GeotectonicsGeotectonicsГеотектоника0016-853X3034-4972The Russian Academy of Sciences68133410.31857/S0016853X24060043RWJZXJArticlesСтатьиResearch ArticleMagmatism and Tectonophysical Characteristics of Formation of Ore-Bearing Intrusions in Norilsk Region (Eastern Siberia, Russia)Магматизм и тектонофизические характеристики формирования рудоносных интрузий Норильского района (Восточная Сибирь, Россия)RebetskyYu. L.РебецкийЮ. Л.
Russian Federation
reb@ifz.ruVoytenkoV. N.ВойтенкоВ. Н.
Russian Federation
reb@ifz.ruSchmidt Institute of Physics of the Earth of the RASИнститут физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАНNorilsk Nickel Technical Services LLCООО “Норникель Технические Сервисы”15122024610012129052025Copyright ©; 2024, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2024, Российская академия наук2024Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://journals.eco-vector.com/0016-853X/article/view/681334

In our research features of the field of deep intrusions and tectonics of the Norilsk region are studied. It is shown that the formation of copper-nickel deposits in the study area in the Early Triassic period is associated with the evolution of the stress field in the crust over 50‒100 Ma. It is established that the features of the formation of the intrusive field at the initial stage are associated with the heterogeneity of the stress state that arose before the onset of magmatism in the Early Permian period in the crust of the Khantai-Rybninsky swell (uplift) and adjacent structures. The emergence of this heterogeneity, which had an inherited long-term nature, is due to the formation of uplifts in the region and the processes of denudation of these uplifts on the surface (amplitudes of 1.5‒2.5 km). Since the processes of surface denudation lead to the release of rocks that have experienced a supercritical flow at great depths, in the upper layer and, partially, in the middle layer of the crystalline crust of the Khantai-Rybninsky swell and adjacent territories there were prerequisites for the emergence of a stress state of horizontal compression. In the lower layer of the crust of the Khantai-Rybninsky swell, as well as in the crust of the Norilsk-Kharaelakh trough and the Tunguska syneclise, the horizontal extension regime was preserved. This difference in the stress state of extension and compression of the crust determined the features of the spatial heterogeneity of the development of volcanism and intracrustal magmatism of the Norilsk-Kharaelakh trough and the Tunguska syneclise.

В статье представлены результаты исследования поля напряжений земной коры Норильского района при внедрении дифференцированных интрузий. Показано, что формирование в раннетриасовое время рудоносных интрузий, несущих медно-никелевую минерализацию, связано с эволюцией поля напряжений в коре на протяжении 50‒100 млн лет. Установлено, что особенности напряженного состояния земной коры на начальном этапе обусловлены его глубинной и латеральной неоднородностью, возникшей до начала магматизма в раннепермское время в коре Хантайско-Рыбнинского вала и прилегающих структур. Возникновение этой неоднородности, имевшей унаследованный длительный характер, обусловлено формированием поднятий (валов) в регионе и процессами денудации поверхности этих поднятий с вертикальными амплитудами в пределах 1.5‒2.5 км.

Поскольку процессы денудации приводят к подъему к поверхности пород, испытавших на больших глубинах закритическое течение, в верхней части и, частично, в средней части кристаллической коры Хантайско-Рыбнинского вала и прилегающих территориях возникли предпосылки к созданию напряженного состояния горизонтального сжатия. В нижней части коры Хантайско-Рыбнинского вала, а также в коре Норильско-Хараелахского прогиба и Тунгусской синеклизы сохранился режим горизонтального растяжения. Эта разница в напряженном состоянии коры определила особенности пространственной неоднородности развития вулканизма и внутрикорового магматизма Норильско-Хараелахского прогиба и Тунгусской синеклизы.

