НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ

Інститут геологічних наук

МІХНИЦЬКА ТЕТЯНА ПЕТРІВНА

УДК 55 (091) (477)

ГЕОЛОГІЧНИЙ РОЗВИТОК ПЛАТФОРМНОЇ

ЧАСТИНИ ТЕРИТОРІЇ УКРАЇНИ В РИФЕЇ

Спеціальність 04.00.01 – загальна та регіональна геологія

А В Т О Р Е Ф Е Р А Т

дисертації на здобуття наукового ступеня

доктора геологічних наук

Київ – 2003

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Інституті геологічних наук

Національної академії наук України

Науковий консультант: доктор геолого-мінералогічних наук, професор

Рябенко Василь Адамович

Інститут геологічних наук НАН України

Офіційні опоненти: доктор геолого-мінералогічних наук, професор,

член-кор. НАН України та Російської академії наук

Куліш Євген Олексійович

Інститут геохімії навколишнього середовища НАН

та МНС України, завідувач відділом

доктор геолого-мінералогічних наук, професор

Яценко Герман Михайлович

Львівський національний університет ім. Івана Франка,

головний науковий співробітник

доктор геолого-мінералогічних наук, професор,

Лукієнко Олександр Іванович

Київський національний університет ім. Тараса Шевченка,

завідувач кафедрою загальної та регіональної геології

Провідна установа Український державний геологорозвідувальний інститут,

Міністерство екології та природних ресурсів України, м. Київ

Захист відбудеться “ 6  ” травня 2003 р. о “ 10 ” годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.162.02 при Інституті геологічних наук НАН України за адресою: 01054 м.Київ, вул. О.Гончара 55б.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту геологічних наук НАН України

( 01054 м. Київ, вул. О.Гончара. 55б)

Автореферат розісланий “ 26 “ __березня______________2003 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради,

кандидат геолого-мінералогічних наук Г.С. Пономаренко

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. В рифеї відбулася перебудова структурного плану допізньопротерозойського фундамента платформеної частини території України. В автономному режимі набули можливості розвиватися такі геотектонічні елементи, як Український щит (УЩ), Волино-Подільська плита (ВПП), Причорноморська западина. Активізувалися більш ранні і сформувалися нові системи розломів із зонами тектоно-метасоматичної активізації, складені діафторитами та метасоматитами. Рифейський магматизм супроводжувався вкоріненням у розломні зони малих інтрузивних тіл переважно основного складу, які викликали на деяких ділянках регенерацію рудної речовини. Рифей – це час прояву на території України рифтогенезу, утворення палеорифтів, грабен-синкліналей, накладених западин і нагромадження в них доплитного осадового чохла. Всі ці події і процеси стали наслідком переходу земної кори в новий стан, який обумовив в глобальному масштабі формування платформ і геосинкліналей, глибинних розломів, негеосинклінальних поясів тектоно-термальної переробки фундаменту, виникнення масивів гранітів рапаківі, бурхливий розвиток строматолітів і мікрофітолітів, а також нагромадження значної за об’ємом рослинної біомаси. В рифеї формуються великі родовища міді, фосфоритів, магнезитів, баритів, поліметалічних руд.

Історія геологічного розвитку території України в рифеї як в рамках цієї, так і інших концепцій не досліджувалася. Вона залишалася поза увагою спеціалістів, які займаються вивченням регіональної геології країни. В опублікованих і фондових роботах по рифею України в основному викладені результати дослідження стратиграфії і літологічного складу порід поліської, овруцької та топільнянської серій, морфології деяких розломних зон і вкорінених у них малих інтрузивних тіл. Щоб ліквідувати прогалину у вивченні геології України, розкрити історію геологічного розвитку платформної частини території України в інтервалі часу від 1700 до 650 млн років автором за наявними геологічними та геофізичними матеріалами та результатами власних структурно-геологічних, літолого-стратиграфічних, палеонтологічних, палеогеографічних досліджень, виконаних в рамках тематичних робіт підготовлено фундаментальну узагальнюючу роботу. Запропоновано теоретичну основу для розробки нових методологічних прийомів складання геологічних і прогнозних карт різних масштабів і вибору об’єктів для проведення пошукових робіт на наявність в них родовищ корисних копалин. У цьому і полягає актуальність теми.

