Реферат к диссертации
Національна Академія наук України
Інститут мінералогії, геохімії та рудоутворення
Шумлянський Леонід Владиславович
УДК [552.11+552.322.91+552.321.5] (477.42+477.81)
Петрологія мезопротерозойської трапової асоціації Північно-Західного району Українського щита
Спеціальність 04.00.08 Петрологія
Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата геологічних наук
Київ – 2001
Дисертацією є рукопис.
Робота виконана на кафедрі мінералогії, геохімії та петрографії геологічного факультету Київського університету імені Тараса Шевченка.
Науковий керівник
кандидат геол.-мін. наук
Зінченко Олег Володимирович
доцент кафедри мінералогії, геохімії та петрографії
Київського університету імені Тараса Шевченка
Офіційні опоненти:
1. доктор геол.-мін. наук Бухарев Володимир Павлович, Інститут геохімії навколиш-нього середовища НАН України та Міністерства надзвичайних ситуа-цій
2. доктор геол.-мін. наук Кривдік Степан Григорович, Інститут геохімії, мінерало-гії та рудоутворення НАН України
Провідна установа
Донецький державний технічний університет, геологічний факультет, Мініс-терство освіти та науки України, м. Донецьк.
Захист відбудеться “14” травня 2002 р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д.26.203.01 при Інституті геохімії, мінералогії та рудо-утворення НАН України, 03680, м. Київ, пр. Палладіна, 34.
З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту геохімії, мінерало-гії та рудо-утворення НАН України, м. Київ, пр. Палладіна, 34.
Автореферат розісланий “5” квітня 2002 р.
Вчений секретар
спеціалізованої вченої ради
кандидат геол.-мін. наук Томурко Л.Л.
Актуальність теми дисертації. Продукти трапового магматизму широко роз-повсюджені на всіх континентах. Їм завжди приділяється особлива увага, оскільки з ними пов’язані поклади сульфідних платиноїдно-мідно-нікелевих, самородних мід-них, оксидних титан-залізних та інших типів руд. Крім того, дослідження тра-по-вого магматизму має велике фундаментальне значення, оскільки, по-перше, до-зво-ляє чітко визначити геодинамічний режим розвитку території в певний час, а, по-друге, дозволяє вирішити як питання походження магм, їх еволюції в конкрет-них магматичних осередках, так і питання магматичної еволюції Землі в цілому.
Наприкінці 80-х років на північному заході Українського щита (УЩ) було детально вивчене Прутівське сульфідне мідно-нікелеве родовище, пов’язане з од-нойменним розшарованим долеритовим інтрузивом. В зв’язку з цим гостро по-стала проблема визначення перспектив регіону в цілому на пошуки аналогічних родо-вищ. Необхідно було з’ясувати формаційну належність Прутівського інтру-зиву, його можливі генетичні зв’язки з іншими ультрабазит-базитовими інтрузіями регі-ону, особливо з тими з них, які також вважаються перспективними на пошуки су-льфідних руд (Каменський масив, інтрузиви букинського комплексу).
Крім того, важливим є вивчення геологічної історії Північно-Західного ра-йону УЩ в пізньому палеопротерозої – мезопротерозої, яке дає змогу більш об-ґру-нтовано прогнозувати родовища інших видів корисних копалин в регіоні. Все це зумовило актуальність та доцільність петролого-формаційних досліджень.
Зв’язок з науковими програмами та темами. Вибраний напрямок досліджень узгоджується з роботами, що виконувались геологічним факультетом Київського університету імені Тараса Шевченка. Зокрема, автор приймав участь в роботі над проектами 0195U004136 “Петрогенезис та еволюція ультрабазит-ба-зитового магма-тизму етапу стабілізації древніх щитів”, 1995; 0195U004180 “Пет-рогенез та еволю-ція ультрабазит-базитового магматизму і пов’язаного з ним зру-деніння етапу кра-тонізації Українського щита”, 1996; 0197U003107 “Еволюція ма-гматичних та мета-соматичних рудогенеруючих систем на етапі стабілізації Украї-нського щита”, 2000.
Мета та задачі досліджень. Метою роботи є детальне дослідження гео-логіч-ного положення, речовинного складу та генезису долеритових і габродолери-тових інтрузивів, розвинутих на північному заході УЩ, визначення їх віку та перспектив рудоносності, а також вивчення взаємовідносин з базит-ультрабазитовими інтрузі-ями іншої формаційної належності.
В рамках поставленої мети було розв’язано такі головні питання:
1.
Проведено детальний критичний аналіз накопиченої протягом багатьох ро-ків інфор-мації про геологічне положення та речовинний склад базит-ультра-базито-вих утворень регіону. На підставі цих матеріалів виділена мезо-протерозойська тра-пова асоціація.
2.
Розроблено питання генезису порід асоціації, включаючи питання глибин-ної та біляповерхневої еволюції родоначальних мантійних роз-плавів.
3.
Визначено взаємовідносини трапової асоціації з розвинутим в цьому ж регі-оні близьким за віком базит-ультрабазитовим магматизмом іншої фо-рмаційної на-лежності.
4.
Вивчено питання нікеленосності різних базитових комплексів Північно-За-хід-ного району УЩ.
Об’єктом дослідження є тіла кайнотипних долеритів, габродолеритів та габ-роїдів, що набули розвитку в межах Північно-Західного району УЩ.
Предметом дослідження є вік, геологічне положення та генезис вищеназва-них масивів, їх зв’язок з базит-ультрабазитовими інтрузивами іншої формаційної належності в регіоні.
Методи досліджень. Вивчення складу та будови гірських порід проводилось у шліфах із застосуванням різноманітних петрографічних методів. У великій серії зразків за допомогою рентген-флюоресцентного методу було визначено вміст го-ловних петрогенних та багатьох малих елементів. У 38 зразках було визначено ізо-топні відношення 143Nd/144Nd і 87Sr/86Sr, та вміст всього набору рідкісноземельних елементів (РЗЕ).
