НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ

ІНСТИТУТ ГЕОХІМІЇ, МІНЕРАЛОГІЇ ТА РУДОУТВОРЕННЯ

імені М.П.СЕМЕНЕНКА

Великанова Ольга Юріївна

552.1 + 552.2 (477)

ПЕТРОЛОГІЯ МАФІТ-УЛЬТРАМАФІТІВ ДЕВЛАДІВСЬКОЇ РЕГІОНАЛЬНОЇ ЗОНИ РОЗЛОМІВ

Спеціальність 04.00.08 – петрологія

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата геологічних наук

Київ – 2008

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Інституті геохімії, мінералогії та рудоутворення ім. М.П.Семененка Національної Академії наук України.

Науковий керівник – доктор геолого-мінералогічних наук, професор, Щербаков Ігор Борисович, Інститут геохімії, мінералогії та рудоутворення ім. М.П.Семененка НАН України,

– доктор геолого-мінералогічних наук, головний науковий співробітник, Кривдік Степан Григорович, Інститут геохімії, мінералогії та рудоутворення ім. М.П.Семененка НАН України, завідувач відділу петрології

Офіційні опоненти: –

доктор геологічних наук, Артеменко Геннадій Володимирович, Інститут геохімії, мінералогії та рудоутворення ім. М.П.Семененка НАН України, завідувач відділу геології та хроностратиграфії докембрію;–

кандидат геологічних наук, Митрохин Олександр Валерійович, Київський національний університет ім. Тараса Шевченка, доцент кафедри мінералогії, геохімії і петрографії.

Захист відбудеться “11 “червня 2008 р. о 14 год. на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.203.01 в конференцзалі Інституту геохімії, мінералогії та рудоутворення імені М.П. Семененка НАН України. Адреса: 03680, м. Київ, пр. Палладіна, 34.

З дисертацією можна ознайомитись у науковій бібліотеці Інституту геохімії, мінералогії та рудоутворення імені М.П. Семененка НАН України, м. Київ, пр. Палладіна, 34.

Електронна пошта: secretary@igmr.relc.com

Факс: (044) 424-12-70

Автореферат розісланий “6 “травня 2008 р.

Учений секретар спеціалізованої

вченої ради, канд. геол. Наук М.О. Донський

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми дисертації. У зв’язку зі зростанням потреб сучасної промисловості на Ni, Co, Cr, Cu, Pt і інші кольорові та благородні метали, які генетично і просторово пов’язані з ультраосновними та основними породами, є досить актуальним детальне дослідження мафіт-ультрамафітових комплексів, розвинутих у межах Девладівської регіональної зони розломів.

Дослідження речовинного складу, металоносності та умов формування мафіт-ультрамафітів, зіставлення з аналогічними утвореннями в інших регіонах, дозволяє визначити їх петрологічні особливості та прогнозну оцінку на корисні копалини.

Зв’язок роботи з науковими програмами та темами. Дослідження мафітів і ультрамафітів Девладівської зони проводилися в рамках наукових тематик, які виконувались відділом петрології ІГМР ім. М.П.Семененка НАН України. Автор брала участь у роботі за темами «Петрологія архейських чарнокитів та ендербітів Українського щита» (№ 0102U000536), «Розробка петрологічних та геохімічних критеріїв прогнозування і пошуків ільменітових та апатитових руд» (№ 0106U011302).

Мета роботи: за допомогою як традиційних, так і сучасних методів провести дослідження речовинного складу та походження мафіт-ультрамафітових утворень Девладівської регіональної зони розломів.

Головні завдання досліджень: провести комплексне дослідження мафіт-ультрамафітових комплексів, виявити їх головні петрологічні та геохімічні особливості, оцінити рудно-геохімічну спеціалізацію.

Об’єкт дослідження – масиви ультраосновних і основних порід Девладівської регіональної зони розломів.

Предмет дослідження – петрологія, геохімія і петрогенезис основних та ультраосновних порід і пов’язані з ними рудопрояви.

Фактичний матеріал та методи дослідження. В основу дисертації покладені результати досліджень наявного кам’яного матеріалу, аналіз літературних та фондових джерел. У своїх дослідженнях автор використовувала як традиційні методи петрографії та мінералогії, так і найновіші сучасні – ICP-MS, РФА. Під час роботи було вивчено 1000 шліфів, 250 аншліфів та поліровок, 150 протолочок, оброблені результати більше ніж 600 спектральних аналізів, понад 300 хімічних аналізів порід і мінералів, а також результатів аналізу ICP-MS, РФА та мікрозондових визначень мінералів. Аналітичні дослідження (хімічні, спектральні, мікро рентгеноспектральні, пробірні визначення золота та платини) виконані переважно в лабораторіях ІГМР ім. М.П.Семененка НАН України.

