4.1 Научная проблема, на решение которой направлен проект
Эволюция гранитоидного магматизма в сближенных во времени субдукционных, коллизионных, постколлизионных и плюмовых обстановках и оценка их металлогенического потенциала на примере позднепалеозойских-раннемезозойских гранитоидов Таймыра.
4.2 Научная значимость и актуальность решения обозначенной проблемы
Актуальность решения обозначенной проблемы определяется тем, что процессы гранитообразования дают ключевую информацию для многих фундаментальных и прикладных геологических исследований. Таймыро-Североземельская складчатая область является труднодоступной и недостаточно изученной территорией, тектоническая эволюция которой до сих пор остается предметом дискуссий. Существующие модели тектонического развития основываются на разнородных данных. Исследования последних лет показали, что изучение магматизма, широко проявленного в пределах Таймыра, позволяет существенно дополнить существующие представления о развитии региона и является важнейшим элементом реконструкции истории тектонической эволюции западной Арктики (Курапов, 2021; Kurapov et al., 2020a, 2020b, 2021). В частности, в рамках предлагаемого проекта планируется уточнить и дополнить опубликованные недавно доказательства формирования гранитоидных серий Таймыра в сближенных во времени субдукционных, коллизионных, постколлизионных и плюмовых обстановках (Курапов, 2021; Kurapov et al., 2021). Таким образом, предлагаемый проект комплексного изучения палеозойского – мезозойского магматизма Таймыра, с применением современных геохимических, изотопно-геохимических и геохронологических исследований позволит уточнить имеющиеся геодинамические модели для исследуемого региона и западной Арктики в целом. В последнее десятилетие с массивами гранитоидов Таймыра также связывают перспективы открытия новых рудных месторождений медно-порфирового генетического типа. При этом исследования, связанные с рациональным природопользованием и совершенствованием технологий поиска, разведки и добычи полезных ископаемых начинаются с решения фундаментальных проблем. То есть для лучшего понимания перспектив поиска и разведки новых медно-порфировых месторождений необходимы более детальные знания о процессах, приводящих к формированию гранитоидов в различных геодинамических обстановках. Именно такой комплексный подход, предусматривающий неразрывную связь фундаментальных знаний и их практического применения, может обеспечить устойчивое развитие минерально-сырьевой базы арктического региона Российской Федерации.
4.3 Конкретная задача (задачи) в рамках проблемы, на решение которой направлен проект, ее масштаб и комплексность
Геохимическая типизация, датирование и определение источников позднепалеозойских и раннемезозойских гранитоидных серий Таймыра на примере Кристифенсенского, Пекинского, Дорожнинского, Тессемского, Симсовского, Широкинского и других массивов с целью выяснения геодинамических обстановок их формирования и оценки металлогенического потенциала.
4.4 Научная новизна исследований, обоснование того, что проект направлен на развитие новой для научного коллектива тематики В том числе, на определение объекта и предмета исследования, составление плана исследования, выбор методов исследования.
Научная новизна предлагаемого проекта определяется мультидисциплинарным характером исследования, предусматривающим тесную связь традиционных геологических и самых современных геохимических и геохронологических исследований. Впервые будут получены надежные возрастные датировки и охарактеризованы геохимические особенности для целого ряда слабо изученных гранитных интрузий. Впервые для геохимической типизации гранитоидов Таймыра и оценки их рудоносности будет использован анализ состава акцессорных минералов-индикаторов обстановок кристаллизации и эволюции расплавов. Этот метод также является новой для данного научного коллектива тематикой.
Также важным аспектом новизны поставленной задачи является необходимость восполнить недостаточную изученность отдаленного района западной Арктики и обеспечить более равномерное покрытие этой территории геохимическими, геохимическими и изотопно-геохронологическими данными. Недостаточная изученность Таймыра существенно снижает достоверность применяющихся в настоящее время тектонических и металлогенических моделей.
Выполнимость поставленной задачи определяется имеющимся научным заделом и опытом мультидисциплинарных исследований участников проекта, а также доступной им значительной лабораторной базой. Проведенные участниками проекта в 2019 – 2021 годах полевые работы позволили собрать представительную коллекцию каменного материала из наиболее крупных и важных в геологическом отношении гранитных массивов Таймыра (Кристифенсенский, Пекинский, Дорожнинский, Тессемский, Симсовский, Широкинский и другие). Запланированные в предлагаемом проекте исследования будут сосредоточены на этих объектах на основе системного подхода: от карты и полевых работ к образцам-анализам-данным и далее к их систематизации в виде дополнений к имеющимся моделям формирования гранитоидов Таймыра в палеозое – мезозое.