Було виконано значний обсяг геохімічних та петрологічних до-сліджень. Ши-роко застосовувались методи математичної статистики.
Наукова новизна отриманих результатів. В такому обсязі трапова асоціація в межах Північно-Захід-ного району УЩ виділена вперше; визначено її геологічне положення, вік та особливості речовинного складу. У складі асоціації виділено три формації – габродолеритову, сублужну олівін-габрову та перидотит-габро-анорто-зитову.
Наведена детальна характеристика порід сублужної олівін-габрової формації, які запро-поновано віднести до нової стратиграфічної одиниці – стрибізького ком-плексу.
Вперше розроблена петрологічна модель формування магматичних розпла-вів трапової асоціації за рахунок часткового топлення мантійного джерела, та мо-дель подальшої еволюції цих розплавів.
Визначено місце асоціації в загальній еволюції базитового магматизму регі-ону. На підставі отриманих автором результатів запропоновано зміни до чинної стратиграфічної схеми магматичних утворень Північно-Західного блоку УЩ.
Наукові положення, що захищаються.
1.
На межі палео- та мезопротерозою в межах півдня Східно-Європейської платфо-рми (Воронезький кристалічний масив, Мікашевицько-Житковицький горст в Біло-русі, Північно-Західний район УЩ) набув розвитку континентальний базальтовий (траповий) магматизм. На північному заході Українського щита продукти цього магматизму збереглися у вигляді значних за розмірами дайкових поясів та полів, а також окремих розшарованих масивів.
2.
В межах Північно-Західного блоку УЩ у складі трапової асоціації виокремлю-ються три формації: 1) габродолеритова; 2) перидотит-габро-анортозитова; 3) суб-лужна олівін-габрова.
3.
Ізотопний вік всіх утворень трапової асоціації, виходячи з поодиноких U-Pb дату-вань, а також Sm-Nd ізотопно-геохімічних даних, становить біля 2 млрд. років. Виходячи з геологічних даних, трапова асоціація є молодшою по відношенню до осницького, букинського та житомирського комплексів.
4.
Всі три формації, що входять до складу асоціації, пов’язані спільністю осередку магмагенерації, який відрізнявся за своїми ізотопно-геохімічними характеристи-ками від осередків інших проявів основного магматизму в регіоні.
Практичне значення отриманих результатів. Виокремлення та детальний опис трапової асоціації вносять певну ясність в класифікацію широко розповсюджених в регіоні дайкових порід, а також дозволяють визначити геодинамічні умови розви-тку регіону на межі палео- та мезопротерозою. Визначення віку трапової асоціації дозволяє покращити чинну стратиграфічну схему. Крім того, визначено коло інтру-зивів, найбільш перспективних на пошуки сульфідних платиної-дно-мідно-нікеле-вих руд. Розглянуто питання еволюції базитового магматизму.
Фактичний матеріал та особистий внесок автора. В основу роботи покладено наступні фактичні матеріали:
-
виконані безпосередньо автором описи 1630 шліфів порід трапової асоціа-ції та інших утворень регіону;
-
результати 1234 виконаних різними методами аналізів гірських порід на вміст петрогенних компонентів та малих елементів;
–
результати визначення ізотопних відношень 143Nd/144Nd і 87Sr/86Sr та вмі-сту РЗЕ в 38 зразках порід, виконані безпосередньо авто-ром.
Аналітичні матеріали зібрано у створеній автором базі даних по основних породах Північно-Західного району УЩ.
Безпосередньо автором виконаний збір та необхідна обробка аналітичної, описової, графічної та іншої інформації. Побудовано петрологічні моделі форму-вання та еволюції магматичних розплавів. Зроблено відповідні висновки.
Апробація та публікація результатів роботи. Результати досліджень автора докладалися на щорічних наукових конференціях професорсько-викладаць-кого складу геологічного факультету Київського університету (1997-1999 рр.), на Зага-льноукраїнських міжвідомчих зборах “Геологія та стратиграфія докембрію”, 1998, та “Магматизм і геологія докембрію”, 2000 р., а також на зборах по Європейській програмі GEODE, Швеція, 2000 р.
Основні положення дисертації викладено у 8 статтях в періодич-них наукових виданнях (з них 3 – у фахових виданнях), а також в тезах 6 допові-дей, що були опубліковані в матеріалах різних конференцій.
Дисертація складається зі вступу, 7 розділів, та висновків. Повний обсяг ди-сертації – 151 сторінка, з них 13 сторінок займають рисунки, 16 сторінок – таблиці, а також 8 сторінок – список використаних літературних джерел, що налічує 79 по-силань.
Подяки: Перш за все, автор висловлює щиру подяку своєму науковому керівнику Олегу Володимировичу Зінченко та завідувачу кафедрою мінералогії, геохімії та петрогра-фії Київського університету Вадиму Григоровичу Молявко.
Велику допомогу у зборі матеріалу та обговоренні окремих положень роботи надали К.В.Когут та В.М.Скобелев. Технічна допомога була надана співробітниками Київського університету О.В.Андреєвим, В.С.Загороднім, Н.В.Оконішніковою, А.В.Віршило та ін. Всіляко сприяв написанню роботи О.М.Пономаренко. Автор висловлює також подяку за обговорення окремих моментів роботи та за поради О.Ю. Альбекову, С.В. Богдано-вій, К.Ю. Єсипчуку, Р.Г. Коухорну, С.Г. Кривдику, О.В. Митрохину, Г.Г. Павлову, В.М. Скобелеву, Г.Б. Ферштатеру, С.М. Цимбалу та багатьом іншим. Велику до-помогу надали співробітники ізотопної лабораторії Центру вивчення навколиш-нього середовища при шотландських університетах Р. Елам, В. Галлахер, В. Олів, А. Керр та ін.
