НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ

ІНСТИТУТ ГЕОХІМІЇ, МІНЕРАЛОГІЇ ТА РУДОУТВОРЕННЯ

Татарінова Олена Олександрівна

УДК 550.93 (477)

УРАН-СВИНЦЕВИЙ ВІК ГРАНІТОЇДІВ В ОБРАМЛЕННІ ЗЕЛЕНОКАМ’ЯНИХ ПОЯСІВ ПРИАЗОВСЬКОГО МЕГАБЛОКУ

Спеціальність 04.00.02 - геохімія

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата геологічних наук

Київ-2003

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Інституті геохімії, мінералогії та рудоутворення

Національної академії наук України

Науковий керівник:

доктор геологічних наук

Артеменко Геннадій Володимирович (Інститут геохімії, мінералогії та рудоутворення НАН України, заступник директора)

Офіційні опоненти:

доктор геологічних наук, професор

Щербак Дмитро Миколайович (Київський національний університет імені Тараса Шевченка, завідувач кафедри геології родовищ корисних копалин)

доктор геолого-мінералогічних наук, професор

Шеремет Євген Михайлович (Український державний науково-дослідний та проектно-конструкторський інститут гірничої геології, геомеханіки і маркшейдерської справи, завідувач лабораторії геологічних досліджень, м.Донецьк).

Провідна установа:

Інститут геохімії навколишнього середовища НАН та МНС України, м. Київ

Захист дисертації відбудеться 18 листопада 2003 р. о 14 00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.203.01 Інституту геохімії, мінералогії та рудоутворення НАН України за адресою: 03680, Київ–142, пр. Палладіна, 34.

З дисертацією можна ознайомитись у науковій бібліотеці Інституту геохімії, мінералогії та рудоутворення НАН України (03680, Київ-142, пр. Палладіна, 34)

Тел./факс: (380 44) 424-12-70

Автореферат розіслано 16.10.2003 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради,

кандидат геолого-мінералогічних наук Л.Л. Томурко

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Зеленокам’яні пояси Приазовського мегаблоку цілеспрямовано вивчаються порівняно короткий час, починаючи з 80-х років. За цей час у Сорокинській зеленокам’яній структурі (ЗС) розвідано Сурозьке родовище золота, а також виявлено перспективні рудопрояви золота і нікелю в декількох зеленокам’яних структурах. Важливим етапом в оцінці перспектив рудоносності зеленокам’яних асоціацій Приазовського мегаблоку є їх геохронологічне зіставлення з добре вивченими віковими аналогами на інших докембрійських кратонах. Через недостатню вивченість, вікове співвідношення зеленокам’яних поясів Приазовського і Середньопридніпровського мегаблоків залишалося нез’ясованим. Велике значення для розв’язання цієї проблеми має геохронологічне вивчення гранітоїдів в обрамленні зеленокам’яних поясів Приазовського мегаблоку, що складають значну за обсягом частину граніт-зеленокам’яних асоціацій, та виявлення типової формації натрієвих гранітоїдів (ТТГ серії). Конкретними актуальними проблемами, що вимагають свого розв’язання є такі: розчленування гранітоїдних комплексів Гайчурського блоку у межах якого знаходиться Косивцівська ЗС і Тернуватська структура, датування порід граніт-зеленокам’яної асоціації Сорокинської ЗС та гранітоїдів Салтичанського антиклінорію, а також установлення східної межі поширення гранітоїдів шевченківського комплексу.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконана у відділі геохімії ізотопів та радіогеохронології ІГМР НАН України в рамках тематичних програм відділу: “Геохронологія та ізотопна геохімія докембрійських утворень Українського щита”, 1980-1985 рр. (Держ. реєстрація № 8005989); “Геохронологія та ізотопна геохімія грануліт-гнейсових та граніт-зеленокам’яних комплексів Українського щита”, 1986-1990 рр. (Держ. реєстрація №01860022365), “Геохронологія та ізотопна геохімія мафітів Українського щита, 1991-1995 рр. (Держ. реєстрація № UA 01002299); проект №415 “Створення і підготовка до видання зведеного каталогу реперних ізотопних дат докембрію Українського щита (архей), 1998-2003 рр. (Держ. реєстрація № 0101 U000934).

Мета і задачі дослідження. Основна мета роботи – встановити вікові етапи формування зеленокам’яних поясів Приазовського мегаблоку. Для її досягнення поставлено такі задачі: розчленувати комплекс плагіогранітоїдів Гайчурського блоку; визначити час формування магматичних порід обіточненського комплексу Салтичанського антиклинорію і кислих магматичних порід у Сорокинській ЗС; встановити східну межу поширення плагіогранітоїдів шевченківського комплексу; виконати геохронологічну кореляцію зеленокам’яних поясів Приазовського та Середньопридніпровського мегаблоків; визначити вік порід області зносу осадових утворень Гуляйпільської брахісинкліналі і верхньої частини розрізу Сорокинської ЗС.

Об'єкт дослідження: гранітоїди та вулканічні породи граніт-зеленокам’яних асоціацій Приазовського мегаблоку.

Предмет дослідження: U-Pb ізотопна геохронологія гранітоїдних комплексів і метаморфізованих вулканічних порід.

Методи дослідження: петрографічний о

пис прозорих шліфів, аналіз проб на петрогенні і рідкісні елементи, дослідження циркону, а саме: вивчення морфології на електронному растровому мікроскопі та внутрішньої будови індивідів у полірованих зрізах; датування мономінеральних фракцій циркону уран-свинцевим методом.