Аналітичний розгляд матеріалів у плані концепції про деструкцію структури платформної частини території України під дією діастрофічних циклів, які проявилися в рифеї в багатьох районах Східно-Європейської платформи (СЄП) та на інших платформах і сформували тектоно-магматичні структури та тектоно-метасоматичні зони активізації з родовищами і проявами корисних копалин, дозволили визначити умови концентрації мінеральної речовини в рифейський період та його розподіл у тектонічних зонах.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконана у відділі геології корисних копалин Інституту геологічних наук НАН України за тематичними програмами відділу: “Геологические формации докембрия Украины, их стратиграфия и ископаемые организмы”, 1980-1985 рр. (№ державної реєстрації 81047176), “Эволюция палеобиосферы и геологические рубежи неогея Украины. Геологические рубежи в докембрии”, 1985-1990рр. (№ державної реєстрації 0193U082331), “Геологическая история Украины. Докембрий”, 1990-1994 рр. (№ державної реєстрації 0194U019335), “Геологічний розвиток Українського щита в рифейську та палеозойську епохи”, 1995-1998 рр. ( № державної реєстрації 0195U019339), “Пізній протерозой України: тектоніка, магматизм, седиментогенез, геологічні рубежі та корисні копалини”, 1999-2003 рр. (№ державної реєстрації 01002004672), темами “Екогенез та шкала геологічного часу України”, 1991-1997 рр. (№ державної реєстрації 0298U019339)”, “Геологічна будова, вулканізм та літологічні особливості осадових товщ Чорного та Азовського морів, 1993-1997рр. (№39-93-88/3) та госпдоговірними темами: ”Палеонтологические остатки в метаморфизованных образованиях северо-западной части Мармарошского массива и уточнение по ним стратиграфического разреза”, 1984-1986рр. (№ 23/84), “Микропалеофитологическое исследование осадочно-вулканогенных образований Овручской и Белокоровичской впадин”, 1988-1990 рр. (№ 39/88), “Уточнение стратиграфии протерозоя Белгородского рудного района и корреляция с Украинским щитом на основе литолого-палеонтологических данных”, 1991-1992рр. (№ державної реєстрації 0193002615), “Биостратиграфическое и микроструктурное исследование разреза метаморфических пород, а также гранитов КСГС и сравнение результатов с разрезом ДДВГС”, 1989-1990 рр. (№ державної реєстрації 01934026101), “Палеонтологическое изучение и сопоставление пород центральноприазовской и ингуло-ингулецкой серий”, 1993-1994 рр. (№41.93), “Биостратиграфическое расчленение древних толщ (рифей – мел) архипелага Шпицберген”, 1992-1994 рр. (№ державної реєстрації 0196U004102), “Биостратиграфическое исследование пород тетеревской серии”, 1990-1992 рр. (№ державної реєстрації 01930026102), “Тектоно-магматична активізація та рудоносні структури рифею і венду Українського щита та Волино-Подільської плити”, 2000-2001 рр. ( № державної реєстрації 02014005718).

Автор є відповідальним виконавцем та співавтором у зазначених темах.

Мета дослідження - розкрити історію геологічного розвитку платформної частини України на підставі вивчення геологічних подій і процесів, що відбулися на її території в рифейський час в умовах жорсткої платформи. Виділити основні етапи в цій історії та діастрофічні цикли, що визначають їх розвиток і зіставляються з такими, проявленими в рифеї як в межах СЄП, так і інших кратонів світу. Вивчити притаманні кожному етапу особливості і характерні риси, які відображені в морфології складчастих і розривних порушень, речовинному складі магматичних і гідротермально-метасоматичних утворень, в породах дислокаційного метаморфізму, в переривах осадконагромадження і потужностях різного рангу підрозділів доплитного осадового чохла. На підставі результатів цих досліджень визначити генетичну природу і час утворення перспективних на корисні копалини геологічних об’єктів рифею та оцінити його продуктивність.

Завдання дослідження:

1. Виконати аналітичний огляд за літературними джерелами геологічних подій і процесів, які відбувалися в рифеї на шести основних кратонах світу та виявити характерні риси головних етапів їх розвитку.

2. Вивчити розривні структури і зони тектоно-метасоматичної активізації платформної частини України та розчленувати їх за віком на дорифейські, на ті, що активізувалися в рифеї, та рифейського закладання. Проаналізувати речовинний склад, морфологію і взаємозв’язки з вміщаючими породами малих інтрузій, які вкорінилися в розломи в умовах жорсткої платформи, за результатами дослідження процесу перетворення порід допізньопротерозойського фундаменту під дією дислокаційного метаморфізму в динамометаморфіти, діафторити та метасоматити, а також за даними ізотопного віку новоутворених порід, руд і рудних мінералів.

3. Порівняти базальні горизонти стратиграфічних розрізів України за літологічним складом і текстурними особливостями порід, потужністю, ритмічністю та іншими характеристиками з базальними горизонтами рифейських осадових товщ відомих палеорифтів СЄП та інших кратонів світу. Визначити типи таких горизонтів розрізів рифею України, що дозволить визначити палеогеографічні умови і тектонічну обстановку на початку утворення доплитного чохла.

4. Виконати кореляцію основних літолого-стратиграфічних розрізів рифею, які сформувалися в платформних умовах на шести кратонах світу, і знайти аналоги поліської, овруцької та топільнянської серій України. Побудувати за матеріалами глибоких параметричних і розвідувальних свердловин геологічні розрізи через Волино-Оршанський прогин для уточнення рельєфу дна басейну седиментації, зміни фаціального складу осадових порід та їх потужності в зонах зчленування Оршанської і Волино-Поліської структур, що дуже важливо для складання літолого-палеогеографічних карт та з’ясування історії геологічного розвитку всієї системи.

5. Провести лабораторні дослідження зразків гірських порід на наявність в них залишків викопних організмів, описати ці залишки і вивчити літолого-петрографічний склад та мінералогічні особливості вміщаючих їх порід, що дозволить уточнити схему рифейських утворень.

6. Побудувати літолого-палеогеографічні карти західної половини платформної частини території України для всіх трьох підрозділів рифею з ізогіпсами палеорельєфу і рівнями закладання палеорифтових структур за результатами виконаних палеотектонічних і палеогеографічних реконструкцій.

7. Охарактеризувати основні геологічні об’єкти рифею (тектоно-магматичні структури, зони термально-магматичної активізації, розломи, області перетину палеорифтів, зони незгідності і площини зриву пластів, базальні горизонти), перспективні на корисні копалини.

Наукова новизна одержаних результатів. Вперше розкрита історія геологічного розвитку платформної частини України в рифеї в рамках концепції про деструкцію допізньопротерозойського фундаменту, перебудови його структурного плану, який сформувався в глобальному масштабі наприкінці раннього протерозою. Це проявилося у відокремленні геотектонічних елементів з автономним розвитком, закладанні серії рифейських і активізації більш ранніх розломів, тектоно-метасоматичних зон, палеорифтів і палеопрогинів, в яких сформувався доплитний осадовий чохол. За результатами вивчення геологічних структур, подій та процесів, що відбувалися в рифейський час в цій історії виділено чотири етапи розвитку платформної частини території України. Встановлено, що етапи за часом їх прояву збігаються з діастрофічними та седиментаційними циклами, які відбулися на інших континентах.