В першому розділі розглянуто історію досліджень порід мезопроте-розойсь-кої трапової асоціації Північно-Західного району УЩ.
Перші відомості про основні породи регіону знаходимо в роботах польських геологів С.Малковського та К.Смуліковського, які першими розділили базити Пі-внічно-Західного району на принаймні дві різновікові групи.
Систематичне геологічне дослідження Північно-Західного району УЩ роз-почалося лише в 40-х роках 20 сторіччя, після включення Західної України до складу УРСР. Роботи цього періоду, виконані Л.Г.Ткачуком та В.І.Лебединським характеризуються надзвичайною детальністю петрографічних до-сліджень. Ці вчені також виділяли декілька різновікових груп базитів, але розхо-дилися в питаннях що до їх належності.
На початку 60-х років розпочалося планомірне геологічне дослідження (зйо-мка) регіону. Великий внесок у вивчення долеритів та споріднених з ними по-рід зробили А.Г.Ролік, А.С.Драннік, С.Н.Дмітраков, А.Я.Каневський та інші. Зна-чними є досягнення В.П.Бухарева, який першим вказав на платформений генезис кайно-типних габроїдів Каменського масиву та їх зв’язок з долеритами Горинської зони та інших дайкових тіл Волині. Цей же автор також виділив в регіоні трапову (“про-тотрапову” за його термінологією) формацію післякоростенського віку, до складу якої, разом з іншими різноманітними інтрузивними утвореннями, включив і кайно-типні долерити та габроїди, що розглядаються в дисерта-ції.
Одночасно виходить стаття О.В.Зінченко зі співавторами, в якій вони на під-ставі петро-геохімічних особливостей проводять детальну класифікацію дайкових тіл регіону та, підкреслюючи її докоростенський вік, вказують на близькість однієї з виділених груп з тра-пами інших регіонів світу. Ця група близька за обсягом до габродолеритової формації, що розглядається автором дисертації.
Значний обсяг геологічної інформації було отримано наприкінці 80-х – на початку 90-х років, коли Л.Ф.Котвицьким, П.А.Кондратенко, Б.Л.Висоцьким ви-ко-нано величезний обсяг геолого-зйомочних та пошукових робіт. Великий колек-тив вчених (В.М.Скобелев, Б.Г.Яковлєв, С.О.Галій та ін.) зробив значний внесок у ви-вчення геології та рудоносності долеритових інтрузивів. Значний обсяг ро-біт вико-нано також співробітниками кафедри мінералогії, геохімії та петрографії Київсь-кого університету (В.Г.Молявко, О.В.Зінченко, Г.Г Павлов та ін.).
Проте, не зважаючи на довготривале та інтенсивне вивчення геології Півні-чно-Західного району УЩ в цілому та дайкових порід зокрема, на даний час зали-шилося невирішеними багато питань стосовно формаційної належності, віку, гене-зису та рудоносності багатьох долеритових інтрузивів. Розв’язанню деяких з цих питань і присвячена запропонована дисертаційна робота.
Другий розділ присвячено розгляду геологічного положення мезопротеро-зойської трапової асоціації. В її складі автором виділено три формації: (1) габро-до-леритову, представлену слабодиференційованими та недиференційованими гі-пабі-сальними інтрузивами (прутівський комплекс); (2) сублужну олівін-габрову, що включає дайки низькоглиноземистого високотитанового сублужного олівіно-вого габро; (3) перидотит-габро-анортозитову, до складу якої входить повнодифе-ренці-йований Каменський масив.
До складу габродолеритової формації входять різною мірою диференційо-вані дайки та силоподібні тіла кайнотипних олівіно-вих і троктолітових долеритів, габродолеритів і габроноритових долеритів, що утворюють поля та пояси довжи-ною до декількох десятків км. Вони зосереджені в межах Осницького та Новоград-Волинського блоків, де контролюються Пержан-ською, Красногорсько-Житомирсь-кою, Горинською та іншими регіональними тек-тонічними зонами, а також розло-мами більш низьких ступенів. Інтрузиви формації перетинають всі більш давні утворення Волинського мегаблоку, включаючи гранітоїди осницького та кишинсь-кого комплексів, а також породи Букинського масиву. В межах Коростенського плутону дайки цього типу невідомі.
Дайки формації, незалежно від розмірів та умов залягання, мають низку спі-льних особливостей: контакти з вміщуючими породами чіткі, звичайно прямолі-нійні; безпосередньо на контакті часто відзначаються зони загартування; потужні (більше 40-50 м) дайки мають звичайно зональну будову – центральні їх частини складені крупнозернистими відмінами порід, які в напрямку контактів змінюються все більш дрібнозернистими породами. Дрібні (0.5-1.0 м) дайки, апофізи та жили складені мікродолеритами, нерідко порфіровими.
До складу габродолеритової формації автором також віднесено Прутівський інтрузив, що являє собою ускладнений апофізами силоподібний по-клад, субзгідний з вміщуючими метаморфітами. Сингенетичний породний ряд Прутівського інтру-зиву включає породи від плагіоверлітів через меланотроктоліти, троктоліти, оліві-нові та безолівінові долерити до кварцевих долеритів і габро-пегматитів. Розшаро-ваність проявлена як в зміні кількісно-мінералогічного складу, так і в зміні структу-рних особливостей порід, їх хімічного складу та складу породоутворюючих міне-ралів. За цими ознаками в будові інтрузива виділено наступні зони: 1) зона ендоко-нтактових порід, предста-влених переважно автометасоматично зміненими плагіо-фіровими долеритами; 2) локальна зона придонних меланократових габроїдів та плагіоклазмістячих ультра-базитів; 3) потужна головна зона, складена дрібно-серед-ньозернистими долери-тами, що ритмічно чергуються з пегматоїдними долеритами та невитриманими прошарками рудних і меланократових порід.