Наукова новизна отриманих результатів. 1). На Гуляйпільському блоці вперше виділено низькокалієві гранітоїди діорит-тоналіт-тронд’ємітової асоціації віком близько 2,95–2,89 млрд років, які ймовірно, належать до ТТГ серії. Обґрунтовано розчленовування гранітоїдів цього району на добропільський, зеленівський* і шевченківський комплекси. 2). Вперше встановлено вік кварц-плагіоклазових метапорфірів (3,16 млрд років) та ранніх плагіогранітів у Сорокинській ЗС (>2,95 млрд років) і цим обґрунтовано однаковий вік Сорокинської ЗС та зеленокам’яних поясів Середньопридніпровського мегаблоку. 3). Встановлено архейський вік інтрузій габро і діоритів обіточненського комплексу на Салтичанському антиклінорії (2,91–2,85 млрд років). 4). Визначено палеопротерозойський вік (2,1 млрд років) Каратюцького і Каратиського масивів, які раніше корелювалися з мезоархейським шевченківським комплексом. 5) З’ясовано, що в області зносу метатеригенних порід Гуляйпільської структури і верхньої частини розрізу Сорокинської ЗС були присутні мезоархейські гранітоїди.

Положення, що захищаються.

1. Із завершальним етапом формування Косивцівської ЗС пов'язано виплавлення гранітоїдів з мантійного та змішаного коро-мантійного субстратів. До перших віднесені натрієві гранітоїди діорит-тоналіт-тронд’ємітової асоціації з мінімальним віком 2,95–2,89 млрд років (ТТГ серії), до других – гранітоїди добропільского комплексу.

2. Сорокинський зеленокам’яний пояс – континентальна рифтогенна структура мезоархейського віку. Зеленокам’яні породи Сорокинської ЗС мають вік, більший ніж 3,16 млрд років. За геохронологічними і геологічними даними вони зіставляються з конкською серією Середньопридніпровського мегаблоку. Мезоархейські зеленокам’яні пояси на Приазовському і Середньопридніпровському мегаблоках формувалися одночасно.

3. Гранітоїди і габро обіточненського комплексу Салтичанського антиклінорію сформувалися в мезоархеї 2,91–2,85 млрд років тому. Вони є пізнішими утвореннями відносно кислих магматичних порід Сорокинської ЗС віком 3,16–2,95 млрд років.

Практичне значення отриманих результатів. Отримані нові геохронологічні дані про вікове положення граніт-зеленокам’яних асоціацій Косивцівської та Сорокинської ЗС є підставою для проведення відповідних змін у стратиграфічній схемі Приазовського мегаблоку і вирішення деяких важливих теоретичних питань геології Українського щита. Головним з них є висновок про одночасне формування мезоархейських зеленокам’яних поясів на Приазовському та Середньопридніпровському мегаблоках, що вказує на акрецію

* - пропонується виділити в стратиграфічній схемі

цих блоків до кінця палеоархею. Виявлена зональність у поширенні архейських гранітоїдів

різних типів у Косивцівському районі. Уточнена область поширення гранітоїдів шевченківського комплексу у південній частині Приазовського мегаблоку. Геохронологічними даними підтверджено наявність детритового матеріалу мезоархейського віку в Гуляйпільській брахисинкліналі і верхній частині розрізу Сорокинської ЗС. Надійне визначення вікового положення граніт-зеленокам’яних асоціацій Приазовського мегаблоку дозволяє обґрунтованіше прогнозувати перспективність цих структур на корисні копалини.

Особистий внесок здобувача. В основу дисертації покладено геологічні матеріали, зібрані автором протягом 1985–2003 років, а також колекції проб циркону відділу геохімії ізотопів та радіогеохронології ІГМР НАН України. Автор узагальнила фондові та опубліковані геологічні матеріали по території Приазовського мегаблоку, а також проаналізувала сучасну геохронологічну вивченість зеленокам’яних поясів Східно-Європейської платформи. Дисертант особисто вивчила відслонення магматичних порід Сорокинської ЗС, гранітоїдів шевченківського, обіточненського та каратюцького комплексів. При обробці польових геологічних матеріалів автор вивчила близько 300 прозорих шліфів, проаналізувала результати дослідження вмісту петрогенних та рідкісних елементів. По темі роботи автором особисто проведено оптичні дослідження більш ніж 200 фракцій циркону. Мономінеральні фракції циркону датувалися в 25 пробах, з яких методом термоемісії – 25 проб, а уран-свинцевим ізохронним методом – 10 проб. В опублікованих у співавторстві статтях дисертанту належить геологічний опис об'єктів, що датувалися, петрологічна характеристика порід, мінералогічна характеристика циркону, інтерпретація результатів мас-спектрометричних вимірів ізотопного складу свинцю та урану. Висновки за результатами проведених досліджень сформульовані самостійно.

Апробація результатів дисертації. Головні результати наукових досліджень доповідалися на всесоюзній нараді “Ізотопне датування ендогенних рудних формацій” (Тбілісі, 1990 р.), науковій конференції “Актуальні проблеми геології України” (Київ, 2001 р.), науковій нараді “Суперконтиненти в геологічному розвитку докембрію” (Іркутськ,

2001 р.), науковій конференції “Рідкісні метали України – погляд у майбутнє” (Київ, 2001р.).

Публікації. Основні наукові положення, що викладені в дисертаційній роботі, опубліковані в 19 друкованих наукових виданнях, у тому числі в наукових журналах – 15, у збірниках тез доповідей наукових конференцій – 4.

Структура та обсяг дисертації. Дисертація складається із вступу, 5 розділів, висновків і списку використаної літератури. Повний обсяг дисертації становить 128 сторінок і містить 41 рисунок, 9 таблиць та 188 найменувань у списку використаних літературних джерел.

Робота виконана в Інституті геохімії, мінералогії та рудоутворення НАН України. Автор щиро вдячна академіку М.П. Щербаку за сприяння, постійну увагу, корисні поради і підтримку в проведенні роботи. Автор висловлює глибоку подяку науковому керівнику – доктору геол. наук Г.В. Артеменку, з яким впродовж багатьох років проводила геохронологічні дослідження граніт-зеленокам’яних асоціацій Українського щита та Воронізького масиву. У процесі підготовки дисертації автор користувалася порадами і рекомендаціями доктора геол.-мін. наук Є.Б. Глеваського, доктора геол.-мін. наук К.Ю. Єсипчука, професора В.І. Павлишина, доктора геол. наук Л.М. Степанюка, доктора геол. наук О.М. Пономаренка, канд.геол.-мін. наук В.М. Скобелєва, канд. геол.-мін. наук Г.Л. Кравченка, канд. геол.-мін. наук Н.Ю. Левковської, канд. геол.-мін. наук І.М. Лісної, канд. геол.-мін. наук І.П. Лугової. Автор вдячна співробітникам відділу геохімії ізотопів та радіогеохронології канд. геол.-мін. наук Є.М. Бартницькому, н.с. Т.І. Довбуш, н.с. А.В. Лукашуку за допомогу у виконанні аналітичних робіт. Крім того, автор щиро дякує геологам із КП “Південукргеологія” В.О. Шпильчаку, С.І. Переверзєву, А.І. Некрячу, С.М. Стрекозову, В.Ф. Раздорожному, Б.В. Бородині за надані геологічні матеріали.