Показано, що рифтогенез в межах території України проявився трьома стадіями і відповідно закладанням від’ємних структур на трьох гіпсометричних рівнях рифейського палеорельєфа, що визначило глибину ерозійного зрізу осадових товщ.

Вперше на побудованих літолого-палеогеографічних картах показані гіпсометричні рівні поверхні рельєфу та структурно-речовинні комплекси, які складають його морфоструктуру, для раннього, середнього та пізнього рифею. Ці комплекси зараз залягають в основі доплитного осадового чохла у від’ємних структурах. Вони реконстуйовані та показані на картах.

Визначено, що осадконагромадження в рифейський період відбувалося у від’ємних структурах трьох типів: 1 – структурах “просідання” по спряжених розломах, розташованих у склепінній частині УЩ із зденудованим рифейським осадовим чохлом; 2 – палеопрогинах по периферії УЩ та його схилів; 3 – палеорифтах вздовж границі СЄП, виповнених зеленосланцевими утвореннями.

Обгрунтовано за матеріалами реконструкцій палеорельєфу областей зносу та аналізом теригенного матеріалу, що Волино-Поліський прогин – це виключно внутрішньоконтинентальний басейн седиментації, в своєму розвитку підпорядкований Центрально-Руській системі авлакогенів, а не епіконтинентальним морям, як вважали попередні дослідники.

Показано, що зіставлення серій, світ, товщ рифейських відкладів від’ємних структур на різних гіпсометричних рівнях і з різною тривалістю розмиву порід неможливе без реконструкцій поверхні палеорельєфу та визначення глибини ерозійного зрізу. Ці дані, а також вивчення розрізів порід на наявність в них залишків викопних організмів враховані в уточненій стратиграфічній схемі рифейських відкладів України, яка запропонована в роботі.

Виконане зіставлення рифейських стратиграфічних розрізів та їх базальних горизонтів різних континентів, зокрема території України, дозволило зробити висновок про ідентичність палеотектонічного режиму та палеогеографічних умов на всій території розвитку континентальної кори, що відобразилось у накопиченні однотипного уламкового матеріалу і в переривах в осадконаконагромадженні.

Дано оцінку рифейському періоду як продуктивному на корисні копалини і рекомендовані об’єкти для проведення на них геологопошукових робіт.

Практичне значення одержаних результатів. Події та процеси глобального масштабу, які відбулися на планеті в рифеї, безумовно, сприяли формуванню родовищ корисних копалин і визначали закономірності їх розміщення в зонах тектоно-магматичної та метасоматичної активізації та комплексах осадово-вулканогенних порід. Концентрації мінеральної речовини сприяли виливи великої кількості магм кислого і основного складу та формування у розривних порушеннях малих інтрузивних тіл, широкий розвиток у породах фундаменту зон дислокаційного метаморфізму, складених тектонітами, діафторитами, метасоматитами, що часто несуть рудну мінералізацію, нагромадження потужних товщ уламкового матеріалу, скупчення біомаси в басейнах седиментації, насичення атмосфери киснем та ін.

Усі ці явища і процеси відобразилися в морфології структур і речовинному складі порід, які сформувалися в рифейський період на території платформної частини України. Вони визначали і закономірності розподілу в них корисних копалин, що досить повно вивчені на багатьох континентах. Це дозволило знайти аналоги відомих рудоконтролюючих об’єктів на території України, додатково дослідити їх і рекомендувати як перспективні на корисні копалини. Такими об’єктами є зони тектоно-метасоматичної активізації, області перетину різнонаправлених палеорифтових структур з неодноразовою переробкою порід фундаменту і проявах процесу регенерації рудної речовини, зони незгідного залягання осадового чохла на фундаменті, тектонічні зриви пластів вздовж поверхонь внутрішньоформаційних магматичних тіл, базальні горизонти та нижні частини розрізів осадового чохла. Тут можуть бути виявлені родовища золота, урану, поліметалів, рідкісних елементів. Окремі рудопрояви та точки підвищеної концентрації корисних копалин у цих об’єктах уже встановлені. Виконані дослідження дозволили високо оцінити продуктивність рифейського періоду на корисні копалини.

Впровадження результатів досліджень у практику геологічних робіт здійснювалося шляхом виконання госпдоговірної тематики з організаціями ДРГП “Північгеологія”, “Південьгеологія”, “Західукргеологія” Міністерства екології та природних ресурсів України та “Центргеологія” і “Північморгеологія” Російської Федерації (матеріали мікропалеофітологічних досліджень використані при складанні геологічної карти масштабу 1 : 100 000 західного узбережжя Землі Оскара II архіпелагу Шпіцберген).

Результати роботи ввійшли у створені Національним стратиграфічним комітетом України по геології та використанню надр і Академією наук України “ Стратиграфические схемы фанерозоя и докембрия Украины”, Київ, 1993. Вони використовувалися виробничими організаціями при проведенні геологозйомочних і пошукових робіт.

Особистий внесок здобувача. Автором особисто вивчені розрізи осадочно-вулканогенних утворень поліської, топільнянської, овруцької серій та зібраний кам’яний матеріал безпосередньо з керносховищ і численних свердловин, пробурених організаціями ДГРП “Північгеологія”, “Запукргеологія” та КП “Кіровгеологія”. В польових умовах простежені та проаналізовані виходи на денну поверхню рифейських порід, тектоно-метасоматичні зони, надвигові структури.