До складу сублужної олівін-габрової формації входять дайки сублужного олівінового габро та долеритів, розвинуті поблизу та в межах Букинського плу-тону (на північ від с. Покостівка, поблизу селищ В’юнки та Новий Завод, селищ Курне та Стрибіж і в деяких інших місцях), а також в межах Красногорсько-Житомирсь-кої зони, де вони пов’язані з тектонічними зонами північно-західного простягання.
Каменський масив є єдиним представником перидотит-габро-анортозито-вої формації. Згідно з геофізичними даними, площа масиву складає до 500 км2, але бі-льша його частина похована під фанерозойськими відкладами Прип’ятської запа-дини. В розрізі масив являє собою лополіт з розкритою свердловинами потужні-стю до 1500 м. Для Каменського масиву притаманна розшарованість. В його бу-дові ав-тор виділяє крайову (придонну) та центральну розшаровану макрозони.
Придонна макрозона складена мезократовими габроїдами атакситової бу-дови. Потужність зони до декількох десятків метрів. Звичайно відзначаються ознаки контамінації приконтактових порід матеріалом вміщуючих порід.
Центральна розшарована макрозона складена сингенетичним рядом порід: пери-дотити, габроперидотити та меланогабро – олівінові та лейкогабро – габроано-рто-зити та анортозити. Мезо-лейкократові відміни порід в цілому переважають.
В третьому розділі автором проаналізовано відомості про вік трапової асоці-ації. Геологічні взаємовідносини з вміщуючими породами дають ве-ликий інтервал можливого віку: найбільш молодими породами, які достеменно пе-ретинаються дайками асоціації, є утворення осницького та букинського комплексів. В той же час, на західному схилі УЩ еродовані дайки асоціації не-згідно перекриваються пі-сковиками поліської серії пізнього протерозою.
Уран-свинцеві ізотопні датування вельми обмежені. Згідно з ними, вік Пру-тівського інтрузиву становить 19905 млн. років, а вік Каменського масиву – 1980 млн. років. З метою отримати додаткові дані про вік формування порід трапової асоціації, автором були проведення ізотопні дослідження порід асоціації за допо-могою Sm-Nd та Rb-Sr ізотопних систем.
Результати визначення віку за ізохронами в Sm-Nd системі, а також модельні віки по моделях універсального хондритового резервуару (CHUR) і деплетованої мантії (DM) наведено в Таблиці 1.
На жаль, дані по Rb-Sr ізотопній системі не дозволяють зробити висновків про вік інтрузивів. Це пов’язане з невеликим діапазоном варіацій 87Rb/86Sr, а також з досить великою похибкою визначення вмісту рубідію та стронцію, яке проводи-лось рентген-флюоресцентним методом.
В четвертому розділі викладено відомості про ре-човинний склад порід ме-зопротерозойської трапової асоціації.
В петрографічному відношенні серед дайок габродолеритової формації автор виділяє два різновиди. Першій представлений дайками олівінових та олівінмістя-чих долеритів і габродолеритів, розповсюджених переважно в межах Осницького блоку. Це офітові, габро-офітові, місцями – пойкілоофітові, звичайно середньозер-нисті, рівномірнозернисті породи. Поблизу контактів долерити місцями змінені.
Другий різновид дайок формації складений піжонітовими та двопіроксено-вими долеритами і габродолеритами, що розповсюджені в межах Новоград-Волин-ського блоку, а також зустрічаються в зоні Томашгородського розлому. Структури цих порід дрібно-середньозернисті, рівномірнозернисті, офітові, пойкілоофітові, іноді – габро-офітові.
В межах обох блоків зустрічаються мікродолерити, що складають зони загар-тування крупних дайок, а також жили і відгалуження. Структура цих порід порфі-рова, основної маси – інтерсертальна, іноді вітрофірова, мікролітова. Вкрапленники, вміст яких сягає 15% від об’єму породи, представлені переважно ідіоморфними призматичними кристалами плагіоклазу, значно ріже – ізометричними гіпідіомор-фними кристалами клінопироксену та уламками олівіну.
Основна маса на 30-50% складена мікролітами лабрадору; ще 20-30% її об’єму представлено інтерстиціальним непрозорим матеріалом. Дрібні ізометричні зерна клінопіроксену, олівіну і біотиту, а також новоутворення, що розвиваються по ним, складають до 20-30% об’єму основної маси. Акцесорії представлені апати-том, рудні мінерали – магнетитом та ільменітом.
Таблиця 1.
Результати визначення віку за ізохронами, а також розраховані мо-дельні віки в Sm-Nd системі для порід трапової асоціації.
Масив | Ізохронний вік | Середній моде-льний вік, млн. років
Модель з враху-ванням аналіти-чних похибок | Модель по МНК | CHUR | DM
Дайки габродолеритової фор-мації | 2 025 млн. р. | 1 775 млн. р. | 1611 | 2074
Прутівський інтрузив | 1 849 млн. р. | 1 743 млн. р. | 1529 | 1960
Дайки сублужної олівін-габро-вої формації | 1738 | 1997
Каменський масив | 1 999 млн. р. | 2 058 млн. р. | 1685 | 2000
Долерити складають також основний об’єм Прутівського інтрузиву. За міне-ральним складом вони відповідають габро, олівіновому габро, габро-троктолітам і троктолітам; відзначаються також лейкократові їх відміни (до анортозитів), а також рудні та меланократові (субультраосновні) породи. Структури долеритів субофі-тові, офітові, пойкілоофітові, в рудних відмінах – сидеронітові. В розрізах багатьох свердловин відзначається чергування долеритів з субофітовими та типовими офіто-вими структурами.
Нижня і верхня ендоконтактові зони Прутівського інтрузиву складені порфі-ровидними габроїдами, звичайно зміненими. Вкрапленники (10-15% об’єму по-роди) представлені різко зональними таблитчастими кристалами плагіоклазу.