ЗМІСТ РОБОТИ

ОСНОВНІ РИСИ ГЕОЛОГІЧНОЇ БУДОВИ ЗЕЛЕНОКАМ’ЯНИХ ПОЯСІВ

СХІДНО-ЄВРОПЕЙСЬКОЇ ПЛАТФОРМІ

Граніт-зеленокам’яні області – це асоціації зеленокам’яних і граніто-гнейсових комплексів, що входять до ареалів слабометаморфізованих архейських утворень щитів і кристалічних масивів, які сформувалися 3,5 – 2,6 млрд років тому (Конді, 1983). Визначальна роль у їхній будові належить гранітам і гнейсам (80–90%) і значно менша – вулканічним і інтрузивним породам основного-ультраосновного складу. Зеленокам’яні пояси проходять дві стадії розвитку: ранню, вулканічну з переважними виливами коматіїтових і толеїтових лав та пізню, переважно осадову, з широким розвитком потужних седиментаційних товщ та відносно слабким вапнисто-лужним вулканізмом (Гліксон, 1980). Граніт-гнейсові куполи складені полігенними і різновіковими комплексами. Частина з них утворилася до зеленокам’яних поясів, і вони розглядаються як їх сірогнейсовий фундамент, інша частина є компонентом власне зеленокам’яних поясів (ТТГ серії), а післязеленокам’яні гранітоїди утворилися внаслідок ультраметаморфізму, мігматизації, метасоматозу та вторинного плавлення гранітоїдів, що виникли раніше (Богданова, Лобач-Жученко та ін., 1987). Тоналіт-тронд’ємітова формація пов'язана з пізніми етапами становлення зеленокам’яних поясів і представлена різноманітними за складом масивами кварцових діоритів, гранодіоритів, тоналітів і плагіогранітів. Їх вкорінення звичайно передувало утворенню верхніх теригенних частин розрізів зеленокам’яних поясів, рідше завершувало їх формування. У всіх областях кислий магматизм починається з кристалізації натрієвих розплавів тоналітів, плагіогранітів, натрієвих андезитів, натрієвих дацитів і ріолітів. Плутонічні породи з калієво-натрієвими польовими шпатами виникають, як правило, пізніше або одночасно з деформаціями і метаморфізмом і обумовлені здебільшого метаморфогенною гранітизацією. Тоналіти і плагіограніти зеленокам’яних поясів відповідають вапнисто-лужним магматичним серіям із тронд’ємітовим трендом кристалізації розплавів. Еволюція кислого магматизму граніт-зеленокам’яних областей завершується утворенням посткінематичних, ще більш калієвих і більш залізистих гранітоїдів, що є показниками зрілості континентальної кори цих областей.

У фундаменті Східно-Європейської платформи граніт-зеленокам’яні області виділено на Балтійському та Українському щитах, на Воронізькому масиві, а за геофізичними даними у межах платформи намічаються також Північно-Двинська, Верхньо-Волзька, Летгальська і Токмівська граніт-зеленокам’яні області, глибоко поховані під осадовим чохлом (Лобач-Жученко та ін, 1988).

Карельська ГЗО. Найбільшим архейським тоналітовим ядром (3200–3100 млн років) на території Балтійського щита вважається Водлозерський блок (Південно-Східна Карелія). Ранні зеленокам’яні пояси, віком 3000–2850 млн років, розташовуються на західній, північній і східній окраїнах Водлозерського блоку. Пізня генерація зеленокам’яних поясів, віком 2850-2800 млн років, поширена в Центральній, Західній, Північній Карелії, а також у Фінляндії та Біломор’ї (Лобач-Жученко, 2000).

Кольська ГЗО. На Кольському блоці зеленокам’яні пояси приурочені до трогових структур, що розділяють блоки, складені тоналітовими гнейсами, глиноземистими гнейсами та амфіболітами інфракомплексу. Серед них виділяються Колмозеро-Воронья, Терсько-Алареченський, Оленєгорський та інші зеленокам’яні пояси. Вік зеленокам’яних поясів Кольського блоку 2,93–2,71 млрд років (Лобач-Жученко, Бібікова та ін., 1988).

Курська ГЗО. Зеленокам’яні пояси Воронізького масиву приурочені до складнозбудованих зон регіональних глибинних розломів I-го порядку – Олексинсько-Криворізького, Михайлівсько-Бєлгородського та Орловсько-Суровикинського. Найбільшими є Михайлівсько-Бєлгородський та Петровсько-Волотовський зеленокам’яні пояси. Вони складені вулканогенними, вулканогенно-осадовими і теригенними породами михайлівської серії (Крестін, 1980). U-Pb ізохронний вік метаріодацитів олександрівської світи дорівнює 3265±25 млн років, а метадацитів дичнянської світи – 3110±50 млн років. Михайлівська серія проривається плагіогранітами салтиковського комплексу з U-Pb віком по циркону 2930±90 млн років (Артеменко, 1995).