Перерахунки складу порід та мінералів на формульні коефіцієнти виконано за методиками, розробленими С.Д.Четвериковим (1956), М.П.Семененком (1963), А.Г.Булахом (1967), Ю.В.Казициним і В.А.Рудником (1968), А.Н.Заварицьким (1941, 1950, 1960), Н.Д.Соболєвим (1952, 1959), Р.Н.Соболєвим, В.И.Фельдманом (1984), С.В.Єфремовою, К.Г.Стафєєвим (1985).

Наукова новизна отриманих результатів. Детальні дослідження дотепер слабо вивчених масивів ультрабазитів та базитів Девладівської регіональної зони розломів дозволили реконструювати склад вихідних порід, виявлено їх мінералого-петрографічні, петрохімічні та геохімічні особливості і зроблено прогнозну оцінку рудоносності. Різновиди ультраосновних та основних порід вивчених масивів досить суттєво розрізняються за хімічним складом, характером і ступенем автометаморфічної переробки.

Практичне значення отриманих результатів. Результати проведених досліджень можуть бути використані для уточнення сучасної стратиграфічної схеми докембрію УЩ, пошукових роботах в районах розвитку мафіт-ультрамафітових комплексів та розробці петрохімічних і геохімічних критеріїв прогнозування корисних копалин, пов’язаних з цими породами.

Положення, що захищаються:

1. В межах Девладівської регіональної зони розломів виділено 2 генетичні групи порід: 1) ультраосновні породи – похідні глибинної пікритової магми (гіпермагбазити за класифікацією Н.Д. Соболєва), які складають Тернівський, Веселотернівський, Приворотненський, Проміжний та Кодацький масиви, 2) ультраосновні породи – похідні основної магми (ультрафербазити), якими складені Девладівский, Водянський, Красноярський та Гуляйпільський масиви.

2. В процесі вкорінення ультраосновних розплавів нормальної лужності в гранітоїдну раму відбувалася їх часткова контамінація. Одним із проявів цього процесу є кристалізація керсутиту – моноклінного амфіболу, збагаченого на титан та луги. Цей мінерал є індикатором лужного середовища, що виникло в приконтактовій зоні під час вкорінення ультраосновної магми в демуринські порфіровидні граніти.

3. Ультраосновні породи Девладівської регіональної зони розломів спеціалізовані на нікель, який сконцентрувався переважно в магнезіально-залізистих силікатах, і утворює рудопрояви та родовища силікатних руд в корі вивітрювання ультрабазитів.

Мінералізація та рудопрояви Au, Mo та Cu просторово пов’язані з породами метабазитової формації і розвинуті в зонах кварцового та кварц-сульфідного метасоматозу.

Особистий внесок здобувача. Вперше проведено систематичне вивчення з застосуванням сучасних методів (мікрозондові аналізи, ICP-MS, РФА) дослідження всіх масивів ультраосновних порід району. Вивчено хімічний склад породоутворювальних та вторинних мінералів ультраосновних та основних порід. Вперше в районі знайдено ендіопсид, температура утворення якого складає 1000-1150єС. Визначено закономірності розташування рудних елементів в головних різновидах порід і елементів-домішок в мінералах. Вперше в ультрабазитах Девладівського масиву був встановлений та діагностований мікрозондовим аналізом титанистий амфібол – керсутит. На підставі цієї знахідки зроблено висновки про реакційну взаємодію (контамінацію) ультраосновної магми з гранітоїдами рами та ефект підлуговування мафіт-ультрамафітів під час цієї взаємодії.

Апробація результатів роботи. Основні положення дисертації доповідалися і обговорювались на Міжнародному симпозіумі з металогенії (м. Київ, 13-26 вересня 2002 р), Міжнародній науково-практичній конференції «Регіон 2003»: Стратегія оптимального розвитку (22-24 квітня 2003 р, м. Харків), Міждународній конференції «Условия формирования, закономерности размещения и прогнозирования месторождений полезных ископаемых» (Узбекистан, м. Ташкент, 1-4 грудня, 2006 р), Міждународній (країн СНД) нараді «Щелочной магматизм Земли и его рудоносность» (м. Донецьк, 11-16 вересня, 2007 р). «IV нараді геологів - зйомщиків України» (м. Кривий Ріг, 8-10 жовтня, 2007 р).

Публікації. За темою дисертації опубліковано 9 наукових робіт, з них – 4 статті, надрукованих у фахових виданнях.

Структура та обсяг дисертації. Дисертація складається з вступу, 5 глав і висновку. Загальний обсяг – 225 сторінок тексту, 29 ілюстрацій та 36 таблиць. Список літератури складається з 129 джерел на 12 сторінках.