В придонних частинах інтрузиву поодинокими свердловинами розкрито лі-нзи плагіоперидотитів та меланократових габроїдів, які характеризуються непо-стійним мінеральним складом та структурними особливостями. Так, в придонній частині свр. 201 розкрила горизонт, складений плагіоперидотитами, що чергуються з меланократовими олівіновими габро і троктолітами. Догори породи горизонту поступово збагачуються на плагіоклаз. Структури порід типові кумулятивні, гіпіді-оморфнозернисті, переважно середньозернисті, від рівномірнозернистих до порфі-ровидних. Догори вони поступово переходять в долерити.
Суттєву роль в будові інтрузиву відіграють габро-пегматити та пегматоїдні породи, які формують невитримані за простяганням шліро- та лінзовидні тіла потужністю від перших см до десятків метрів.
Сублужна олівін-габрова формація. Олівінове габро, що складає основний об’єм дайок формації, має середньо-крупнозернисту, рівномірнозернисту, габрову або субофітову будову. Олівін представлений ідіоморфними ізометричними крис-талами, які, разом з також ідіоморфними виділеннями клінопіроксену, або утворю-ють хадакристи в зернах плагіоклазу, або розташовуються в проміжках між остан-німи. Плагіоклази непостійного складу формують ксеноморфні ізометричні зерна, які плямами заміщуються серицитом та хлоритом. Амфіболи представлені відмі-нами декількох генерацій, серед яких важливу роль відіграє первинно-магматична бура рогова обманка. Рудні мінерали кристалізуються у вигляді скелетних або ж дендритових зерен, які звичайно оточені облямівками яскраво забарвленого біо-титу.
Перидотит-габро-анортозитова формація. Перидотити та плагіоперидотити Каменського масиву мають середньозернисті, рівномірнозернисті, кумулятивні з чітким ідіоморфізмом олівіну, структури. Піроксени та рідкісні плагіоклази утво-рюють пойкілітови виділення.
Троктоліти є одними з найбільш поширених порід масиву. В верхній частині розрізу це переважно перехідні до анортозитів лейкократові породи. На середньому та нижньому рівнях центральної макрозони зустрічаються мезо-меланократові від-міни. Структури троктолітів середньо-крупнозернисті, рівномірно-, іноді – нерів-номірнозернисті, місцями з елементами симплектитових та келіфітових.
Габроїди (габро, олівінові габро, норити і габронорити) мають середньо-кру-пнозернисту, рівномірнозернисту, гіпідіоморфну, субофітову до офітової будову. Аналогічні структури мають і розповсюджені переважно у верхніх частинах Каменс-ького масиву анортозити і габро-анортозити.
За петро-геохімічними особливостями породи трапової асоціації в цілому можна охарактеризувати як ненасичені кремнеземом толеїти дещо підвищеної лу-жності та глиноземістості (Таблиця 2). Завдяки присутності в складі асоціації ди-ференційованих інтрузивів, вміст кремнезему (35-52 %), глинозему (3-25 %) та MgO (4-30%) значно варіює. Концентрації TiO2 в породах, що розглядаються, від-повідають низькотитановим трапам, і лише габроїди сублужної олівін-габрової фо-рмації частково переходять в поле високотитанових порід. Вміст заліза варіює від 4 до 20%, а ступінь його окисленості (Fe2O3/FeO) становить звичайно 0.1-0.6. Вміст CaO в мезо-лейкократових породах габродолеритової та перидотит-габро-анорто-зитової формації лежить в межах 8-11%, зменшуючись до значно нижчих величин в меланократових габроїдах та ультрабазитах. В породах сублужної олівін-габрової формації вміст вапна не перевищує 5-9%. Вміст лугів в породах асоціації досить постійний. Так, вміст Na2O лежить в інтервалі 1.5-3.5%, вміст K2O звичайно не пе-ребільшує 1%, підіймаючись до 1.8% лише в дайках сублужної олівін-габрової фо-рмації.
Найбільш помітною геохімічною особливістю порід асоціації є збагаченість на нікель, особливо чітко проявлена у порід Прутівського інтрузиву. Навіть най-менш магнезіальні дайки габродолеритової формації різко відрізняються від бази-тових дайок регіону іншої формаційної належності різко підвищеним вмістом ні-келю. Концентрація міді широко варіює, закономірно збільшуючись зі зменшенням магнезіальності порід. Прутівський інтрузив аномально збагачений на цей елемент.
Вміст Zn, Ga, Co, V та Sc в породах трапової асоціації Північно-Західного ра-йону УЩ знаходиться на рівні, що відповідає трапам інших регіонів світу і мало відрізняється від фонового для базитових дайок регіону. Відзначається слабка тен-денція до росту вмісту всіх цих елементів в пізніх диференціатах.
У порівнянні з дайками інших базитових комплексів регіону, породи трапової асоціації різко збіднілі на барій. Вміст стронцію вельми непостійний і варіює від 10 до 500 і більше г/т. Особливо слід відзначити Каменський масив, породи якого рі-зко збагачені на цей елемент. Вміст рідкісних лугів (літій та рубідій) в породах тра-пової асоціації значно поступається вмісту в базитових дайках регіону іншої фор-маційної належності. Обидва елементи накопичуються в пізніх диференціатах, що знайшло свій прояв в позитивній кореляції з Na2O та K2O, а також з іншими літофі-лами – барієм, стронцієм тощо.
Ізотопно-геохімічні характеристики порід трапової асоціації вивчалися авто-ром із застосуванням двох методів – рубідій-стронцієвого та самарій-неодимового.
Дайки габродолеритової формації мають досить вузький діапазон варіацій модельних значень 143Nd/144Nd2000 -– 0.510131-0.510185, середнє – 0.510153, та Nd2000 – 1.68-2.73, середнє – 2.17. Отримане по ізохроні 143Nd/144Ndinit становить 0.510133. 86Sr/87Sr2000 в дайках габродолеритової формації становить біля 0.7007, хоча в окремих випадках відзначається значна контамінація порід радіогенним стронцієм.