Середньопридніпровська ГЗО. Середньопридніпровська ГЗО складена переважно мігматитами дніпропетровського комплексу з дуже обмеженими за площею реліктами високометаморфізованих порід аульської серії. Зеленокам’яний комплекс, представлений конкською і білозерською серіями, сформувався 3200–3000 млн років тому (Щербак М.П. та ін., 1989). Він підстеляється базавлуцькою товщею 3200 млн років (Самсонов та ін., 1993). Для Середньопридніпровської ГЗО характерно дуже широке поширення гранітоїдів (3170-2950 млн років), пов’язаних з формуванням зеленокам’яних поясів. По обрамленню Саксаганського купола розташовані Авдотьєвсько-Олександрівська і Софіївська диференційовані інтрузії, віком близько 3100 млн років (Артеменко, 1995). З етапом кратонізації Середньопридніпровської ГЗО пов'язано становлення інтрузій калієвих гранітоїдів мокромосковського і токівського комплексів близько 2850-2800 млн років тому (Щербак М.П. та ін., 1989).

Приазовька ГЗО. Зеленокам’яні пояси на Приазовському мегаблоці розташовані в розломних зонах між блоками палеоархейських порід. За даними попередніх геохронологічних досліджень було встановлено верхні вікові межі формування Косивцівської ЗС – 3320±180 млн років (Щербак М.П. та ін., 1990), Новогорівської ЗС – 3095±45 млн років (Артеменко, 1995) і Сорокинської ЗС –2800 млн років (Артеменко та ін., 1985).

Таким чином, на Східноєвропейській платформі виділяються зеленокам’яні пояси декількох генерацій віком 3,2–3,0; 3,0–2,85 і 2,85–2,8 млрд років. Зеленокам’яні пояси 3,2–3,0 млрд років поширені на Українському щиті і Воронізькому масиві. Нижньолопійські (3,0–2,8 млрд років) і верхньолопійські (2,85–2,80 млрд років) зеленокам’яні пояси виділяються лише на Балтійському щиті (Фенноскандії). Про вікове співвідношення зеленокам’яних поясів на Українському щиті ведеться тривала дискусія. Одні дослідники відносять усі зеленокам’яні структури до однієї геосинклінальної системи Великого Кривого Рогу (Каляєв, 1965; Бобров, 1994), інші вважають, що в археї формувалося кілька генерацій зеленокам’яних поясів (Щербак М.П., 1991).

ГЕОЛОГІЧНА БУДОВА ПРИАЗОВСЬКОГО МЕГАБЛОКУ

Західно-Приазовський блок характеризується триярусною геологічною будовою. Нижній структурний ярус складений складнодислокованими породами західноприазовської і центральноприазовської серій, середній – мезоархейськими зеленокам’яними комплексами і верхній – неоархей-палеопротерозойськими вулканогенно-осадовими породами. Сучасна стратиграфія метаморфічного комплексу Приазов'я, розроблена на основі структурно-літологічного методу, склалася в 60–70-х роках (Усенко, 1959; Жуков, 1958; Жуков, Настенко, 1959, 1960; Каляєв, 1961; Семененко, 1965; Кравченко, 1965; Половинкіна, 1967; Коньков, Полуновський, 1967; Жуков, Глеваський, 1968; Глеваський, 1968; Усенко, Єсипчук, Цуканов, 1971; Жуков, 1972; Глеваський, 1974 та ін.). Палеоархейськими породами складені крила великих плікативних структур I-го порядку і значна частина розрізу Оріхово-Павлоградської зони. Мезоархейські зеленокам’яні пояси Приазовського мегаблоку являють собою моноклінальні або синклінальні структури, розташовані в межах Оріхово-Павлоградського, Молочанського, Добропільського, Сорокинського та інших регіональних розломів (Переверзєв та ін., 1989; Глеваський, 1996; Бобров та ін., 1998). Неоархей-палеопротерозойські вулканогенно-осадові породи складають верхи розрізів Сорокинської та Гуляйпільської структур (Жуков, 1959; Глеваський та ін., 1985). Найбільш поширеними інтрузивними породами Приазовського мегаблоку є гранітоїди, переважна площа виходів яких знаходиться на Салтичанському антиклінорії (Сагайдак, 1937; Скаржинський, 1948; Доморацький, 1957; Горошніков, 1962; Юрк, 1964; Іванушко, 1967; Коньков, 1968; Цуканов, 1977; Єсипчук та ін., 1972; Щербаков, Єсипчук та ін., 1984; Єсипчук Шеремет та ін., 1990). Найгрунтовнішу комплексну характеристику магматичних порід Салтичанського антиклинорію дав В.А. Цуканов, який виділив тут обіточненський комплекс (Цуканов, 1977). Пізніше К.Ю. Єсипчук запропонував виділити шевченківський комплекс плагіогранітів (Єсипчук та ін., 1977). До початку 90-х років на Західно-Приазовському блоці було виділено новопавлівський, токмацький, шевченківський, обіточненський та салтичанський комплекси (Цуканов, 1977; Щербаков, Єсипчук та ін., 1984; Shcherbak M.P. et al, 1984; та ін.).

Новий етап у вивченні гранітоїдів Західного Приазов'я пов'язаний з початком геологозйомочних робіт у межах зеленокам’яних структур цього району наприкінці 90-х років XX-го ст. Гранітоїди Гайчурського блоку, на площі якого знаходиться Косивцівська ЗС, вивчалися Ю.Д. Шковирою, В.Ф. Кіктенко, С.І. Переверзєвим, В.М. Кіньшаковим, В.О. Шпильчаком та ін. Результати цих досліджень дали підстави виділити новий добропільський комплекс. Розпочато спроби геохімічного зіставлення гранітоїдів Приазовського і Середньопридніпровського мегаблоків (Переверзєв, 1990). Петрологію зеленокам’яних поясів Приазов’я достатньо грунтовно викладено в цілому ряді робіт (Бобров, Малюк, 1991; Сіворонов, Бобров, 2002 та ін.). Геохронологія гранітоїдів Приазовського мегаблоку висвітлена в численних роботах (Семененко, 1965; Щербак М.П. та ін., 1978, 1981, 1989; Артеменко та ін., 1995; Загнітко, 1995; та ін.). Отримані на цьому етапі досліджень геологічні дані внесли істотні корективи в уявлення про формування зеленокам’яних поясів на Українському щиті та про вік гранітоїдів, які асоціюють з ними.