Роботу виконано в Інституті геохімії, мінералогії та рудоутворення ім. М.П.Семененка НАН України під керівництвом доктора геолого-мінералогічних наук І.Б.Щербакова, світлій пам’яті якого автор віддає останню шану. Автор щиро вдячна за увагу, цінні поради і сприянню у виконанні на всіх етапах досліджень доктору геолого-мінералогічних наук С.Г.Кривдіку.

З деяких розділів корисними були консультації та поради чл.-кор. НАН України, доктора геологічних наук О.М.Пономаренка, доктора геологічних наук Б.О.Занкевича, кандидатів геолого-мінералогічних наук О.С.Єгорова, В.О.Сьомки, Л.Л.Томурко, зав. бібліотекою Т.С.Гречанюк та інших співробітників інституту.

КОРОТКИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У першому розділі „Короткий огляд геологічної будови Девладівської регіональної зони розломів” дається опис геологічного положення та текстурно-структурні особливостей ультраосновних і основних порід. Девладівська субширотна регіональна зона розломів знаходиться у межах Середньопридніпровського блоку УЩ і прилягає з заходу до субмеридіональної Криворізько-Кременчуцької структури, простягаючись на схід більш ніж на 50 км. На даний час у межах Девладівської регіональної зони розломів встановлено 9 масивів ультраосновних порід: Тернівський, Веселотернівський, Проміжний, Приворотненський, Кодацький, Водянський, Девладівський, Красноярський і Гуляйпільський. Масиви складені, різною мірою зміненими перидотитами, габро-перидотитами, піроксенітами.

Західна частина Девладівської зони представлена Тернівською синкліналлю, яка з північного сходу та південного заходу обмежена тектонічними порушеннями, і виповнена метабазитами зі згідними тілами ультрабазитів. Взаємовідношення порід метабазитової формації з демуринськими порфіровидними гранітами на півночі і саксаганськими середньозернистими плагіогранітами на півдні – не з’ясовані. Також залишається дискусійним співвідношення метабазитів Тернівської синкліналі з метабазитами новокриворізької світи криворізької серії, які складають східний борт Саксаганської синкліналі Кривбасу, оскільки відсутні перекриті профілі, які б дозволили прослідкувати взаємовідношення цих порід у розрізі. Метабазити обох районів мають подібний мінеральний склад та текстурно-структурні особливості, петрохімічні та геохімічні параметри, тобто умови їх утворення, можливо, були аналогічними, але подальші перетворення залежали від тектонічного режиму в регіоні, ступеня та характеру постмагматичних процесів, особливостей метаморфізму і метасамотозу. На відміну від метабазитів новокриворізької світи Кривбасу, метабазити Тернівської синкліналі значною мірою гранітизовані. Південне крило Тернівської синкліналі складене середньозернистими роговообманковими амфіболітами і амфіболовими сланцями (спостерігаються мигдалекам’яні різновиди амфіболітів), північне – дрібно- і середньозернистими амфіболітами та продуктами їх метаморфічної переробки. Ступінь гранітизації зростає на північ.

В межах Тернівської ділянки маємо п’ять тіл ультраосновних порід: Тернівське, Веселотернівське, Проміжне, Приворотненське і Кодацьке. Ультрабазити значно змінені накладеними постмагматичними процесами і являють собою серпентиніти, тальк-карбонатні породи, актиноліт-тремолітові і хлоритові сланці

В східній частині зони – Девладівській ділянці – встановлено 4 тіла ультрабазитів: Девладівське, Водянське, Красноярське і Гуляйпільське, що залягають серед гранітоїдів демуринського і саксаганського комплексів архею. Ультрабазити менш змінені, ніж в західній ділянці. Вони представлені в верхній частині розрізу серпентинізованими перидотитами, габро-перидотитами, піроксенітами, рідше, в крайових частинах масивів, зазначаються актиноліт-тремолітові і дуже рідко хлоритові сланці.

Визначення ізотопного віку мафіт-ультрамафітових комплексів тут відсутні. Вік можливо встановити лише умовно з огляду на загальногеологічне положення комплексів. Більшість дослідників відносять ці породи до середньопротерозойських утворень. Згідно з прийнятою Національним стратиграфічним комітетом України (01.10.2004 р) кореляційною хроностратиграфічною схемою раннього докембрію УЩ, плагіогранітоїди саксаганського комплексу мають абсолютний вік 2950 млн. років, двопольовошпатові граніти демуринського комплексу – 2850 млн. років а, їм синхронні мафіт-ультрамафітові інтрузії девладівского комплексу (габро-перидотитова формація). Таким чином, у цій схемі породи девладівського комплексу віднесені до архею. Ймовірно, вони молодші, але для підтвердження цього припущення потрібні додаткові ізотопно-геохронологічні дослідження.