При обробці польових матеріалів вивчено понад тисячу зразків гірських порід методами літологічного та мікропалеофітологічного аналізів. Описані шліфи, проаналізовані та узагальнені результати хімічного та спектрального аналізів. Досліджені на наявність викопних організмів розрізи осадових порід архіпелагу Шпіцберген, Гвінейського щита, Бєлгородської синкліналі, північно-західної частини Мармароського масиву, Ростовського виступу для визначення і зіставлення умов осадконагромадження в рифейських басейнах седиментації.

Результати вивчення за літературними джерелами рифейських подій та процесів по шести континентах світу, а також проаналізовані з метою виявлення порід і структур рифейського віку геологічні матеріали КП “Кіровгеологія”, одержані за останні десятиріччя в процесі пошуків родовищ урану та золота представлені в роботі у вигляді таблиць і графіків. Складені літолого-палеогеографічні карти, схеми, розрізи різного масштабу, палеонтологічні фототаблиці.

В опублікованих із співавторами роботах автору належить характеристика тектоно-магматичних структур і метасоматичних зон, розломів, палеорифтів, літогенезу, стратиграфічних розрізів та палеогеографічних обстановок басейнів седиментації рифейських відкладів, вивчення речовинного складу цих порід і залишки викопних організмів, складання літолого-палеогеографічних карт.

Апробація результатів дисертації. Головні результати досліджень доповідались на міжнародній конференції “Структурное развитие Карпато-Балканского орогенного пояса” ( 12-16 жовтня, Братислава, Чехословаччина, 1987), VI Всесоюзній палінологічній конференції (Мінськ, 1989), конференції “Минерагения и прогнозная оценка на твердые полезные ископаемые” (Київ, 1991), 29-му Міжнародному геологічному конгресі (Кіото, Японія, 1992), конференції “Источники накопления редких, рассеянных и благородных металлов в отходах горнорудной промышленности и перераспределения рудного вещества до промышленных концентраций”, (Кривой Рог, 1994), міжнародних нарадах “Європроба” (Київ, 1994), “Докембрий Европы” (Санкт-Петербург, Росія, 1995), “Главнейшие рубежи геологической эволюции Земли в докембрии и их изотопно-геохронологическое обоснование” (Санкт-Петербург, Росія, 1995), науковій конференціії “Проблеми геологічної науки та освіти в Україні” (Львів, 1995), 30-му Міжнародному геологічному конгресі (Пекін, Китай, 1996), XLIII Сесії палеонтологічного товариства Росії (Санкт-Петербург, 1997), Всеукраїнській міжвідомчій нараді “Геологія і стратиграфія докембрію Українського щита” (Київ, 1998), ХУ1 Конгресі Карпато-Балканської асоціації (Відень, Австрія, 1998), Всеукраїнській нараді “Геологія і магматизм Українського щита” (Київ, 2000), науково-виробничій нараді геологів-зйомщиків України “Регіональні геологічні дослідження в Україні і питання створення держгеолкарти - 200” (Гурзуф, 2001), сесіях Українського палеонтологічного товариства (1995, 1996, 1997, 1998, 1999, 2000, 2002).

Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 40 наукових праць, серед яких 3 монографії ( одна з яких особиста), 13 статей у наукових журналах, 6 статей у збірках наукових праць, 2 препринтових видання, 16 – у матеріалах міжнародних конгресів, наукових з’їздів, сесій та конференцій. Проміжні результати викладені в 7 науково-дослідних та 9 виробничих звітах.

Структура та об’єм дисертації. Дисертація складається з вступу, 9 розділів та висновків, викладених на 352 сторінках машинописного тексту, який супроводжується 24 рисунками, 27 таблицями та списком літератури з 254 назв.

Робота виконана в Інституті геологічних наук НАН України у відділі геології корисних копалин. Автор висловлює особливу вдячність за допомогу та постійну підтримку доктору геол.-мін. наук, професору В.А.Рябенку, якому зобов’язана як своєму вчителю. Виконання даних досліджень не могло бути успішним без постійної уваги і сприяння роботі директора Інституту, члена-кореспондента НАН України П.Ф.Гожика, постійних консультацій з академіком НАН України І.І.Чебаненком, докторами геол.-мін.наук, А.Я. Радзівіллом,

В.П. Кирилюком, Л.С. Галецьким, В.Ф. Шульгою, Є.П. Гуровим, кандидатом геол.-мін. наук В.А.Велікановим, без активної участі матеріалами, порадами і доброзичливим ставленням працівників Державної геологічної служби України Міністерства екології і природних ресурсів України Д.С.Гурського, О.І.Зарицького, В.І.Калініна, КП “Кіровгеологія” О.Ф.Маківчука, В.А.Анісимова, А.В.Кузьміна та інших, за що автор висловлює усім їм щиру подяку.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

ІСТОРІЯ ВИВЧЕННЯ РИФЕЮ УКРАЇНИ

М.С. Шатський виділив рифейську групу, стратотипом якої вважав розріз древніх товщ Південного Уралу. Розріз починається уламковими породами з тілами вулканітів. Вище їх змінюють флішоподібні товщі і завершується розріз моласами. За даними ізотопного віку та знахідками строматолітів рифей розділено на нижній, середній та верхній. Тривалість періоду близько 1 млрд років, потужність в геосинкліналях досягає 9-15 тис. м, на платформах – 2-4 тис. м.