Преимуществом нашего научного коллектива и гарантией успешной реализации проекта является возможность использования аналитических возможностей Научного парка СПбГУ (г. Санкт-Петербург), а также уникального аналитического центра ОИ ЦКП «Геоаналитик» (г. Екатеринбург), мощности которых позволяют выполнить весь спектр намеченных исследований. Все вышеперечисленные научные и методологические подходы в сочетании с опытом и профессионализмом участников проекта позволят нам получить все запланированные результаты и решить все поставленные задачи.
4.5 Современное состояние исследований по данной проблеме, основные направления исследований в мировой науке и научные конкуренты
Первые представления о палеозойском и мезозойском магматизме Таймыра начали формироваться в середине-конце XX века. В это время на территории Таймыра проводились геологосъемочные работы различного масштаба, на основе которых были выдвинуты первые модели и гипотезы о тектонической истории исследуемого региона (Вакар et al., 1958; Погребицкий, 1971; Урванцев, 1949; Хаин, 1979). Исследования последних десятилетий установили еще более широкое распространение палеозойско-мезозойского гранитоидного магматизма в пределах Таймыра. В частности, было показано, что в пределах Северного Таймыра широко развиты каменноугольно-пермские гранитоидные серии (Kurapov et al., 2020; Lorenz et al., 2007; Pease et al., 2014; Vernikovsky et al., 2020; Верниковский, 1996; Курапов et al., 2018), маркирующие время коллизии Карского блока с Сибирским континентом в позднем палеозое. Позднепермские постколлизионные гранитоиды (Vernikovsky et al., 2020; Верниковский et al., 1998) достаточно широко проявлены как в Северном, так и в Центральном Таймыре. Особое место занимают проявления позднепермско-триасового гранитоидного магматизма, которые установлены на всей площади полуострова и, по-видимому, связаны с трапповым магматизмом Восточной Сибири (Augland et al., 2019; Kurapov et al., 2021; Vernikovsky et al., 2003; Проскурнина et al., 2019). Несмотря на определенные успехи в исследовании гранитоидов Таймыра, работы, рассматривающие петрогенезис гранитоидов, остаются единичными, а связь эпизодов гранитоидного магматизма с геологическими процессами в масштабе всего региона недостаточно изученной (Kurapov et al., 2021), и именно эту задачу предполагается решить в рамках предлагаемого проекта. Ранние работы по изучению металлогенических особенностей гранитоидов Таймыра в основном касались их возможной связи с современными россыпными месторождениями и рудопроявлениями золото-сульфидно-кварцевой формации (Забияка, 2006; Проскурнин et al., 2002; Сердюк et al., 1997), и лишь в последние годы стали появляться публикации, в которых рассматривается возможная связь палеозойского-мезозойского гранитоидного магматизма с порфировым оруденением и выделяется несколько потенциально рудоносных на медно-молибден-порфировое оруденение ареалов: Солнечнинский на о. Большевик; Кристифенсенско-Анучинский, Лодочниковский и Пекинский на п-ове Челюскин; Чукчинско-Коломейцевский, Ленивенско-Верхнемамонтовский на Центральном и Мининский на Северо-Западном Таймыре (Проскурнин и др., 2021). Однако эти работы не учитывают накопленный в последнее десятилетие опыт по оценке и дискриминации гранитоидов с точки зрения перспективности развития в них порфировых рудно-магматических систем (например Lu et al., 2016; Cooke et al., 2017; Cassini et al., 2022), основанный на использовании минералов-индикаторов обстановок кристаллизации и эволюции расплавов (окисленности, флюидонасыщенности и т.д.), то есть именно тот подход, который предлагается использовать в рамках настоящего проекта.
4.6 Предлагаемые методы и подходы, общий план работы на весь срок выполнения проекта и ожидаемые результаты (объемом не менее 2 стр.; в том числе указываются ожидаемые конкретные результаты по годам; общий план дается с разбивкой по годам)
Теоретические подходы
Для реализации целей проекта предполагается решить следующие основные задачи: (1) определить/уточнить возрасты кристаллизации наиболее важных в геологическом отношении реперных гранитоидных интрузий с помощью уран-свинцового датирования по цирконам; (2) провести геохимическую типизацию познепалеозойских-раннемезозойских гранитоидных серий на региональном уровне с использованием полученных новых данных о химическом составе пород; (3) для ранжирования гранитных массивов по металлогеническому потенциалу будет проведено изучение химического состава минералов-индикаторов обстановок кристаллизации и эволюции расплавов (циркон, апатит, сфен, магнетит и др.) которые используются для выявления потенциально перспективных на медно-порфировое оруденение гранитоидов; (4) в результате обобщения полученных данных будут установлены закономерности пространственно-временного размещения гранитоидных серий Таймыра и дана характеристика строения коры этого региона в масштабе крупных террейнов. Полученные данные будут проинтерпретированы в контексте современных представлений о геологической эволюции западной Арктики в палеозое и мезозое и внесут существенный вклад в понимание геологических структур этого региона.