У другому розділі «Мінералого-петрографічні особливості мафіт-ультрамафітових комплексів» наведена характеристика порід і мінералів масивів Девладівської зони. Через різний склад і складні співвідношення головних петрографічних груп порід кожний з досліджуваних масивів ультраосновних порід характеризується своєрідними рисами. Неоднорідність порід зумовлена, в основному, нерівномірним розподілом головних породоутворювальних мінералів. Дуніти, олівініти і навіть деяка частина піроксенітів є своєрідними скупченнями (кумулятами) головних породоутворювальних мінералів серед перидотитів.

Залежно від кількісного вмісту головних породоутворювальних мінералів серед перидотитів розрізняють: гарцбургіти, лерцоліти, верліти та їхні плагіоклазвмісні різновиди.

Піроксеніти розвинені в Девладівському, Красноярському і Гуляйпільському масивах. За мінеральним складом серед піроксенітів маємо два різновиди: олівінові піроксеніти і плагіоклазвмісні.

Процеси серпентинізації широко розвинені в ультраосновних породах Тернівської ділянки. В масивах ультраосновних порід Девладівської ділянки вони відсутні, або проявлені слабо. Серед вивчених серпентинітів Тернівської ділянки, за перевагою того чи іншого мінералу в породі, визначені антигоритові і антигорит-хризотілові їх різновиди.

Тальк-карбонатні породи широко розвинені серед ультраосновних порід Тернівського, Веселотернівського, Проміжного і Кодацького масивів. За мінеральним складом виділено: тальк-карбонатні і карбонат-талькові, серпентин-тальк-карбонатні, хлорит-карбонат-талькові і тремоліт-талькові породи.

Амфіболові породи в регіоні представлені тремоліт-актинолітовими і хлорит-тремолітовими різновидами і спостерігаються в Тернівському, Приворотненському, Кодацькому та крайових частинах Водянського, Девладівського і Гуляйпільського масивів.

Хлоритові породи зустрічаються серед сильно змінених ультрабазитів Веселотернівського, Приворотненського і Кодацького масивів, представлені хлоритами і тремоліт-хлоритовими породами.

Породи апікальної частини масивів найбільш інтенсивно змінені вторинними процесами. З глибиною ці процеси послаблюються. Накладені зміни виражені в серпентинізації, карбонатизації, оталькуванні, амфіболізації та хлоритизації вихідних порід.

Метабазити Тернівської синкліналі складені роговообманковими амфіболітами, амфіболовими сланцями і продуктами їх метаморфічної переробки.

Породоутворювальними мінералами ультрамафітів є: олівіни, орто- та клінопіроксени, серпентини; мафітів: амфіболи, плагіоклази, кварц, хлорити і біотит. Рудні і акцесорні – магнетит, пірит, піротин, халькопірит, хромшпінеліди, апатит, сфен, циркон.

Олівін у вигляді реліктових зерен спостерігається серед серпентинітів Тернівського, Веселотернівського, Приворотненського, Кодацького масивів і є одним із головних породоутворювальних мінералів перидотитів і габбро-перидотитів Девладівського, Водянського, Красноярського і Гуляйпільського масивів.

Хімічний склад олівінів характеризується низьким і нерівномірним вмістом Ti (0-0,32 %), Al (0-0,27 %), Ca (0-0,42 %). Досліджені мікрозондовим аналізом деякі олівіни із перидотитів Девладівського масиву мають підвищену залізистість (16,32-16,79 %).

Піроксени наявні в піроксенітах, перидотитах і габбро-перидотитах Девладівського, Водянського, Красноярського і Гуляйпільського масивів. В ультрабазитах Тернівської ділянки вони не встановлені (якщо піроксени і мали місце в вихідних породах, то в даний час повністю заміщені вторинними мінералами в результаті інтенсивних накладених процесів). Піроксени представлені: ромбічні (енстатит, бронзит, гіперстен), моноклінні (діопсид, авгіт, ендіопсид). Хімічний склад піроксенів характеризується постійною присутністю TiO2; Al2O3; CaO; MnO; Cr2O3. За вмістом CaO (до 1,96 %), TіO2 (0,07-0,58 %) і луг (Na2O до 0,57 %) ромбічні піроксени Девладівської зони подібні до ортопіроксенів з диференційованих габроїдів багатьох регіонів світу.

Вперше при дослідженні піроксенів з перидотитів Девладівського масиву, знайдено моноклінний піроксен – ендіопсид, наявність якого, безперечно, свідчить про його первинно магматичну кристалізацію. Температура утворення ендіопсиду, згідно з геотермометрами М.Росса та Р.Хюбнера, складає 1000-1150?С.

За хімічним складом, морфологічними і кристалооптичними властивостями виділено три мінеральні типи амфіболів: рогова обманка, актиноліт і тремоліт.