ПЕТРОХІМІЧНА ХАРАКТЕРИСТИКА ГРАНІТОЇДІВ ТА ВУЛКАНІЧНИХ ПОРІД ГРАНІТ-ЗЕЛЕНОКАМ’ЯНИХ АСОЦІАЦІЙ ПРИАЗОВСЬКОГО МЕГАБЛОКУ

Гуляйпільський блок. Характерною рисою багатьох інтрузій мезоархейських гранітоїдів Гуляйпільского блоку є наявність в них ксеногенної складової – древнього реліктового циркону. Це вказує на їхнє формування за участю реліктів ще більш древньої сіалічної кори.

Добропільський комплекс (3320±180 млн років). Інтрузії гранітоїдів добропільського комплексу розташовані в зоні Добропільського розлому і в південній крайовій частині Ремівського блоку. Вони представлені кварцовими діоритами, плагіогранітами і гранодіоритами калієво-натрієвої серії. На діаграмі Ab-Q-Or їх точки разом із гранодіоритами шевченківського комплексу чітко розташовані на вапнисто-лужному тренді. Гранітоїди добропільського комплексу відрізняються від гранітоїдів шевченківського комплексу більшим вмістом калію і сумою лугів (рис.1). На діаграмі Чаппела і Уайта, яка використовується для геодинамічної типізації гранітоїдів (Chappel, White, 1974), фігуративні точки гранітоїдів добропільського комплексу потрапляють у поле гранітоїдів S-типу. Велика кількість ксенолітів свідчить про їх суттєву контамінацію більш древнім коровим матеріалом. Первинне відношення ізотопів стронцію в плагіоклазі та апатиті кварцових діоритів Добропільського масиву знаходиться в межах 0,7056–0,7061 (Артеменко та ін., 2002). У кварцових діоритах добропільського комплексу спектр розподілу РЗЕ сильно диференційований – Ce/Yb=17,1;Yb=3,6; Eu/Eu*=1,2 (Щербак та ін., 1991). Згідно з наявними геологічними та ізотопно-геохімічними даними, гранітоїди добропільського комплексу виникли внаслідок плавлення змішаного корово-мантійного субстрату в зоні зіткнення Гуляйпільського та Ремівського блоків і можуть розглядатися як колізійні граніти.

Шевченківський комплекс (2830±70 млн років). Гранітоїди шевченківського комплексу представлені на Гайчурському блоці гранодіоритами нормального ряду калієво-натрієвої серії. На діаграмі Na-K-Ca їхні фігуративні точки розташовані на межі тоналіт-тронд’ємітових і вапнисто-лужних полів, а на діаграмі Ab-Q-Or вони орієнтовані вздовж вапнисто-лужного тренду. На діаграмі Чаппела та Уайта фігуративні точки гранодіоритів шевченківського комплексу потрапляють у поле колізійних гранітоїдів S -типу.

а б

Рис.1. Діаграма K2O-SiО2 (а) і Ab-Q-Or (б) для гранітоїдів Гуляйпільського блоку: 1 – діорит-тоналіт-тронд’ємітова асоціація (ТТГ серія); 2 – добропільський комплекс; 3 – шевченківський комплекс

Діорит-тоналіт-тронд’ємітова асоціація (29502890 млн років). Інтрузії низькокалієвих гранітоїдів діорит-тоналіт-тронд’ємітової асоціації (профіль свердловин 791–797), що розбурені в північній частині Гуляйпільського блоку, складені діоритами і тронд’ємітами натрієвої серії, кварцовими діоритами і тоналітами калієво-натрієвої серії. На діаграмі О’Коннора – Баркера та Na-K-Ca фігуративні точки цих гранітоїдів потрапляють у поля тоналіт-тронд’ємітового складу, а на діаграмі Ab-Q-Or вони чітко орієнтовані уздовж габро-тронд’ємітового тренду магматичної диференціації. Вміст калію в них більше ніж удвічі нижчий, порівняно з гранітоїдами добропільського і шевченківського комплексів. При збільшенні SiO2, вміст K2O зменшується. Бачимо протилежні тенденції зміни вмісту калію з ростом SiO2 у гранітоїдах добропільського і шевченківського комплексів. Взаємопов’язані зміни вмісту петрогенних елементів, ймовірно свідчать, що гранітоїди діорит-тоналіт-тронд’ємітової асоціації належить до однієї диференційованої серії. Згідно з діаграмою Чаппела та Уайта, вони належать до гранітоїдів I-типу. Цей комплекс низькокалієвих гранітоїдів дуже схожий до порід TTГ серій граніт-зеленокам’яних областей.

Салтичанський антиклінорій.

Обіточненський комплекс (29092800 млн років). За хімічним складом гранітоїди обіточненського комплексу відносяться до нормального ряду натрієвої та калієво-натрієвої серій. На діаграмі Na-K-Ca фігуративні точки гранітоїдів обіточненського комплексу потрапляють у поле тоналіт-тронд’ємітового складу. Розташування фігуративних точок на діаграмі Ab-Q-Or вказує на вапнисто-лужний тренд магматичної диференціації. На діаграмі Чаппела та Уайта фігуративні точки гранітоїдів обіточненського комплексу потрапляють у поле гранітоїдів I -типу. Вони характеризуються помірним фракціонуванням РЗЕ (La/Yb=7-23) при Yb=6-10. Виділяється слабовиявлена позитивна європієва аномалія (Єсипчук та ін., 1990). Підвищення вмісту кремнезему в них супроводжується збільшенням вмісту легких РЗЕ при постійному вмістові важких РЗЕ. Такі варіації можуть бути наслідком фракційної кристалізації рогової обманки і плагіоклазу в їхньому магматичному джерелі.

Сурський* комплекс (>2950 млн років). Для плагіогранітоїдів цього віку, які розбурені у східному борту Сорокинської ЗС (хут.Сороки, скв.66-95), наявні дуже обмежені петрохімічні дані. За хімічним складом вони відповідають низьколужним гранітам нормального ряду калієво-натрієвої серії.