tectonophysicsmagmatismstress regimehorizontal compressionmagma pressuremagma-conducting faultsmagmatic intrusionsNorilsk-Kharelakh troughKhantay-Rybninsky swellTunguska synecliseтектонофизикамагматизмрежим напряженного состояниягоризонтальное сжатиедавление магмымагмопроводящие разломымагматические интрузииНорильско-Хараелахский прогибХантайско-Рыбнинский валТунгусская синеклизаПравительство Российской ФедерацииGovernment of the Russian FederationАльмухамедов А.И., Медведев А.Я. Геохимия серы в процессах эволюции основных магм. ‒ М.: Наука, 1982. 146 с.Андерсон Д.Л. Горячие точки, базальты и эволюция мантии. ‒ В кн.: Современные проблемы геодинамики. М.: Мир, 1984. С. 197–217.Геологическая карта Норильского региона. ‒ М-б 1:200 000. ‒ Под ред. М.Л. Шермана ‒ СПб.: ВСЕГЕИ, 1991. 4 л.Годлевский М.Н. Условия зарождения и кристаллизации рудоносных магм, формирующих медно-никелевые месторождения. ‒ Т.1. ‒ Основные параметры процессов эндогенного рудообразования. ‒ Под ред. В.А. Кузнецова ‒ Новосибирск: Наука, 1979. С. 109–118.Годлевский М.Н., Лихачев А.П. Экспериментальные и физико-химические данные о формировании медно-никелевых месторождений. ‒ В кн.: Проблемы петрологии в связи с сульфидным медно-никелевым рудообразованием. М.: Наука, 1981. С. 138–147.Гольдберг И.С. Проблема источников металлов в месторождениях и ее решение на примерах формирования Cu‒Ni месторождений России, Канады и Австралии в единых геохимических системах от региональных до локальных рангов. ‒ В сб.: Проблема минералогии, экономической геологии и минеральной геологии. ‒ Под. Ред. В.И. Старостина ‒ М.: МаксПресс, 2021. С. 11–46.Гудман Р. Механика скальных пород. ‒ М.: Стройиздат, 1987. 232 с.Добрецов Н.Л., Борисенко А.С., Изох А.Э., Жмодик С.М. Термохимическая модель пермотриасовых мантийых плюмов Евразии как основа для выявления закономерностей формирования и прогноза медно-никелевых, благородно- и редкометалльных месторождений // Геология и геофизика. 2010. Т. 51. № 9. С. 1159–1187.Дюжиков О.А., Дистлер В.В., Кавардин Г.И. Голубков В.С., Служеникян С.Ф., Лурье А.М. Геологическая позиция, глубинное строение и рудомагматические системы Норильского района. ‒ В кн.: Глубинные условия эндогенного рудообразования. ‒ Под ред. В.И. Казанского ‒ М.: Наука. 1986. 204 с.Дюжиков О.А., Дистлер В.В., Струнин Б.М., Мкртычьян А.К., Шерман М.Л., Служеникин С.Ф., Лурье А.М. Геология и рудоносность Норильского района. ‒ Под ред. В.И. Казанского ‒ М.: Наука. 1988. 279 с.Дюжиков О.А., Золотухин В.В., Кавардин Г.И. Мезозойская металлогения Таймыро-Норильского района. ‒ В кн.: Закономерности размещения полезных ископаемых. ‒ T.XV. ‒ Металлогения Сибири. ‒ М.: Наука. 1988. С. 203–214.Егоркин А.В., Зюганов С.К., Чернышев Н.М. Верхняя мантия Сибири. ‒ Мат-лы 27-й МГК “Геофизика” (Докл. советских геологов). ‒ М.: Наука, 1984. Т.8. С. 27–42.Егоркин А.В., Зюганов С.К., Павленкова Н.А., Чернышев Н.М. Результаты исследования структуры литосферы на профилях в Сибири // Геология и геофизика. 1988. № 5. С.120–128.Журавлев Е.Г. Тектоника фундамента Западно-Сибирской плиты // Геотектоника. 1986. №3. С.107–115.Золотухин В. В. Обобщенная модель сульфидного медно-никелевого рудообразования как процесс сульфуризации. ‒ В кн.: Рудообразование и генетические модели эндогенных рудных формаций. ‒ Под ред. А.А. Оболенского ‒ Новосибирск: Наука. 1988. С. 172–181Золотухин В.В, Лагута О.Н. О фракционировании магнезиальных базитовых расплавов и многообразии траппов на Сибирской платформе // Докл. АН СССР. 1985. Т. 280. № 4. С. 967–972.Золотухин В.