На початку 50-х років минулого сторіччя глибокими параметричними свердловинами в північно-західній частині України були розкриті піщано-алевролітові, глинисті і вулканогенні утворення, які перекривалися відкладами балтійської серії нижнього кембрію. Це відкриття поклало початок вивченню древніх осадових товщ України. В 1952 р. П.Л. Шульгою вперше древні осадочно-вулканогенні товщі, які залягають на кристалічному фундаменті в межах ВПП і Прип’ятського валу, віднесені до рифею. Пізніше ці утворення в роботах Є.П. Брунс отримали назву поліської серії, вік якої, визначений калій-аргоновим методом, коливається від 1115 до 800 млн років, що відповідає пізньому та середньому рифею. Пізніше рифейський вік поліської серії підтверджується також знахідками акритарх у породах полицької світи (с. Берестечко, гл.2508,3 м).

У 1956 р. О.В. Крашенінниковою у відкладах пізнього протерозою виділена ташківська світа, яка зіставлена О.С. Махначем з пінською світою білоруської серії. Поліська серія за матеріалами параметричного і геологорозвідувального буріння Н.Є. Стрєлковою, А.Ф. Олексенко, В.М. Котиком та іншими дослідниками розчленована на горизонти, товщі, світи, які не були узаконені стратиграфічним комітетом як окремі підрозділи схеми. В 1972 р. Б.І. Власов, Б.Я. Воловник та інші фахівці для стратифікації відкладів поліської серії застосували метод циклічної седиментації і виділили п’ять седиментаційних ритмів, які УРМСК (1985) включив в стратиграфічну схему рифейських відкладів України без статусу стратонів певного рангу. За матеріалами геологічних, пошуково-розвідувальних і тематичних робіт, виконаних за останні десятиріччя О.О. Асеєвою, П.Д. Букатчуком, Б.І. Власовим, Б.Я. Воловник, І.С. Гарбузом, Е.Я. Жовинським, Л.В. Коренчук, Я.О. Косовським, В.В. Матеюком, В.Л. Приходьком, В.Т. Марченком та іншими дослідниками, складена уточнена стратиграфічна схема рифейських утворень України (1993). При її побудові використані ритмостратиграфія з каротажними діаграмами. Поліська серія розчленована на три світи: ромейківську, полицьку і жобринську.

Рифейські утворення складають нижні частини розрізів овруцької та топільнянської серій, які виповнюють Овруцьку палеорифтову структуру. Ці породи в різні роки вивчали М.П. Семененко, М .П. Щербак, І.Я. Личак, А.М. Козловська, М.І. Ожегова, І.В. Богацька, А.С. Дранник, І.П. Букович, В.П. Бухарев, Н.І. Безпалько, В.В. Фуртес, М.М. Костенко та ін.

Розломно-блокова тектоніка території України викладена в фундаментальних роботах академіка І.І. Чебаненка. Глибинні розломи також охарактеризовані в працях академіка В.Г. Бондарчука. А.Я.Радзівіллом, В.Я.Радзівілом і В.С.Токовенком розглянуті та проаналізовані тектоно-магматичні структури неогею території України. Виділені рифейські зони тектонічної активізації з утворенням порід граніт-ріолітової асоціації. С.В. Нечаєв вивчав рудопрояви в зонах активізації рифей-палеозойського часу. Дайковий магматизм досліджували Л.Г.Бернадська, Н.М.Шаталов, М.М.Костенко, З.А.Ушакова. В узагальнюючих роботах (за матеріалами КП “Кіровгеологія”)

О.Ф. Маківчука, В.А.Анісимова, А.В. Кузьміна, В.А. Шумлянського вперше виконане металогенічне районування території України за ураном, виділена пізньопротерозойська металогенічна епоха, яка характеризується формуванням тектоно-метасоматичних зон з регенерацією рудної речовини, що дуже важливо для визначення часу рудоутворення в рифеї і розкриття історії геологічного розвитку цього періоду в цілому.

АНАЛІТИЧНИЙ ОГЛЯД ГЕОЛОГІЧНОГО РОЗВИТКУ В РИФЕЇ ШЕСТИ КОНТИНЕНТІВ

Розділ написано за матеріалами численних опублікованих джерел зарубіжних дослідників, що вивчають тектогенез, магматизм, седиментогенез, літолого-стратиграфічні розрізи осадово-вулканогенних порід, органічний світ, палеогеографічні умови, продукти тектоно-метасоматичної переробки порід фундамента і корисні копалини рифею Північно-Американського, Австралійського, Африканського, Південно-Американського континентів (в міжнародній стратиграфічній шкалі рифею відповідає мезопротерозой 16000 - 1000 млн років та неопротерозой - 1000 - 650 млн років), а також СЄП та Сибірської платформ. Текст розділу доповнений таблицями, в яких зведені найголовніші події, явища і процеси, що проявилися на цих кратонах формуванням різного типу структур, нагромадженням осадових товщ, траповим вулканізмом та інтрузивним магматизмом основного і кислого складу, низькотемпературним метаморфізмом і метасоматозом, бурхливим розвитком органічного світу та іншими геологічними факторами. Показати всю складність і своєрідність геологічного розвитку земної кори в рифеї, місцями з повною перебудовою допізньопротерозойського структурного плану і набагато вищу ступінь вивченості його на інших континентах світу порівняно з територією України – мета зробленого в роботі огляду.