Рогова обманка представлена: бурим (в Девладівському, Водянському, Красноярському і Гуляйпільському масивах) і синьо-зеленим різновидами (відмічається в Девладівському, Красноярському масивах і широко розповсюджена в метабазитах Тернівської ділянки). Часто рогова обманка заміщується актинолітом, тремолітом, хлоритом. В приконтактній зоні ультрабазитів Девладівського масиву з демуринськими порфіровидними гранітами вперше був визначений керсутит – високотитанистий моноклінний амфібол, який є досить рідкісним мінералом і притаманний, зазвичай, лужним і сублужним породам. Виникнення керсутиту пояснюється створенням специфічних лужних умов в результаті взаємодії вкоріненої ультраосновної магми з кислими вміщуючими породами. Керсутит ідентифіковано рентгеноспектральним електронно-зондовим аналізом. Рогові обманки з високим вмістом алюмінію містять помітну кількість натрію і за складом є проміжними між гастингситом і паргаситом.

Тремоліт є найпоширенішим мінералом серед амфіболів. Простежується в різних кількостях майже повсюдно в ультра- і метабазитах регіону. Приурочений він як до сильно серпентинізованих перидотитів та піроксенітів, так і до метабазитів, та до різних за складом сланців.

Актиноліт розвивається по габбро-перидотитах, піроксенітах та метабазитах спільно з тремолітом. В перидотитах актиноліт та тремоліт зустрічаються рідко. Вони розвинені у вигляді облямівок навкруги зерен олівіну та по тріщинах в піроксенах. В процесі вторинних змін піроксени заміщуються, спочатку, актинолітом, потім відбувається поступове знебарвлення і перехід актиноліту в тремоліт. Надалі тремоліт заміщується хлоритом, тальком, карбонатами.

Серпентини широко розповсюджені в ультрабазитах Тернівської ділянки і рідко зустрічаються в верхніх частинах розрізів Девладівського та Водянського масивів. Серед мінералів групи серпентину встановлені: антигорит, хризотил, серпофіт. Зазвичай, антигорит заміщується хризотилом, який, в свою чергу, замінюється серпофітом, що свідчить про багатофазність процесів серпентинізації. Антигорит характеризується доволі високим вмістом SiO2 та MgO і незначним вмістом TiO2, CaO та лугів. Для хризотилу характерна відсутність TiO2 і більш високий, порівняно з антигоритом, вміст CaO і лугів.

Хлорити поширені, переважно, в ультраосновних породах Тернівської ділянки і представлені прохлоритом, клінохлором і джеферезитом.

Тальк зустрічається серед ультрабазитів Тернівської ділянки і досить рідко відмічається в ультрабазитах Девладівської групи масивів. Приурочений переважно до тальк-карбонатних порід, де він є одним з головних породоутворювальних мінералів; в інших породах тальк розвинений спорадично і в невеликих кількостях.

Карбонати утворюють лінзовидні скупчення та прожилки різної потужності в ультрабазитах і метабазитах Тернівської ділянки. В тальк-карбонатних породах вони є головними породоутворювальними мінералами. За складом серед карбонатів виділені: магнезит, доломіт, кальцит і сидерит.

Плагіоклази широко розвинені в метабазитах Тернівської ділянки і досить обмежено в ультрабазитах регіону. Вміст їх змінюється від поодиноких зерен в перидотитах, до головного породоутворювального мінералу в метабазитах. За кристалооптичними властивостями плагіоклази відносяться до основного лабрадору, або бітовніту в ультрабазитах та олігоклаз-андезину в метабазитах.

Біотит в ультрабазитах спостерігається рідко і в незначних кількостях, але широко розвинений як вторинний мінерал в метабазитах Тернівської синкліналі, де заміщує рогову обманку і сам, у свою чергу, заміщується більш пізнім хлоритом.

Хромшпінеліди відмічаються у вигляді акцесорних мінералів в дунітах, перидотитах, піроксенітах, серпентинітах і тальк-карбонатних породах. Всі акцесорні хромшпінеліди гіпербазитів регіону, згідно з класифікацією Г.А.Соколова (1948), віднесені до хромпікотитів з вмістом Cr2O3 (33,59-39,94 %) і MgO (3,01-6,44 %).

В розділі «Петрохімія мафіт-ультрамафітових комплексів», з метою виявлення генетичної природи ультраосновних і основних порід, були розраховані петрохімічні коефіцієнти 2c, x, у, z, b, s, h, M/F за методом А.Н.Заварицького з доповненнями Н.Д.Соболєва і Х.Х.Хесса. Крім того, розраховані коефіцієнти магнезіальності (Км), залізистості (Кф) і лужності (Кщ) за методом Н.М.Чернишова (1971) і відношення СaO/Al2O3. У роботі також використані класифікаційні діаграми MgO – Al2O3 – CaO; MgO – (FeO+Fe2O3) – CaO; TiO2 – MgO; Al2O3 – CaO – (Na2O+K2O) (рис. 1, 2, 3, 4) та інші.