В. Проблема генезиса сульфидного медно-никелевого оруденения в базит-гипербазитовых комплексах. ‒ В кн.: Генезис оруденения в базитах и гипербазитах. ‒ Свердловск: Политех, 1979. С. 48‒57.Золотухин В.В., Альмухамедов А.И. Фракционирование и щелочность в эволюции исходных магм платформенных базитов (на примере северо-запада Сибирской платформы) // Геология и геофизика. 1990. № 10. С. 15–21.Золотухин В.В., Васильев Ю.Р. Проблемы платформенного магматизма. ‒ Ст.1. ‒ Глубинность магматических очагов в верхней мантии и ее роль в разнообразии проявлений магмы // Геология и геофизика. 1975. № 2. C. 3–10.Золотухин В.В., Васильев Ю.Р. Проблемы платформенного магматизма. ‒ Ст.2. ‒ Дифференциация как причина многообразия магм // Геология и геофизика. 1976. № 4. C. 58–67.Золотухин В.В., Рябов В.В., Васильев Ю.Р., Шатков В.А. Петрология Талнахской рудоносной дифференцированной трапповой интрузии. ‒ Под ред. В.С. Соболева ‒ Новосибирск: Наука, 1975. 434 с.Коровяков И.А., Нелюбин А.Е., Райкова З.А., Хортова Л.К. Происхождение норильских трапповых интрузий, несущих сульфидные медно-никелевые руды. ‒ М.: Госгеолтехиздат, 1963. 101 с.Криволуцкая Н. А., Плечова А. А., Костицын Ю. А., Беляцкий Б. В., Рощина И. А., Свирская Н.М., Кононкова Н. Н. Геохимические аспекты ассимиляции базальтовыми расплавами вмещающих пород при образовании норильских медно-никелевых руд // Петрология. 2014. Т. 22. № 2. С. 147–170.Криволуцкая Н.А. Эволюция траппового магматизма и Pt-Cu‒Ni рудообразование в Норильском районе. ‒ Под ред. А.В. Соболева ‒ М.: КМК, 2013. 306 с.Куно Г. Платобазальты. ‒ В кн.: Земная кора и верхняя мантия. ‒ М.: Мир, 1972. (англ. перевод) 140 с.Лихачев А.П. Платино-медно-никелевые и платиновые месторождения. ‒ М.: Эслан, 2006. 496 с.Лихачев А.П. Возможность самообогащения рудным веществом и тяжёлым изотопом серы (3^) мантийных магм, формирующих Р^^‒М месторождения и перспективное место для локализации руд в Норильском районе // Отечественная геология. 2019. № 3. С. 32–49.Лихачев А.П. Опоискованность Норильского района и возможности открытия в нём новых Pt-Cu‒Ni месторождений // Отечественная геология. 2020. № 2. С. 3–16.Лихачев А.П. Платино-медно-никелевые и платиновые месторождения: механизмы накопления, новые источники и методы получения рудных веществ // Руды и металлы. 2002. № 5. C. 9–22.Лихачев А.П. Специфические особенности норильских рудоносных интрузий, их природа и определяющее значение в открытии Pt-Cu‒Ni месторождений // Отечественная геология. 2019. № 5. C. 36‒52. Doi: 10.24411/0869-7175-2019-10037Люлько В. А. и др. Опорная легенда геологической карты – М-б 1:50 000. ‒ Серия Норильская. ‒ Норильск: НКГРЭ, 1993.Малич Н. С. Тектоническое развитие чехла Сибирской платформы. ‒ М.: Недра, 1975. 216 с.Митрофанов Ф.П., Баянова Т.Б., Корчагин А.У., Грошев Н.Ю., Малич К.Н., Жиров Д.В., Митрофанов А.Ф. Восточно-Скандинавская и Норильская плюмовые базитовые обширные изверженные провинции pt/pd руд: геологическое и металлогеническое сопоставление // Геология рудных месторождений. 2013. Т. 55. № 5. С. 357–373.Олейников Б.В. Геохимия и рудогенез платформенных базитов. ‒ Новосибирск: Наука, 1979. 263 с.Радько В. А. Модель динамической дифференциации интрузивных траппов северо-запада Сибирской платформы // Геология и геофизика. 1991. № 11. С. 19–27.Радько В. А. Фации интрузивного и эффузивного магматизма Норильского района. ‒ СПб.: ВСЕГЕИ. 2016. 226 с.Рамберг И., Морган П. Физическая характеристика и направление эволюции континентальных рифтов. – М.: Наука, 1984. С. 78–109.Ребецкий Ю.Л. Механизм генерации остаточных напряжений и больших горизонтальных сжимающих напряжений в земной коре внутриплитовых орогенов. ‒ В кн.: Проблемы тектонофизики. К 40-летию создания М.