Ранній рифей охоплює інтервал часу від 1700 до 1350 млн років. У зв’язку з переходом земної кори в новий стан характеризується проявом своєрідного тектогенезу, що виявився у формуванні дуже великих різнонаправлених поясів дроблення земної кори з проявами трапового вулканізму, інтрузіями гранітів рапаківі, величезним на усіх материках виливом лав основного і кислого складу, закладанням неглибоких океанічних западин у межах вулканічних поясів і зон дроблення. Літологічний склад осадків: конгломерати, гравеліти, аркози, поліміктові пісковики. Переважають грубоуламкові породи. Потужність осадового чохла на платформах не перевищує 5 км. У межах СЄП ранньорифейські западини закладені в основі Пачелмського, Камсько-Бельського, Хрестцівського та інших авлакогенів. На Північно-Американському материку у ранньому рифеї сформувалися Лабрадор-Каліфорнійський тектоно-плутонічний та Ельсонський тектоно-термальні пояси. Кварцові порфіри, туфи, дацити, фельзити, ріоліти в цих поясах перериваються гранітами, вік яких коливається від 1600 до 1400 млн років. У платформних прогинах Південно-Американського материка відкладаються уламкові породи серії Рорайма з розсипами золота та алмазів. Грабеноподібні структури Африканського материка, виповнені піщано-глинистими утвореннями прорвані лейкократовими оловорудними гранітами, ізотопний вік яких 1500 млн років. У западинах Австралійського материка формувався платформний чохол, уламкові породи якого мають вік від 1570 до 1400 млн років і містять строматоліти та онколіти. Це група Осмонд Рейдж, Лімбунія, Маунт-Мінні, потужність яких коливається від 780 до 1475 м. У ранньому рифеї на Сибірській платформі були закладені Біліро-Уджинська, Західно-Анабарська, Туруханська, Юдомо-Майська та інші палеорифтові структури, що розвинулися в більш пізній час в авлакогени.

Середній рифей охоплює відрізок часу від 1350 до 1000 млн років. Це час закладання пізньопротерозойських платформ і геосинклінальних систем, велика кількість яких продовжували розвиватися протягом усього пізнього рифею, венду і навіть палеозою.

Фундамент СЄП у середньому рифеї був розчленований розломами, в результаті чого сформувалися від’ємні структури, виповнені теригенними породами іотнійської, каверинської, логинівської, коломенської та інших світ. У Північній Америці в середньому рифеї у від’ємних структурах відкладалися осадки груп Дісмал-Лейк, Копперман-Рівер, Портейдж-Лейк. Сформувалися тіла граніт-порфірів і габро-сієнітів, що їх проривають, з ізотопним віком 1300 млн років. У межах Південно-Американського континенту в цей час існувало дві кратонізовані області: Південно-Американська і Сан-Франциська. В прогинах цих кратонів формувалися породи серій Лаврос, Апарі, Панас-Новоє, складені конгломератами, алевролітами, вище яких лежать сланці, кварцити з вапняками. В Кібарському поясі Африки палеозападини виповнені уламковим матеріалом потужністю до 5 км. Ізотопний вік гранітів, граніт-порфірів, габро-сієнітів, розташованих у розломах цього пояса коливається від 1420 до 1300 млн років. На Австралійській платформі активно розвиваються такі западини, як Вікторія-Рівер, Мак-Артур, Саун-Нікольсон, виповнені карбонатно-теригенними осадками. У западині Бангемолл серед пісковиків і грауваків зустрічаються ефузиви основного і кислого складу.

Пізній рифей визначається ізотопним віком від 1000 до 650 млн років. Породи цього віку широко розвинуті на усіх континентах. Це видно з наведеної в роботі таблиці.

В Європі породи верхнього рифею встановлені в Норвегії, на Шпіцбергені, у Франції, Англії, Шотландії. Вони скрізь представлені конгломератами, кварцитами, аркозовими пісковиками, алевролітами, ізотопний вік яких становить приблизно 810 млн років. У Пачелмському авлакогені формуються породи цнинської, іргизької, воронської, червоноозерської світ, в Хрестцівському – полоцької, дворецької, у Волино-Оршанському – пінської, полицької, жобринської світ. Група Бріовер (Армориканський масив, Франція), нижню частину якої складають аргіліти, алевроліти, грауваки з прошарками спілітових лав, туфів, вапняків, а вище лежать турбідіти, тіліти та товщі спіліт-кератофірових вулканітів, проривається гранітами (о-в Джерсі), вік яких 580 млн років. З цією групою зіставляється комплекс зелених сланців у межах Карпато-Балканської області. В Північній-Америці 850-750 млн років тому були сформовані великі за потужністю відклади супергруп Іква, Капітон та Уіндермір. На Алясці породи групи Тиндир представлені тілоїдами, лавами основного складу, турбідітами. В авлакогенах Вікторія, Маккензі, Гранд-Каньйон та інших нагромаджувалися червоноколірні пісковики, алевроліти, аргіліти. У Південній Америці в цей час розширився кратон Сан-Франциська, навколо нього виникло ряд прогинів, які складають систему бразілід. У прогинах накопичилися уламкові породи серій Уна та Бамбуї, вік яких 812 млн років. На Африканському континенті пізній рифей відмічений закладенням великих платформених синекліз (Таудені, Вольта, Конго та ін.), в яких спочатку нагромаджувалися кварцити, пісковики, пізніше аргіліти, вапняки, доломіти, що перекриваються пісковиками, конгломератами, алевролітами. В карбонатах зустрічаються строматоліти. Вік порід за глауконітом становить 713 млн років. Система Дамара (Південно-Африканський регіон) складається з трьох континентальних рифтів, виповнених глинистими сланцями, які перешаровуються з доломітами і вапняками, що містять строматоліти й онколіти. До карбонатних утворень приурочені родовища поліметалічних руд, вік яких визначається цифрою 790 млн років. Система Катанга виповнена породами серій Роан, Мвашья і Кунделунгу. В розрізах усіх трьох серій переважають тіліти, конгломерати, осадові брекчії, вапняки. На серії Мвашья лежить Великий конгломерат, потужність якого досягає 330 м. Вік самої ранньої уранової мінералізації у відкладах надсерії Катанга датується 714 млн років. Епігенетичні руди родовищ Шинколобв’є та інших родовищ Катанги по уранініту (метод Y- Tr – Pb) мають вік 670 – 690 млн років. На Австралійському материку панував платформний режим. На плато Стьорт і Східний Кімберлі формувався осадовий чохол, у розрізі якого значну частку займають тіліти. В цей час в центральній частині материка утворилися авлакогени Амедієс, Нгалія та Джорджина, виповнені мілководними континентальними відкладами, які зіставляються з відкладами поліської серії. На Сибірській платформі в пізньому рифеї була закладена Учуро-Майська западина і Байкало-Вітімська складчаста область. На Алданському щиті формувався платформний чохол.