Таблиця 2.
Середні хімічні склади порід трапової асоціації Північно-Західного району УЩ |
1 | 2 | 3 | 4
SiO2 | 45.12 | 47.31 | 45.37 | 46.85 | Пояснення до Таблиці 2: 1 – Середньозважений склад Прутівського інтрузиву; 2 – Середній склад дайок габродолеритової формації (72 дайки); 3 – Середній склад дайок сублужної олівін-габрової формації; 4 – Середньозваже-ний склад Каменського масиву (перидотит-га-бро-анортозитова формація).
Концентрації рідкісноземельних елемен-тів (РЗЕ) знаходяться на рівнях, характерних для інших трапових формацій світу. При цьому вміст легких РЗЕ перевищує такий у хондритах в 7-70 разів, а важких – в 3-30 разів. Відзнача-ється збагачення порід габродолеритової фор-мації легкими РЗЕ у порівнянні з важкими в 5-6.5, а порід олівін-габрової та перидотит-габро-анортозитової формації – в 11-12 разів. Високо магнезіальні породи розшарованих інтрузивів мають чіткі додатні європієві аномалії, які по-ступово зменшуються з падінням магнезіаль-ності порід і переходять у помірно-магнезіаль-них дайкових породах у від’ємні аномалії. Для порід олівін-габрової формації європієва ано-малія не характерна.
TiO2 | 1.09 | 1.25 | 2.40 | 0.50
Al2O3 | 17.65 | 15.67 | 9.85 | 19.27
Fe2O3 | 3.03 | 3.28 | 4.11 | 2.52
FeO | 8.85 | 9.41 | 10.73 | 5.94
MnO | 0.15 | 0.15 | 0.17 | 0.10
MgO | 8.64 | 7.72 | 13.33 | 10.19
CaO | 9.74 | 9.31 | 7.63 | 8.98
Na2O | 2.38 | 2.29 | 2.03 | 2.65
K2O | 0.39 | 0.65 | 1.13 | 0.49
P2O5 | 0.31 | 0.27 | 0.34 | 0.12
впп | 1.43 | 1.32 | 2.63 | 2.04
Ni | 645 | 110 | 280 | 333
Cu | 346 | 88 | 75 | 29
Co | 70 | 53 | 50 | 66
Zn | 117 | 100 | 130 | 68
Cr | 270 | 137 | 260 | 256
V | 237 | 185 | 275 | 89
Sc | 32 | 32 | 17 | 11
Rb | 13 | 32 | 7
Sr | 147 | 174 | 210 | 593
Ba | 178 | 310 | 225 | 282
Ga | 18 | 13 | 15 | 15
Zr | 53 | 157 | 285 | 57
Nb | 11 | 10 | 31 | 9
La | 16 | 24 | 33 | 26
Ce | 22 | 46 | 67
Yb | 2.4 | 2.8 | 1.3
Y | 25 | 24 | 18 | 14
В Прутівському інтрузиві модельне 143Nd/144Nd2000 -коливається від 0.510188 до 0.510239 із середнім 0.510213, в той час як отримане за ізохроною значення ста-новить 0.510357. Nd2000 в породах інтрузиву змінюється від 2.74 до 3.46 при серед-ньому 3.22. 87Sr/86Sr2000 в породах Прутівського інтрузиву варіює від 0.700 до 0.703. Очевидно, дійсне початкове відношення становить біля 0.700, а більш високі зна-чення пов’язані з контамінацією вміщуючими породами.
В дайках сублужної олівін-габрової формації 143Nd/144Nd2000 варіює від 0.510173 до 0.510220 із середнім 0.510197; Nd2000 коливається від 2.53 до 3.56 із середнім 2.93. 87Sr/86Sr2000 становить 0.700 – 0.701.
Модельні значення 143Nd/144Nd2000 для порід Каменського масиву (перидо-тит-габро-анортозитова формація) лежать в діапазоні 0.510175-0.510200 із сере-днім 0.510190; Nd2000 коливається від 2.49 до 2.97 із середнім 2.78. Отримане за ізохроною значення 143Nd/144Ndinit становить 0.510190. 87Sr/86Sr2000 для порід масиву становить 0.700 - 0.702.
Таким чином, за ізотопно-геохімічними характеристиками всі члени трапової асоціації є дуже близькими і мають, згідно з усталеними уявленнями, мантійний генезис.
В наступному, п’ятому розділі розглянуто власне петрологію порід трапової асоціації. Зазначено, що в еволюції родоначальних магматичних розплавів можна виділити принаймні три головних етапи: (1) внутрішньокамерну диференціацію, (2) фракціонування та можливу контамінацію на шляхах міграції крізь літосферу, та (3) часткове топлення вихідних порід, що були джерелом для розплавів. Процеси внутрішньокамерної диференціації автором не розглядались.
Середні склади дайок габродолеритової формації та середньозважені склади розшарованих інтрузивів утворюють на варіаційних діаграмах чіткий тренд дифе-ренціації – від найбільш магнезіального Каменського масиву через високомагнезіа-льні дайки та Прутівський інтрузив до помірно магнезіальних дайок габродолери-тової формації. Такий тренд може утворитися внаслідок того, що вихідні розплави дайок формації, а також Прутівського та Каменського масивів є продуктами дифе-ренціації єдиного розплаву. Розрахунок моделей фракціонування показав, що спо-стереженому тренду найкраще відповідає модель з фракціонуванням олівіну Fa21 та плагіоклазу An92 у співвідношенні 1:1.5. Така мінеральна асоціація виникає під час кристалізації при малих тисках, на глибинах до 10 км.
Дайки сублужної олівін-габрової формації також утворюють тренд, якій, проте, є різко незгідним з попереднім. Йому притаманне одночасне зменшення кремнеземістості разом зі зменшенням магнезіальності. Таке є можливим лише у випадку фракціонування суттєво піроксенових парагенезисів. Однак, в такому разі вміст Al2O3, CaO та Na2O має еволюціонувати зовсім іншим чином ніж той, що в дійсності спостерігається. Отже, тренд дайок сублужної олівін-габрової формації має пов’язуватись не з фракціонуванням малоглибинного мінерального парагене-зису, а з невідомими глибинними процесами.