Своєрідною особливістю хімічного складу ультраосновних порід Девладівської зони є висока магнезіальність, мінливий вміст глинозему в окремих масивах, низький вміст двооксиду титану і лугів, мінливі значення петрохімічного коефіцієнта M/F. В межах зони за цими параметрами та мінералогічним складом виділено 2 генетичні групи ультраосновних порід: ультраосновні породи гіпербазитової формації та ультраосновні породи габро-перидотитової формації з характерними для кожної з них петрохімічними властивостями.

Перша група ультраосновних порід (гіпермагбазити за класифікацією Н.Д.Соболєва) розвинута в межах Тернівської ділянки – це Тернівський, Веселотернівський, Проміжний, Приворотненський і Кодацький масиви. Їм властива висока магнезіальність порід, низькі значення вмісту лугів і двооксиду титану, низька вапнистість, різке переважання олівінів над піроксенами. Значення петрохімічного коефіцієнту M/F вище 7.

До другої групи віднесено ультраосновні породи – похідні основної магми (ультрафербазити), які складають Водянський, Девладівський, Красноярський і Гуляйпільський масиви. Значення їх петрохімічного коефіцієнту M/F нижче 7. Параметри мінеральних складових x, y, z засвідчують олівін-піроксеновий склад порід.

Виходячи з петрохімічних параметрів, початковими для даних порід були дуніти, перидотити, габбро-перидотити і піроксеніти, змінені більш пізніми перетвореннями. Достовірність цих даних підтверджується і петрографічними дослідженнями – в метаморфізованих ультрабазитах спостерігаються характерні реліктові структури первинних порід і породоутворювальних мінералів.

Розташування фігуративних точок ультраосновних порід на класифікаційній діаграмі MgO – Al2O3 – CaO (див. рис. 1) свідчить про можливу направленість диференціації ультраосновних і основних порід, що складають інтрузивні тіла в досліджуваному регіоні.

На діаграмі MgO – (FeO+Fe2O3) – CaO (див. рис. 2) практично всі фігуративні точки досліджених ультрабазитів купчасто сконцентровані в полях розвитку високомагнезіальних і їх доволі мало в полях залізистих порід, характеризуючись при цьому низькою вапнистістю.

На діаграмі В.С.Кулікова (див. рис. 3) більшість фігуративних точок ультраосновних порід Тернівського, Проміжного, Кодацького, Водянського, Девладівського і Гуляйпільського масивів знаходяться в контурі похідних високомагнезіальної коматіїтової серії групи Онвервахт світи Коматі. А велика частина фігуративних точок ультраосновних порід Веселотернівського, Приворотненського і Красноярського масивів потрапляє в поле маріаніт-бонінітової островодужної серії.

На діаграмі Al2O3 – CaO – (Na2O+K2O) (див. рис. 4) значна маса фігуративних точок ультрабазитів регіону зосереджена в полях розвитку коматіїтів йілгарнського типу, тобто досліджені ультраосновні породи за петрохімічними параметрами мають безперечну схожість з коматіїтами йілгарнського типу.

На діаграмі А.І. Богачьова фігуративні точки ультраосновних порід вивчаємих масивів Девладівської зони розташовані за межами титаноносних і нікеленосних інтрузій, але в ці поля не входять і відомі коматіїти світу. Ця діаграма була запропонована А.І. Богачьовим ще до відкриття нікеленосних коматіїтів.

Аналізуючи діаграми і порівнюючи петрохімічні параметри порід бачимо, що основна маса змінених ультраосновних порід високомагнезіальна і відрізняється низькою глиноземистістю та вапнистістю. Найвищою магнезіальністю характеризуються породи Кодацького, Веселотернівського та Проміжного масивів.

Для метабазитів Кривбасу та Тернівської синкліналі характерні досить близький вміст кремнекислоти, титану і глинозему. Метабазити Тернівської ділянки мають дещо більшу магнезіальність і вапнистість. Породи обох ділянок мають близьку залізистість. Коефіцієнт магнезіальності дещо вищий у метабазитах Тернівської ділянки. Загальний вміст лугів переважає в метабазитах Кривбасу. Вміст Na2O в породах завжди перевищує вміст K2O. В цілому, за хімічним складом метабазити Тернівської ділянки ближче до базальтових коматіїтів; їх фігуративні точки на класифікаційних діаграмах частіше, ніж Криворізьких метабазитів, потрапляють у поля базальтових коматіїтів. Трьохкомпонентна діаграма (Na2O+K2O) – (FeO+Fe2O3) – MgO свідчить, що метабазити Тернівської ділянки відносяться до слабкодиференційованих утворень островодужного типу, з толеїтовою на початку і вапнисто-лужною серіями в кінцевій стадії розвитку.

