анализов определения редкоземельных элементов, элементов-примесей методами ISP-MS и ISP-AES, а также содержаний в породах элементов платиновой группы и золота; 4) результатов трех Sm/Nd изотопно-геохимических анализов и определений возраста по циркону по технологии SHRIMP П.
Лабораторно-аналитические исследования проводились в Центральной лаборатории ФГУП «ВСЕГЕИ» (г. Санкт-Петербург), где были получены следующие данные: химический состав пород - методом рентгено-флуоресцентного спектрального анализа (РФСА), концентрации элементов-примесей - методами масс-спектрометрии (ISP-MS) и атомно-эмиссионно-спектрометрическим (ISP-AES) с индуктивно связанной плазмой, а также геохронологическое определение возраста. Sm/Nd изотопно-геохимический анализ выполнен в аналитическом центре КНЦ РАН г. Апатиты. Микрозондовые исследования химического состава минералов проводились в лабораториях ВГУ (JEOL 6380 LV) и ГЕОХИ РАН (Camebax-100).
Полученная информация обрабатывалась на ЭВМ с применением программного пакета «Microsoft Office» и ряда специализированных программ («Make Mine», «PetroExplorer 2.0», и др.), графика и фотоматериал обработан с помощью программ «CorelDrawX3», «PhotoShop CS3».
Научная новизна и практическая значимость работы. Впервые в составе Большемартыновского плутона ВКМ установлено 4 типа разновозрастных и разнофациальных породных ассоциаций, соответствующих мамонскому, еланскому и бобровскому комплексам и их дайковым комагматам. Доказана полигенная и полихронная природа плутона, значительный временной интервал его становления, определяющие в совокупности принципиально новую петрогенетическую модель его формирования при доминирующей роли кристаллизационной дифференциации в условиях плюмового режима. Процесс эволюции рудномагматической системы, ответственной за формирование плутона, сопровождался сменой сульфидного платиноидно-медно-никелевого оруденения оксидным железо-титановым. Дана оценка потенциальной рудоносности наиболее перспективных на сульфидное платиноидно-медно-никелевое оруденение ультрамафитовой породной ассоциации мамонского и мафитовой - еланского комплексов.
Практическая значимость проведенных исследований заключается в уточнении петрогенетических особенностей формирования мамонского и еланского комплексов и позволяет внести ряд корректив в общую эволюцию не только ультрамафит-мафитового магматизма ВКМ, но и в геодинамику развития всего блока в целом. Это, в свою очередь, позволит оптимизировать прогнозные построения относительно платиноидно-сульфидно-медно-никелевого оруденения всего юго-востока ВКМ.
Апробация и публикации результатов работы. Основные положения диссертационной работы представлялись на VIII, IX Всероссийской научной
конференции студентов, аспирантов и молодых специалистов «Геологи XXI века» (г. Саратов 2007, 2008 гг.); VIII Международной конференции «Новые идеи в науках о Земле» (г. Москва 2007 г.); Межвузовской научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Молодые - наукам о Земле» (г. Москва 2008 г.); Международной конференции «Месторождения природного и техногенного минерального сырья: геология, геохимия, геохимические и геофизические методы поисков, экологическая геология» (г. Воронеж, 2008 г.); Всероссийской научной конференции «Проблемы рудогенеза докембрийских щитов» (г. Апатиты, 2008 г.); Всероссийской конференции «Минерагения докембрия» (г. Петрозаводск, 2009 г.).
По теме диссертации опубликовано 14 работ, в том числе в трех изданиях, рекомендованных перечнем ВАК. Результаты исследований вошли в ряд научных отчетов по грантам РФФИ (№ 08-05-99003-рофи), ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» (ГК № 02.740.11.0021 и ГКП-171).
Объем и структура работы. Диссертация включает 163 страницы, в том числе 74 рисунка, 23 таблицы и состоит из пяти глав, введения, заключения и библиографического списка литературы (162 наименования). Первое защищаемое положение обосновывается материалом 2 и 3 глав, при этом в последней содержатся данные по второму положению. Полностью два последующих положения раскрыты в четвертой и пятой главах.