ДЕСТРУКЦІЯ ДОПІЗНЬОПРОТЕРОЗОЙСЬКОГО ФУНДАМЕНТУ ТА СТАНОВЛЕННЯ ОСНОВНИХ ГЕОЛОГІЧНИХ СТРУКТУР

Початок рифею чітко фіксується руйнуванням у глобальному масштабі суперконтинентів, роздробленням їх на великі і малі блоки, значна частина яких стала основою платформ. Під дією діастрофічних циклів від суперконтиненту відокремився гетерогенний фундамент СЄП, про що свідчить наявність в облямовуючих платформу структурах осадово-вулканогенних порід віком, молодшим за 1600 млн років. Склепінна частина фундамента платформи зазнала значної деформацї, наслідком якої стало виникнення Центрально-Руської системи авлакогенів.

Південно-західне крило склепіння, що включає платформну частину території України, в рифеї дробилося на малі блоки, які переміщалися в різних напрямках, що змінило дорифейську структурну мозаїку фундаменту закладанням ряду від’ємних і додатних структур, а також розвитком різнонаправлених систем розломів, характеристика яких наведена в наступних розділах.

Становлення основних геологічних структур. Основними геологічними структурами фундаменту платформної частини України є УЩ, ВПП, Причорноморська та Дніпровсько-Донецька западини (ДДЗ). УЩ займає центральне положення в структурах фундаменту. В роботі він розглядається як найбільш стійка до деструктивного руйнування ділянка кори, що сформувалася в основному в археї на стабільному цоколі. Про це свідчить наявність під УЩ потовщеного шару перидосфери і значне стоншення астеносфери.

На заході УЩ обмежений зоною великих розломів переважно субмеридіонального простягання. Шепетівсько-Корецький та Ровенський розломи відповідно облямовують цю зону зі сходу і заходу. Між ними простягнулися Костопільско-Горинська та Антопільсько-Каменець-Подільська структури. Разом з оперяючими розривами вони сформували смугу скупчення різних типів розривних, складчасто-прирозломних, шар’яжних та флексуроподібних структур, а також горстів, грабенів, грабен-синкліналей, в яких нагромаджувалися осадки рифейського віку. Денудаційні процеси зрізали розрізи цих відкладів часто до рівня базальних горизонтів, які були виявлені та вивчені автором у від’ємних структурах Шепетівсько-Білокоровицької зони та зони зчленування УЩ і ВПП. Ізотопний вік вулканітів і знахідки залишків викопних організмів в уламкових породах свідчать про те, що виділення УЩ в окремий геоструктурний елемент відбулося наприкінці раннього та на початку середнього рифею.

Південна границя УЩ точно не встановлена. В рифеї між кристалічним фундаментом і Чорноморською западиною існувала палеорифтова система. Крайова частина фундаменту зазнала руйнування та роздроблення. Окремі блоки просідали або підіймалися. Усе Причорномор’я разом з акваторією моря являло собою систему підняттів і западин. Про існування склепінно-блокових підняттів у Причорномор’ї в рифеї свідчать знахідки гальок та валунів метаморфічних сланців, діоритів, порфіритів у нижньокрейдових і середньоюрських розрізах. Гальки гір Демерджи, Туклук-Сірт датовані віком від 1100 до 842 млн років.

Донецький сегмент ДДЗ, очевидно, закладався в рифеї. Він відрізнявся від Дніпровського не тільки простяганням головної осі, але і глибиною залягання осадових товщ. Потужність осадків, за сейсмічними даними, тут досягає 15 км. Безумовно, що в основі донецького розрізу лежать рифейські утворення. Фундамент Дніпровського і Прип’ятського сегментів ДДЗ у рифеї був тільки розділений ортогональною системою розломів на окремі блоки.

Діастрофічні цикли та етапи розвитку структур фундаменту. Діастрофізми є невід’ємною складовою процесу формування континентальної кори, починаючи від ранньої стадії і закінчуючи теперішнім часом. У періодичності прояву діастрофічних циклів встановлена закономірність, яка виявляється в скороченні часового інтервалу між циклами у міру зрілості кори. Фундамент території України за мільярд років в рифеї пережив чотири основних діастрофізми: виборзький, готський, гренвільський та луфіліанський. Кожний діастрофічний цикл в консолідованій корі проявлявся її руйнуванням, дробленням на більш малі блоки, активізацією ранніх та закладанням рифейських розломів і розломних зон з прирозломною складчастістю та ділянками тектоно-термальної переробки порід фундаменту. Сліди діастрофізмів в осадовому чохлі проявляються переривами в нагромадженні осадових товщ, зміною потужності та гранулометричного і речовинного складу осадків, появою міжпластових інтрузивних тіл та зміщенням по їх поверхні пластів осадових порід. Діастрофізмам відповідають чотири етапи розвитку континентальної кори, які за часом більш розтягнуті, але перші завжди визначають їх початок і закінчення.