Магнезіальність розплаву, що виник внаслідок часткового топлення мантій-ного джерела та перебуває у рівновазі з мантійним реститом, має становити 0.68-0.75; відношення Al2O3/CaO в ньому має коливатися біля 1.2. За допомогою цих критеріїв можна перевірити, чи зазнавав розплав фракціонування на шляхах мігра-ції крізь літосферу. Відносно невисока магнезіальність та високе відношення Al2O3/CaO в навіть найбільш “примітивних” (магнезіальних) представниках трапо-вої асоціації свідчать про те, що вихідний розплав зазнав значної еволюції, яка по-лягала у фракціонуванні 10-20 % олівіну та 15-25% клінопіроксену. Після “дода-вання” цих мінералів до складу найбільш примітивних представників асоціації дає змогу розрахувати склад початкового розплаву та визначити умови його форму-вання. Для порід габродолеритової формації останні виявились такими: темпера-тура – 1478 С, глибина – 86 км, для сублужної олівін-габрової формації: відпові-дно 1519 С та 84 км. Оцінки для перидотит-габро-анортозитової формації суттєво відрізняються від зазначених вище. Проте, на думку автора, розрахований серед-ньозважений склад Каменського масиву не відповідає складу магми, за рахунок вкорінення якої він утворився. Очевидно, значна частина пізніх клінопіроксенміс-тячих диференціатів втрачена в масиви завдяки ерозії. Автор припускає, що почат-ковий склад розплаву Каменського масиву мало відрізнявся від складу розплаву Прутівського інтрузиву. Тому в подальшому Каменський масив окремо не розгля-дається.
Автором розраховано моделі вмісту малих елементів в продуктах різних сту-пенів рівноважного часткового топлення недеплетованої та деплетованої піроліто-вої мантії. З метою врахувати вплив фракційної кристалізації, на другому етапі проводилось моделювання релеєвського фракціонування визначених раніше кіль-костей олівіну та клінопіроксену. На третьому етапі моделювання було враховано контамінацію розплавів продуктом 3% топлення валової земної кори. На кожному етапі моделювання склад розплавів порівнювався з реально спостереженими. Було підібрано моделі, які щонайкраще збігаються з реальними розплавами. Так, для га-бродолеритової формації найбільш адекватними є моделі високого (не менше 20%) ступеню часткового топлення. Спираючись на ізотопно-геохімічні дані, можна стверджувати, що формування вихідних розплавів відбувалося за рахунок топлення деплетованого джерела.
Що стосується дайок сублужної олівін-габрової формації, то найкраще зі складом останніх збігаються модельні розплави при низьких (2-3%) ступенях топ-лення недеплетованої мантії.
Розгляд розбіжностей між модельними та реальними складами дозволяє зро-бити висновки про їх причини, і, таким чином, покращити розуміння процесів, що відбувалися під час міграції розплавів крізь літосферу. Так, співставлення реаль-ного та модельного розплавів габродолеритової та перидотит-габро-анортозитової формацій свідчать про те, що в моделі не враховано фракціонування гранату та хроміту під час міграції розплавів. Аномально високі концентрації Co, Ni та Cu в породах Прутівського інтрузиву можна пояснити накопиченням в цьому інтрузиві сульфідної рідини.
Шостий розділ присвячено розгляду положення трапової асоціації в загаль-ній еволюції базитового магматизму в пізньому палеопротерозої – мезопротерозої. Стисло розглянуто особливості геологічного положення та речовинного складу ма-гматичних комплексів, до складу яких входять базитові члени – осницького, букин-ського та коростенського. Вказано, що згідно з існуючими U-Pb ізотопними дату-ваннями вік трапової асоціації, осницького та букинського комплексів практично співпадає, що і стало причиною для розміщення в чинній стратиграфічній схемі прутівського комплексу (представника трапової асоціації) на одному рівні з букин-ським комплексом, та нижче осницького комплексу. Проте, геологічні данні одно-значно свідчать про більш молодий, відносно букинського та осницького комплек-сів, вік трапової асоціації.
На думку автора, палео-мезопротерозойський базитовий магматизм Північно-Західного району УЩ можна розділити на три головні етапи: (1) магматизм, що трохи передував рубежу у 2 млрд років і полягав у формуванні осницького та бу-кинського комплексів; (2) континентальний базальтовий (траповий) магматизм, дещо більш пізній по відношенню до попереднього; (3) коростенський магматизм, що розпочався приблизно 1800 млн років тому.
Першій етап магматизму відбувався на фоні прогресуючої стабілізації земної кори. При цьому формування осницького комплексу відносять до орогенного етапу, а близького за віком букинського комплексу – до найбільш раннього етапу тектоно-магматичної активізації вже консолідованого складчастого фундаменту.
Траповий магматизм, не зважаючи на близькість U-Pb датувань з породами названих двох комплексів, розвивався в умовах консолідованого кратону, про що свідчать відсутність регіонального метаморфізму та накладених складчастих дефо-рмацій. За речовинним складом породи габродолеритової формації трапової асоці-ації доволі близькі з деякими габроїдами букинського комплексу.
Наступний (коростенський) етап магматизму також проявився в платформе-них умовах та характеризувався розвитком значних за обсягами генетично пов’язаних сублужних високоглиноземістих лейкократових та високотитанових меланократових низькомагнезіальних основних магм.
Згідно з ізотопно-геохімічними даними, виплавка основних розплавів букин-ського і осницького комплексів відбувалася з мантії, яка наближалася за своїми ознаками до недеплетованої. Основна маса розплавів трапової асоціації, що розви-валися дещо пізніше, формувалися з деплетованої мантії. Можливо, вони являють собою наступну виплавку з того самого джерела. Габро-анортозитові розплави (ко-ростенський комплекс) формувалися за рахунок топлення зовсім іншого джерела, яке містило значну частку корового матеріалу.