На діаграмі (Na2O+K2O) – (FeO+Fe2O3) – MgO фігуративні точки метабазитів Тернівської синкліналі і Саксаганської смуги Кривбасу згруповані в полі низьколужних середньомагнезіально-залізистих порід, що свідчить про досить близький склад порід цієї товщі.

Таким чином, за петрохімічними параметрами метабазити Девладівської субширотної зони, в цілому, близькі до метабазитів новокриворізької світи Кривбасу. Відмінності в окремих петрохімічних параметрах пояснюються більш інтенсивною вторинною зміною метабазитів Тернівської синкліналі.

В главі «Геохімічні особливості мафіт-ультрамафітових комплексів» дається опис особливостей розповсюдження та вміст елементів у породах, породоутворювальних і рудних мінералах за даними хімічного та спектрального аналізів. Вперше для порід цього району були зроблені аналізи РФА і IСP MS, пробірні визначення золота і платини.

Літій в породах регіону характеризується контрастним розподілом. Середній вміст літію в масивах ультрабазитів регіону варіює від 0,0002 % (Веселотернівський масив) до 0,0005 % (Приворотненський масив); в метабазитах становить 0,001 %. Літій розсіяний в біотиті і плагіоклазах.

Середній вміст рубідію в ультрабазитах варіює від 0,0001 % (Веселотернівський масив) до 0,004 % (Приворотненський масив). Згідно з результатами аналізу IСP-MS, вміст рубідію в ультрабазитах Девладівського масиву змінюється від 0,0007 % до 0,001 %, в метабазитах – 0,001 %. Найвірогідніше, мінерали-носії Rb – це слюди, амфіболи, плагіоклази і піроксени.

Середній вміст стронцію в ультрабазитах змінюється від 0,001 % (Веселотернівський масив) до 0,004 % (Проміжний масив), в метабазитах 0,002 %.

Середній вміст барію в ультрабазитах змінюється від 0,002 % (Веселотернівський масив) до 0,003 % (Приворотненський і Проміжний масиви), в метабазитах 0,007 %.

У породах регіону Sc знаходиться в розсіяному стані. Межі коливань вмісту Sc в ультраосновних породах – 0,0001 – 0,006 %; середній вміст в метабазитах – 0,0023 %. Sc накопичується в піроксенах, біотиті і роговій обманці, де його вміст іноді досягає 0,01 %.

Mo, Sn і Be в ультрабазитах і незмінених метабазитах присутні в десятитисячних частках відсотка. Аномальні прояви молібденової мінералізації в породах метабазитової формації пов'язані з зонами окварцування і кварц-сульфідного метасоматозу.

В ультрабазитах титан наявний в сотих частках відсотка. В метабазитах середній вміст Ti становить 0,17 %, варіації 0,001 – 1,0 %. Головними концентраторами Ti являються його власні мінерали – ільменіт, титаномагнетит і сфен. Мінералами-носіями Ti в ультрабазитах є також піроксени, частково – хромшпінеліди.

Ванадій в породах регіону знаходиться в розсіяному стані, ізоморфно заміщуючи в мінералах Fe, Ti і Al. В ультрабазитах він присутній в тисячних частках відсотка, подекуди з підвищенням вмісту до 0,01 – 0,03 % (Веселотернівський масив). Середній вміст V в метабазитах становить 0,012 %. Основними мінералами-носіями V в ультрабазитах є піроксени, ільменіт, титаномагнетит і хромшпінеліди.

Цирконій в ультрабазитах усіх масивів присутній у тисячних частках відсотка, з підвищенням на окремих ділянках до сотих. В метабазитах середній зміст Zr становить 0,009 %. Концентрується Zr в цирконі, підвищений вміст його пов'язаний із зонами накладеної біотитизації в метабазитах.

Середній вміст Mn в ультрабазитах всіх масивів становить перші десяті частки відсотка, тільки у Приворотненському масиві зафіксовано максимальне його значення – до 0,6 %. В метабазитах середній вміст Mn – 0,12 %.

Хром утворює власний мінерал хроміт, а також розсіяний в магнезіально-залізистих силікатах ультрабазитів – актиноліті, тремоліті, роговій обманці та інших мінералах. Середній вміст Cr в ультрабазитах складає десяті частки відсотка, в метабазитах – 0,039 %.

Середній вміст Со в масивах ультрабазитів Тернівської ділянки варіює від 0,0003 % до 0,01; в метабазитах – 0,0037 %. Со накопичується в магнетиті, кобальт-піриті і, разом з Ni, – у магнезіально-залізистих силікатах.