Структури першого етапу розвивалися під впливом деструктивних процесів кінця паргуазького і повного за часом виборзького діастрофізмів. Паргуазький тектогенез сформував масиви гранітів рапаківі. Його верхній рубіж визначається цифрою в 1700 млн років. Навколо великих масивів гранітів коростенського комплексу в розломних зонах уже під впливом виборзького діастрофізму (1650-1500 млн років) утворилися малі інтрузії кислого, лужного і сублужного складу. Сюди можна віднести пержанські, вербівські, черкаські граніти, а також численні тіла та дайки дрібнозернистих гранітів, пегматитів, аплітів, базальтів, монцонітів та інших за складом малих інтрузій. Дуже поширені в розломах метасоматити, діафторити, мілоніти та інші продукти дислокаційного метаморфізма. В роботі детально охарактеризовані численні поля розвитку малих інтрузивних тіл і тектонітів із зазначенням їх місцезнаходжень та визначеннями ізотопного віку порід, що їх складають. Другий етап обумовлений готським (кібарським) діастрофізмом. Час його прояву – 1400-1250 млн років. Він характеризується інтенсивними коливальними рухами блоків фундаменту, активізацією древніх і закладанням нових рифейських розломів широтного простягання, появою палеорифтових структур і грабен-синкліналей вздовж границь УЩ і нагромадженням в них перших осадових товщ. З’являються поля дайок діабазів, габро-діабазів, граніт-порфірів, порфіритів, вивчених у відслоненнях сіл Ракитне, Сновидовичі, Дивліна, Бехи (Волинський блок УЩ), а також у багатьох кар’єрах Східного Приазов’я.

Структури і товщі осадових утворень, що накопичилися в рифейських палеопрогинах під дією гренвільського діастрофізма визначені як третій етап геологічного розвитку платформної частини території України. Гренвіл на території України проявився двома епізодами (1150 – 1100 та 1000 – 860 млн років). Тектонічними рухами в інтервалі цих відрізків часу була охоплена вся південно-західна частина СЄП, зокрема територія України. В фундаменті гренвільський діастрофізм утворив серію розломів північно-західного простягання. У цей час формуються ділянки розвитку лужних, вуглекисло-натрієвих метасоматитів, діафторитів, мілонітів та інших породних новоутворень. На цих ділянках іноді відбувається переконцентрація рудної речовини. Ізотопний вік уранових руд тут коливається від 1120 до 870 млн років. Дайковий комплекс гренвільського етапу встановлений в розломах Волинського, Кіровоградського та Приазовського блоків. На цьому етапі відбулося поглиблення басейнів седиментації та нагромадження в них потужних товщ осадово-вулканогенних порід поліської, топільнянської та овруцької серій. Визначилися періоди трансгресії і регресії в басейнах седиментації, що виразилося в наявності переривів в осадконагромадженні, появі ритмів і формуванні декількох базальних горизонтів у розрізі поліської та овруцької серій.

Відрізок часу від 860 до 700 млн років в історії розвитку земної кори відмічений початком утворення пра-Атлантичного океану, формуванням нижнього та верхнього комплексів льодовикових утворень. Він збігається з луфіліанським діастрофічним циклом. На території України цей цикл визначив четвертий етап її геологічного розвитку, який характеризується закладанням серії розломів північно-східного простягання, які продовжували розвиватися в палеозої та мезокайнозої. Ці розломи можна вивчати за продуктами динамометаморфізму в породах доплитного і плитного чохла, в яких часто виявляються епітермальні зруденіння. Вздовж границь платформи сформувалися палеорифти та міогеосинклінальні прогини, куди зносився теригенний матеріал з УЩ у ВПП. Це був час найактивнішої денудації в рифеї.

Типи рифейських структур. Палеоморфоструктури фундаменту платформної частини території України формувалися в рифеї в тісному взаємозв’язку із структурами усієї південно-західної частини СЄП. Багато палеопрогинів, грабенів, горстів, валів утворилися внаслідок рифтогенезу. Вони облямовуються та перетинаються розломними порушеннями рифею. У фундаменті платформної частини території України такі структури широко розвинуті в межах УЩ, ВПП та Причорноморської западини в сучасному їх розумінні.

Палеозападини (грабени, грабен-синкліналі, рифти тощо ). Лінійні грабеноподібні структури, сформовані на поверхні дорифейського фундаменту і обмежені скидами або системами скидів, у роботі розділені на три групи. Для кожної групи структур визначений гіпсометричний рівень поверхні рифейського палеорельєфу, на якому були закладені структури, що дуже важливо для визначення ступеня зденудованості як структури, так і виповнюючого її осадового чохла.

Першу групу від’ємних структур рифею складають палеозападини, розташовані на самих високих гіпсометричних рівнях УЩ. Вони були закладені на початку рифейського періоду, коли материкова кора ще знаходилася в стані склепінного підняття, в центрі якого розвивалися системи розривів. При таких умовах ділянки кори, обмежені розломами скидо-здвигового характеру опускалися на значні глибини. Таким чином формувалися структури “просідання”, основу яких складали породи більш високих частин розрізів осадово-вулканогенних утворень нижнього протерозою, ніж за межами цих структур.У періоди високого стояння вод у рифейських морях ці палеопрогини виповнювалися водою, і в них відкладався доплитной осадовий чохол. Пізніше усі ці палеопрогини були глибоко зденудовані з поверхні УЩ. Збереглися тільки глибокі корні складчастих і розривних структур, зокрема палеозападин. Реконструкція їх виконана вперше за різницею потужностей гнейсово-сланцевих товщ у палеопрогинах і за їх межами, за характером та напрямком простягання мілкої та середньої складчастості, за мінералого-петрографічним складом порід, які виповнюють палеопрогини і ступенем їх метаморфізму, а головне – за результатами вивчення морфології парних розломів, що облямовують кореневі частини