Заключний, сьомий розділ, присвячено питанню нікеленосності інтрузивів Північно-Західного району УЩ.
На думку автора, інтрузиви осницького і букинського комплексів є безперс-пективними на пошуки сульфідних руд.
Розподіл міді та нікелю в інтрузивах трапової асоціації свідчить про те, що в процесах малоглибинного фракціонування ці елементи не були пов’язані з сіркою – нікель накопичувався у високомагнезіальних диференціатах, в той час як мідь кон-центрувалася у залишкових розплавах. Проте, аномально високі концентрації цих елементів в Прутівському інтрузиві являють виключення з цієї тенденції. Петро-графічні та інші данні вказують на те, що формування сульфідних руд в цьому ін-трузиві відбувалося за рахунок ліквації магматичного розплаву на сульфідну та си-лікатну рідини. Про це саме свідчить і надлишок сірки в інтрузиві в цілому – вміст останньої перевищує той, що міг бути розчиненим у розплаві. Характер розподілу нікелю, міді та елементів платинової групи вказує на те, що ліквація вихідного роз-плаву відбулася ще до його вкорінення в камеру остаточної кристалізації. Отже, лі-квація відбувалася ще під час міграції вихідних розплавів крізь літосферу; в умовах малоглибинного фракціонування залишкові мідь та нікель вже не контролювались сіркою. Автор вважає, що накопичення сульфідних руд саме в Прутівському інтру-зиві пов’язане, перш за все, зі сприятливою формою залягання – похилою, силопо-добною формою інтрузиву. В дайках з субвертикальним падінням сульфідна рідина не накопичувалась.
На думку автора, найбільш перспективним на пошуки сульфідних мідно-ні-келевих руд є розшарований Каменський інтрузив.
ВИСНОВКИ
1.
Біля 2 млрд років тому в межах Північно-Західного блоку УЩ був широко розповсюджений континентальний базальтовий (траповий) магматизм, продукти якого збереглися дотепер лише у вигляді підводячих каналів (дайок) та неглибоко залягаючих проміжних магматичних камер. Ефузивна та ефузивно-пірокластична фації, що входили до складу давнього платформеного чохлу, не збереглися.
2.
Серед утворень трапової асоціації можливо виокремити три формації: габро-долеритову, сублужну олівін-габрову та перидотит-габро-анортозитову. Утворення всіх трьох формацій розрізняються за комплексом особливостей речо-винного складу та геологічного положення.
3.
За речовинним складом породи габродолеритової формації відповідають ни-зькотитановим трапам інших регіонів світу, а породи сублужної олівін-габрової формації є близькими до сублужних пікрітів, що набули розвитку в траповій фор-мації Кару, Південна Африка. Безпосередні аналоги перидотит-габро-анортозитової формації серед трапів інших регіонів світу автору не відомі. Це пов’язане з відсут-ністю в інших трапових провінціях розкритих ерозією проміжних малоглибинних магматичних камер. Але комплекс проведених досліджень не залишає місця сумні-вам щодо належності утворень формації (Каменський масив) до трапової асоціації.
4.
Згідно з U-Pb ізотопними даними, розвиток трапового магматизму в Півні-чно-Західному районі УЩ проходив на протязі часу, який був дуже близьким до часу формування орогенного осницького комплексу та субплатформеного букинсь-кого. Проте, геологічні співвідношення однозначно вказують на те, що формування трапової асоціації відбувалося після становлення зазначених комплексів. Ізотопно-геохімічні дані свідчать про формування вихідних для трапової асоціації розплавів з мантійного осередку, який за своїми характеристиками відрізнявся від того, з якого формувалися розплави осницького та букинського комплексів.
5.
Розвиток трапового магматизму свідчить про те, що вже на межі 2 млрд ро-ків Північно-Західний блок УЩ вступив в стадію платформеного розвитку. Очеви-дно, перехід від орогенної стадії до платформенної в даному випадку був надзви-чайно швидким. Характерно, що трапи аналогічного віку відомі в суміжних регіо-нах – на Воронезькому кристалічному масиві та на півдні Білорусі.
6.
Проведені дослідження дозволяють визначити коло інтрузивів, які є перспек-тивними на пошуки сульфідних платиноїдно-мідно-нікелевих руд. Такими є утворення трапової асоціації, і, поперед усе, ті із них, які мають підвищену (вище 0.5) магнезіальність. Головним фактором, який призвів до формування Прутівсь-кого родовища був структурний, а саме – похиле залягання інтрузиву, що дало змогу сульфідній рідині, яка утворилася за рахунок ліквації ще на шляхах міграції крізь літосферу, накопичитись у пологонахилених приконтактових ділянках та сформувати рудні поклади.
Найбільш перспективним на пошуки аналогічних родовищ автор вважає Ка-менський масив.
Список робіт по темі дисертації:
1. Молявко В.Г., Галій С.О., Зінченко О.В., Павлов Г.Г., Шумлянсь-кий Л.В., Ко-гут К.В. Петрологія Прутівського роз-шаро-ваного габроїдного ма-сиву (північний захід Ук-раїнського щита) // Вісник Київського ун-ту, серія Геологія. – 1996. – № 14. – с. 23-33.
2. Шумлянський Л.В. Формаційна належність та особливості речовин-ного складу дайок сублужного олівінового габро Волинського ме-габлока Українського щита // Вісник Київського ун-ту, серія Геологія. – 1999. – № 15. – с. 32-36.
3. Шумлянський Л.В., Павлов Г.Г. Петрогенез та формаційна належ-ність Камен-ського масиву (північний захід Українського щита) // Вісник Київського ун-ту, серія Геологія. – 2000. – № 16. – с.