Метаморфізовані вулканічні породи зеленокам’яних поясів. На Приазовському мегаблоці виділяються зеленокам’яні пояси з бімодальним і полімодальним розподілом магматичних порід (рис.2). До перших відноситься Сорокинська ЗС, а до других – Зеленогайська і Новогорівська ЗС. У сучасних геодинамічних умовах бімодальний магматизм характерний для рифтових структур, а полімодальний – для острівнодужних систем або активних окраїн континентів (Баркер, 1983). За комплексом геохімічних характеристик високоглиноземисті коматіїти зеленокам’яних поясів Приазовського та Середньопридніпровського блоків мають істотні відмінності. На Приазовському блоці вони є алюміній-деплетованими (барбертонівський тип), а на Середньопридніпровському блоці – алюміній-недеплетованими (йілгарнський тип). Співвідношення CaO/Al2O3 істотно вище в коматіїтах Приазовського мегаблоку. Ці дані свідчать, ймовірно, про існування в кінці палеоархею більш потужної сіалічної кори на Приазовському мегаблоці. Основні метавулканіти Сорокинської, Косивцівської та Павлівської ЗС відповідають низькокалієвим толеїтовим базальтам, а Зеленогайської ЗС – базальтам толеїтової та вапнисто-лужної серії. Метабазальти зеленокам’яних структур Приазовського мегаблоку мають вищий вміст TiO2, ніж аналогічні породи Середньопридніпровського блоку, що характерно для граніт-зеленокам’яних областей із грануліто-гнейсовим фундаментом.

а б

Рис.2. Гістограма розподілу типів вулканічних порід у Сорокинській (а) та Зеленогайській (б) зеленокам’яних структурах

РЕЗУЛЬТАТИ ГЕОХРОНОЛОГІЧНИХ

ТА ІЗОТОПНО-ГЕОХІМІЧНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ

Виділення акцесорних мінералів проводилося класичним методом магнітної та гравітаційної сепарації. Перед геохронологічними дослідженнями циркон детально вивчався оптичним і мікрозондовим методами з використанням детально розроблених методик (Краснобаєв, 1986; Носирєв та ін., 1989; Павлишин та ін., 2002). Хімічне виділення свинцю та урану з мікронаважок циркону виконувалося в хімічній лабораторії відділу геохімії ізотопів та радіогеохронології за модифікованою методикою Т.Кроу (Щербак та ін., 1989). Визначення ізотопного складу свинцю та урану проводилися на мас-спектрометрі МІ 1201 АТ. При розрахунках U-Pb віку використані константи розпаду: ?235U=9,8485?10-10 років; ?238U=1,55125?10-10 років; відношення ізотопів у сучасному урані 238U/235U=137,88. Параметри U-Pb ізохрон розраховувались за допомогою програми ISOPLOT/EX версії 2,49 (Ludwig K.R., 2001). Наведені похибки ізохронного віку відповідають 2 ?.

Салтичанський антиклінорій.

Обіточненський комплекс. Роговообманкові габро I-ої інтрузивної фази продатовано за пробами, відібраними з Оленівського кар'єру (рис. 4). Мінеральний склад габро (%): плагіоклаз – 54, рогова обманка 45, біотит – 1, апатит, епідот, рудний мінерал – до 0,5%. Плагіоклаз представлений лабрадором. Біотит розвивається по роговій обманці. За хімічним складом ця порода близька до лейкогабро.

Циркон світло-рожевий, прозорий. Огранювання кристалів не чітке, тип гіацинтовий, внутрішня будова однорідна. Присутні включення рудного мінералу та дрібних голчастих кристаликів рутилу. Свинець-свинцевий вік циркону за ізотопним відношенням 207Pb/206Pb дорівнює 2909 млн років (конкордантний). Циркон з габро характеризується дуже низьким вмістом урану і свинцю. Відношення Th/U в ньому складає 3,71, що характерно для порід, виплавлених з мантійного субстрату.

Діорити II-ої інтрузивної фази продатовано з проби, відібраної у безіменному масиві Андрівської антиклінальної структури (відслонення на правому березі р.Обіточної, 4 км нижче с.Шевченкове),(рис.4). За хімічним складом вони відповідають діориту нормального ряду калієво-натрієвої серії. Циркон із діоритів за формою відповідає гіацинтовому і списоподібному типам (рис.3, А). На ізохронній діаграмі аналітичні точки лежать поблизу конкордії, а ізотопний вік усіх фракцій циркону за відношенням 207Pb/206Pb дуже близький і знаходиться в межах 2842– 2854 млн років.

Гранодіорити II-ої інтрузивної фази датувалися з Центрально-Обіточненського масиву (відслонення на південній околиці с.Обіточне),(рис.4). За хімічним складом ця порода відповідає гранодіориту нормального ряду натрієвої серії. Циркон у гранодіоритах світло-рожевий, водянопрозорий. Грані кристалів виражені не чітко. Тип огранування гіацинтовий та списоподібний (рис.3, А). Внутрішня будова циркону однорідна. За цим цирконом отримана ізохрона, верхній перетин якої з конкордією відповідає віку 283717 млн років.

А Б

В Г Д

Е Ж

Рис.3. Кристали циркону: А – з діоритів і гранодіоритів обіточненського комплексу; Б – з плагіогранітів сурського комплексу; В– з кварц-плагіоклазових метапорфірів Сорокинської ЗС, Сурозька ділянка; Г– з окварцьованого валуна порфіроподібних плагіогранітів, гирло б.Собача; Д – з кварцитів нижньогуляйпільської підсвіти; Е – з метаконгломератів крутобалкинської світи; Ж – з лейкотронд’ємітів тоналіт-гранодіоритової формації

За наявними геохронологічними даними магматичні породи обіточненського та шевченківського комплексів Салтичанського антиклинорію сформувалися в інтервалі 2909 – 2800 млн років. Можна припустити, що джерела їхніх розплавів утворилися внаслідок підйому мантійного плюму.