В. Гзовским лаборатории тектонофизики в ИФЗ РАН. ‒ М.:ИФЗ РАН, 2008. С. 431–466.Ребецкий Ю.Л. Механизм генерации тектонических напряжений в областях больших вертикальных движений // Физическая мезомеханика. 2008. Т 11. № 1. С. 66–73.Ребецкий Ю.Л., Сим Л.А., Козырев А.А. О возможном механизме генерации избыточного горизонтального сжатия рудных узлов Кольского полуострова (Хибины, Ловозеро, Ковдор) // Геол. рудных месторождений. 2017. Т 59. № 4. C. 263–280.Ребецкий Ю.Л. О механизмах генерации избыточного горизонтального сжатия в континентальной коре // Физика Земли. 2023. № 3. С. 63–77.Ребецкий Ю.Л., Стефанов Ю.П. О механизме взаимодействия сильных землетрясений и вулканизма в зонах субдукции // Вестн. КРАУНЦ. 2022. Т. 56. № 4. С. 41–58. Doi:10.31431/1816-5524-2022-4-56-41-58Ремпель Г.Г., Паршуков Н.П., Вайвод Е.А. Объемное моделирование туфогенно-эффузивной толщи Норильского района по данным аэромагнитной съемки и прогноз медно-никелевого оруденения // Геология и геофизика. 1990. № 10. С. 87–98.Рудакова А.В. Особенности строения и состава трапповой формации обрамления Хантайско-Рыбнинского вала (Норильский район). ‒ Автореф. дис. … к.г.-м.н. ‒ М.: МГУ, 2012. 24 с.Рябов В.В., Шевко А.Я., Гора М.П. Магматические образования Норильского района. ‒ Т.1. ‒ Петрология траппов. ‒ Новосибирск: Нонпарель, 2001. 408 с.Рябов В.В., Симонов О.Н., Снисар С.Г., Боровиков А.А. Источник серы сульфидных месторождений в траппах Сибирской платформы по изотопным данным // Геология и геофизика. 2018. Т. 59. № 8. С. 1176–119.Соболев В.С. Петрология траппов Сибирской платформы. ‒ Л.: Главсевморпуть 1936. 222 с.Соболев В.С. Петрология траппов: Избранные труды. ‒ Новосибирск: Наука, 1986. 209 с.Струнин Б.М. Курейско-Горбиачинская вулканоплутоническая структура // Трапповый магматизм Сибирской платформы в связи с тектоникой и поисками полезных ископаемых. ‒ Красноярск: Книжн. изд-во, 1983. С.68–69.Струнин Б.М., Дюжиков О.А., Бармина О.А., Комаров В.В. Геологическая карта Норильского рудного района масштаба 1:200 000. ‒ Объяснительная записка. ‒ М.: Теоинформмарк, 1994. 118 с.Сурков В.С, Жеро О.Г, Смирнов Л.В. Западно-Сибирская плита. ‒ В кн.: Разломы и горизонтальные движения платформенных областей СССР. ‒ М.: Наука, 1977. С.133–141.Сурков В.С, Смирнов Л В., Жеро О.Г. Эволюция триасовой рифтовой системы Западной Сибири. ‒ В сб.: Тектонические процессы. ‒ Докл. сов. геологов на XXVIII сессии Междунар. геол. конгресса, Вашингтон, 1989. ‒ М.: Наука, 1989. С. 164–172.Шерман М.Л., Фейгин Е.Б. и др. Отчет о проведении глубинных сейсмологических исследований в Норильском горно-рудном районе за 1976 г. ‒ М.‒Л.: Севморгео, Красноярское территор. геол. упр., 1977.Arndt N.T. Insights into the geological setting and origin of Ni-Cu-PGE sulfide deposits of the Norilsk-Talnakh region, Siberia // Reviews in Economic Geology. 2011. Vol. 17. P. 199–215.Arndt N.T. Ultrabasic magmas and high-degree melting of the mantle // Contrib. Miner. Petrol. 1977, Vol. 64. No. 2. P. 205–221.Arndt N.T., Czamanske G.K., Walker R.J., Chauvel C., Fedorenko V.A. Geochemistry and origin of the intrusive hosts of the Noril’sk-Talnakh Cu‒Ni-PGE sulfide deposits // Rec. Econom. Geol. 2003. Vol. 98. P. 495–515.Burgess S.D., Bowring S.A. High-precision geochronology confirms voluminous magmatism before, during, and after Earth’s most severe extinction // Sci. Adv. 2015. Vol. 1. No 7. Art. E1500470. Doi: 10.1126/ sciadv.1500470Campbell I.H. Large igneous provinces and the mantle plume hypothesis // Elements. 2005. Vol. 1. P. 265–269.Сох K.G. A model for the flood basalts vulcanism // J. Petrol. 