Сурський* комплекс. Продатовано розгнейсовані роговообманково-біотитові плагіограніти Сорокинської ділянки, у яких містяться ксеноліти метабазитів (хут.Сороки, св. 66–95), (рис.4). Текстура породи гнейсоподібна. Породоутворюючі мінерали представлені плагіоклазом, кварцом, біотитом і роговою обманкою; акцесорні – сфеном, апатитом, цирконом і гранатом. За хімічним складом ця порода відповідає низьколужним гранітам нормального ряду калієво-натрієвої серії. Циркон представлений переважно слабо огранованими тріщинуватими кристалами гіацинтового і, інколи, списоподібного типу (рис.3, Б). Внутрішня будова кристалів зональна. Цей циркон характеризується сильно дискордантними значеннями ізотопного віку. Ізотопний вік роговообманково-біотитових плагіогранітів за ізотопним відношенням 207Pb/206Pb – не менше ніж 2950 млн років і значно перевищує вік гранодіоритів Осипенківського масиву (2800±30 млн років).

Рис.4. Схематична геологічна карта центральної частини Західно-Приазовського блоку (за матеріалами Раздорожного і Бородині, 2003).

Масиви магматичних порід: I – Північно-Обіточненський, II – Центрально-Обіточненський, III – Салтичанський, IY – Нельговський, Y – Кримкський, YI – Новотроїцький, YII – Малинівський, YIII – Осипенківський, IX – Сахновський, X – Новосільський, XI – Єлисеєвський; Ga – вік, млрд років

Гіпабісальні інтрузії кварц-плагіоклазових метапорфірів у метабазитах ольгинської світи в Сорокинській ЗС мають потужність від перших метрів до декількох десятків метрів. Ці породи мають порфірову структуру. Вкрапленими кварцу та плагіоклазу складають близько 5% об’єму породи. В основній масі виділяються плагіоклаз, кварц, біотит, калієвий польовий шпат, а також акцесорні мінерали – апатит, циркон, магнетит, карбонат та сфен. За хімічним складом вони відповідають низьколужним ріодацитам нормального ряду калієво-натрієвої серії. Циркон у кварц-плагіоклазових метапорфірах коричнево-рожевий, непрозорий (Сурозька ділянка, св.71–95, інт.145,8–149,0 м), (рис.4). Кристали характеризуються цирконовим типом огранювання (рис.3, В). Внутрішня частина кристалів зруйнована, а зовнішня у вигляді тонких оболонок складена незміненим цирконом. Циркон з такими морфологічними ознаками характерний для гіпабісальних магматичних порід. За аналітичними точками цієї проби побудована ізохрона, верхній перетин якої з конкордією відповідає ізотопному віку –3157±130 млн років.

Теригенні породи крутобалкинської світи. У теригенних породах крутобалкинської світи в Сорокинській ЗС були ідентифіковані окварцьовані гальки та великі валуни лейкократових порфіровидних гранітоїдів розміром до 0,3х0,3 м (гирло б.Собача). Мінеральний склад цієї гальки такий (%): плагіоклаз–83, кварц–15, біотит –1-2, циркон і апатит – поодинокі зерна. Виділення плагіоклазу мають розмір до 2,5х3,5 мм. Циркон з окварцьованого валуна порфіровидних плагіогранітів має цирконовий тип огранювання (рис.3, Г). Він різко відрізняється від кластогенного циркону гіацинтового типу палеоархейського віку в цих же конгломератах (рис.3, Е). За морфологією кристалів і внутрішньою будовою цей циркон дуже схожий до циркону із кварц-плагіоклазових метапорфірів, відрізняючись лише окремими деталями. У гальці циркон крупніший, з більшим подовженням і на ньому практично не розвинені грані {110}. Свинець-свинцевий вік цього циркону за ізотопним відношенням 207Pb/206Pb становить 3055 млн років. За ізотопним віком і Th/U відношенням вік практично ідентичний циркону із кварц-плагіоклазових метапорфірів метаріодацитової формації Сорокинської ЗС.

Каратюцький і Каратиський масиви. Про вік Каратюцького і Каратиського масивів плагіогранітів, розташованих на суміжному до Сорокинської тектонічної зони західному крилі Мангуського синклінорію, ведеться тривала дискусія. У різний час їх відносили до каратиського мігматито-гранітоїдного (Канигін, 1973; Полуновський, 1969), каратюцького (Усенко та ін., 1972) чи шевченківського комплексів (Щербаков, Єсипчук та ін., 1984). Від вирішення цього питання залежить інтерпретація характеру геологічної межі між Салтичанським антиклінорієм та Мангуським синклінорієм.

Каратюцький масив. Продатовано роговообманково-біотитові плагіограніти цього масиву (хут. Садовий, правий берег р. Каратюк), (рис.4). За хімічним складом вони відповідають сімейству плагіогранитів нормального ряду калієво-натрієвої серії. Циркон світло-рожевий, прозорий із сильним блиском і огранюванням гіацинтового типу. В імерсії полізональний. Циркон каратюцьких плагіогранітів характеризується низьким вмістом свинцю та урану. Його уран-свинцевий ізохронний вік становить 2131±21 млн років.

Каратиський масив. Продатовано біотитові плагіограніти цього масиву (с.Стародубівка, правий берег р. Каратиш). За хімічним складом вони відповідають сімейству плагіогранітів нормального ряду натрієвої серії. Циркон жовтувато-рожевий, прозорий з гіацинтовим типом огранювання. Внутрішня будова кристалів однорідна. Спостерігаються включення голчастого апатиту та рудного мінералу. Циркон плагіогранітів характеризується низьким вмістом свинцю та урану. За ізотопним відношенням 207Pb/206Pb вік каратиських плагіогранітів становить 2165 млн років.

Згідно з отриманими геохронологічними даними, плагіограніти Каратюцького і Каратиського масивів сформувалися в палеопротерозої 2130 – 2165 млн років тому. Вони близькі за віком з чарнокітами Мангуського синклинорію, що відслонені на р. Каратиш.

Гуляйпільський блок.

Діорит-тоналіт-лейкотронд’ємітова асоціація. Тоналіти цієї асоціації (св.792, інт.202,0–203,0 м) являють собою дрібнозернисту порфіроподібну породу. За хімічним складом ця порода відповідає сімейству гранодіоритів нормального ряду натрієвої серії. Циркон тоналітів представлений кристалами гіацинтового і списоподібного типів з нечітко вираженими і заокругленими ребрами. Внутрішня будова кристалів зональна. Цей циркон характеризується істотно дискордантними значеннями ізотопного віку. Через близькі уран-свинцеві відношення, отримані за різними фракціями циркону, ізохрона не розраховувалася. Мінімальний ізотопний вік тоналітів Зеленівської синкліналі, прийнятий за ізотопним відношенням 207Pb/206Pb, дорівнює 2948 млн років.

Лейкотронд’єміти цієї асоціації – грубозерниста лейкократова порода (св.795, інт.148,3 –153,2 м). За хімічним складом ця порода відповідає сімейству низьколужних гранітів нормального ряду натрієвої серії. Циркон представлено крупними, видовженими кристалами гіацинтового типу, із згладженими ребрами і несиметричними вершинами (рис.3, Ж). Переважають кристали з коефіцієнтом подовження 3,5 – 4,0 в окремих кристалах до 7. Колір циркону нерівномірний – від світло-рожевого до рожево-коричневого. Вершини кристалів часто мають коричневе забарвлення. Внутрішня будова зональна. У цирконі з тронд’ємітів виявлено незвичайно низький вміст торію (206Pb/208Pb = 301). Уран-свинцевий ізохронний вік циркону із тронд’ємітів дорівнює 2891±23 млн років.

Згідно з отриманими петрохімічними та геохронологічними даними на Гуляйпільскому блоці поряд із добропільським і шевченківським комплексами виділяються низькокалієві гранітоїди діорит-тоналіт-тронд’ємітової асоціації з мінімальним віком близько 2,95 –2,89 млрд років.

Гуляйпільська світа. Продатовано кластогенний циркон кварцитів з нижньогуляйпільської підсвіти Гуляйпільської брахісинкліналі (св.624 Б, інт.438,0 – 455,0 м). У крупній фракції циркону спостерігаються зерна типового детритового циркону, кулястої та еліптичної форми з абрадованою поверхнею (рис.3, Д). У фракціях розміром менше 0,1 мм частково збереглися кристалічні форми циркону. Уран-свинцевий ізохронний вік циркону дорівнює 2900±100 млн років. Згідно з отриманими даними, в області зносу осадових порід Гуляйпільської світи переважали гранітоїди мезоархейського віку.

Результати ізотопного датування калій-аргоновим методом амфіболів з архейських гранітоїдів і метавулканітів зеленокам’яних поясів показали, що всі архейські породи Приазовського мегаблоку зазнали інтенсивної тектоно-термальної переробки в палеопротерозої близько 2,0 млрд років тому. Всі ізотопні дати, отримані K-Ar методом по амфіболах з цих порід, сильно занижені в порівнянні із значеннями віку, отриманими уран-свинцевим методом.

ВИСНОВКИ

У дисертації наведено результати нових оригінальних ізотопних та геохімічних досліджень гранітоїдів в обрамленні зеленокам’яних поясів Приазовського мегаблоку. Одержані дані, дозволили вперше виділити вікові етапи у формуванні зеленокам’яних поясів Західно-Приазовського блоку і виконати їх хроностратиграфічну кореляцію з добре вивченими аналогічними структурами на Середньопридніпровському мегаблоці Українського щита. Головні висновки, які витікають з викладеного матеріалу, зводяться до наступного:

1. Мезоархейські зеленокам’яні пояси на Приазовському і Середньопридніпровському мегаблоках формувалися одночасно.

2. Сорокинська та Косивцівська ЗС – континентальні рифтогенні структури. Для Сорокинської ЗС характерний бімодальний вулканізм та наявність кластогенного циркону палеоархейського віку в метатеригенних породах. В інтрузіях колізійних гранітоїдів добропільського комплексу, що перетинають Косивцівську ЗС, присутній ксеногенний циркон, який за мінералогічними характеристиками належить палеоархейському грануліто-гнейсовому комплексу. Зеленогайська та Новогорівська зеленокам’яні структури, розташовані на периферії Західно-Приазовського блоку, за характером вулканізму схожі до острівнодужних утворень. Істотні петрохімічні відмінності перидотитових і піроксенітових коматіїтів одновікових зеленокам’яних поясів Приазовського і Середньопридніпровського мегаблоків свідчать, ймовірно, про їхню різну геологічну історію в палеоархеї.

3. На Гуляйпільському блоці виділяються низькокалієві гранітоїди діорит-тоналіт-тронд’ємітової асоціації з мінімальним віком 2,95–2,89 млрд років, подібні за петрохімічними характеристиками до гранітоїдів TTГ серії граніт-зеленокам’яних областей. Мезоархейські гранітоїди Гуляйпільського блоку розчленовуються на добропільський, зеленівський* та шевченківський комплекси.

5. Формування магматичних порід обіточненського та шевченківського комплексів на Салтичанському антиклінорії пов’язано із формуванням мантійного плюму 2,91–2,80 млрд років тому.

6. Каратюцький і Каратиський масиви, що раніше корелювалися з мезоархейським шевченківським комплексом, за нашими геохронологічними даними, сформувалися в палеопротерозої близько 2,1 млрд років тому. Нові дані про протерозойський вік плагіогранітів на суміжному із Салтичанським антиклінорієм західному борті Мангуського синклінорію свідчать про тектонічну природу межі між цими структурами.

7. В області зносу метатеригенних порід Гуляйпільської структури і верхньої частини розрізу Сорокинській ЗС переважали породи мезоархейської граніт-зеленокам’яної асоціації. Це вказує на їх перспективність на пошуки докембрійських розсипних родовищ благородних металів.

ОСНОВНІ РОБОТИ АВТОРА ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

а) Статті:

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

11.

12.

13.

14.

15.

б) Тези доповідей:

1.

2.

3.