1980. Vol. 21, No. 4. P. 629‒650.Czamanske G.K, Gurevich A.B., Fedorenko V., Simonov O. Demise of the Siberian plume: paleogeographic and paleotectonic reconstruction from the prevolcanic and volcanic records, North-Central Siberia // Int. Geol. Rev. 1998. Vol. 40. P. 95–115.Duran C.J., Barnes S.-J., Plese P., Prasek M.K., Zientek M.L., Page P. Fractional crystallization-induced variations in sulphides from the Noril’sk‒Talnakh mining district (Polar Siberia, Russia) // Ore Geol. Rev. 2017. Vol. 90. P. 326‒351.Elkins-Tanton L.T. Continental magmatism caused by lithospheric delamination. ‒ In: Plates, Plumes and Paradigms. ‒ (Princeton, Geol. Soc. Am. Spec. Pap. No.388. 2005), P. 449–462.Gudmundsson A. Deflection of dykes into sills at discontinuities and magma-chamber formation // Tectonophysics. 2011. Vol. 500. P. 50–64.Gudmundsson A. Emplacement and arrest of sheets and dykes in central volcanoes // J. Volcanol. Geotherm. Res. 2002. Vol. 116. P. 279–298.Gudmundsson A. How local stresses control magma-chamber ruptures, dyke injections, and eruptions in composite volcanoes // Earth-Sci. Rev. 2006. Vol. 79. P. 1–31.Ivanov A.V. Evaluation of different models for the origin of the Siberian Traps. ‒ In: Plates, Plumes and Planetary Processes. ‒ Ed.by G.R. Foulger, D.M. Jurdy ‒ (Geol. Soc. Am. Spec. Pap. No.430. 2007), P. 669–691.Kamo S.L., Czamanske G.K., Amelin Yu., Fedorenko V.A., Davis D.W., Trofimov V.R. Rapid eruption of Siberian flood-volcanic rocks and evidence for coincidence with the Permian–Triassic boundary and mass extinction at 251 Ma // Earth Planet. Sci. Lett. 2003. Vol. 214. P. 75–91.Kavanagh J.L., Menand T., Sparks R.S.J. An experimental investigation of sill formation and propagation in layered elastic media // Earth and Planet. Sci. Lett. 2006. Vol. 245. P. 799–813.King S.D., Anderson D.L. Edge-driven convection // Earth Planet. Sci. Lett. 1998 .Vol. 160. P. 289–296. Doi: 10.1016/S0012-821X(98)00089-2Malitch K.N., Belousova E.A., Griffin W.L., Martin L., Badanina I.Yu., Sluzhenikin S.F. Oxygen-hafnium-neodymium isotope constraints on the origin of the Talnakh ultramafic-mafic intrusion (Norilsk Province, Russia) // Economic Geol. 2020. Vol. 115. No. 6. P. 1195–1212.Molnar P., Tapponnier P. Cenozoic tectonics of Asia: effects of a continental collision // Science. 1975. Vol. 189. P. 419–426.Naldrett A.J. A model for the Ni-Cu-PGE ores of the Noril’sk region and its application to other areas of flood basalts // Economic Geol. 1992. Vol. 87. P. 1945–1962.Pollard D.D., Muller O.H., Dockstader D.R. The form and growth of fingered sheet intrusions // GSA Bull. 1975. Vol. 86. No 3. P. 351.Rivalta E., Taisne B., Bunger A.P., Katz R.F. A review of mechanical models of dike propagation: Schools of thought, results and future directions // Tectonophysics. 2015. Vol. 638. P. 1–42.Rubin A.M. Propagation of magma-filled cracks // Ann. Rev. Earth Planet. 1995. Vol. 23. P. 287–336.Sobolev S.V., Sobolev A.V., Kuzmin D.V., Krivolutskaya N.A., Petrunin A.G., Arndt N.T., Radko V.A., Vasiliev Y.R. Linking mantle plumes, large igneous provinces, and environmental catastrophes // Nature. 2011. Vol. 477 (7364). P. 312–326. Doi: 10.1038/nature10385Voigth B., St Pierre B.H.P. Stress history and rock stress. ‒ In: Rock Mechanics. ‒ Proc. 3rd Congr. Int. Soc. (Denver. USA, 1974. Vol. 2), P. 580–582.Yakubchuk A., Nikishin A. Noril’sk–Talnakh Cu–Ni–PGE deposits: A revised tectonic model // Mineralium Deposita. 2004. Vol. 39. P. 125–142. Doi: 10.1007/s00126-003-0373-0Space image, http://www.mmtk.ginras.ru/pdf/strunin_etal1994_norilsk_map.pdf (Accessed July, 2023).