Нікель утворює власний мінерал пентландит, а також нагромаджується в магнезіальних силікатах і сульфідах. Середній вміст Ni в ультрабазитах змінюється від 0,2 % (Девладівській масив) до 0,1 % (Тернівська ділянка); в метабазитах Ni – 0,035 %.

В ультрабазитах вміст Au в зонах метасоматозу становить соті частки г/т; в метабазитах Au – 0,014 г/т, варіації вмісту 0,002 – 0,15 г/т. Золото приурочене до зон накладеної сульфідної мінералізації, окварцування та карбонатизації.

Срібло присутнє в ультрабазитах і метабазитах в десятитисячних частках г/т, з підвищенням іноді, на окремих інтервалах, до 0,01 г/т. Приурочено, як і золото, до зон вторинних змін порід.

Підвищений вміст міді спостерігається в зонах окварцування і сульфідної мінералізації. В ультрабазитах її середній вміст знаходиться на рівні кларку при варіації вмісту від 0,0001 % до 0,05 %; в метабазитах Сu — 0,006 %, межі коливання вмісту 0,0001 – 0,2

Вміст цинку в ультрабазитах Девладівської зони варіює в межах 0,0001 – 0,03 %. Підвищений вміст Zn приурочений до зон сульфідної мінералізації, де зустрічається, іноді, сфалерит. В метабазитах вміст Zn становить 0,008 %, розсіюється в тремоліті, актиноліті, роговій обманці, магнетиті, піротині та інших мінералах.

Галій і германій в ультрабазитах і метабазитах регіону містяться в тисячних частках відсотка.

За даними ICP MS аналізів, мафіт-ультрамафітові породи регіону характеризуються широким спектром вмісту і розподілу рідкісноземельних елементів. Метабазити більш збагачені на рідкісноземельні елементи.

Досліджені ультрабазити Девладівського масиву мають більший вміст легких рідкісноземельних елементів церієвої групи – La, Се, Pr, Nd, Sm і низький вміст важких елементів – Eu, Tb, Ho, Er, Tm, Yb.

На хондрит-нормованій діаграмі розподілу рідкісноземельних елементів ультрабазити Девладівського масиву характеризуються відсутністю європієвої аномалії і досить низьким співвідношенням легких елементів до важких (La/Yb) n = 3 – 5,5. Якщо взяти в цілому пікритовий склад вихідних розплавів, то таке низьке співвідношення свідчить про високий ступінь плавлення мантійного матеріалу.

На діаграму розподілу рідкісних елементів Девладівського масиву нанесені дані з коматіїтів світи Барбентон (Південна Африка). Порівняння даних свідчить про їх подібність. За вмістом і характером розподілу рідкісних та розсіяних елементів метабазити Тернівської синкліналі дуже подібні до розплавів, характерних для сучасних порід острівних дуг – вони мають дещо підвищені концентрації крупноіонних компонентів (Ba, Rb, Th, K) і низький вміст високозарядних елементів (Nb, Ta, Zr, Hf, Ti). Відзначаються також аномалії Nb, Ti та Sr.

Індикаторними для рідкісноземельних елементів вважаються співвідношення La/Sm і La/Yb. В амфіболітах Тернівської синкліналі відношення La/Sm = 2,2, тобто близькі до базальтових коматіїтів Пілаари (Австралія), для яких ці співвідношення змінюються від 2,9 до 4,2. В ультрабазитах Девладівського масиву – від 2,8 до 4,2. Відношення La/Yb в метабазитах – 2,5, в ультрабазитах – від 4,6 до 8,5.

В главі «Рудоносність» висвітлено перспективи рудоносності досліджуваних мафіт-ультрамафітових комплексів. Вихідний склад родоначальної магми разом з петрохімічними особливостями порід визначає перспективи їх металоносності. В ультрабазитах вивчених масивів пошуковий інтерес мають Ni, Co, Cu, Au, Pt. Переважна більшість цих елементів сконцентрована у вигляді домішок в магнезіально-залізистих силікатах (Ni, Co), тобто головних породоутворювальних мінералах, сульфідах (Ni, Co, Cu) і магнетиті, деякі з них утворюють власні мінерали (Cu, Ni, Co, Au).

Високі концентрації Au, Ag, Pb, Zn, Mo приурочені до зон окварцування і сульфідної мінералізації.

Ультрабазит-метабазитові комплекси досліджуваного регіону представляють певний інтерес з точки зору їх нікеленосності. За петро- і геохімічними параметрами вони схожі з ультраосновними породами інтрузій південного сходу ВКМ (Підколоднівська інтрузія).

Для ультрабазитів, як це і властиво такому типу порід, характерним є нікель. Але він знаходиться переважно в розсіяному стані. Накопичується в магнезіально-залізистих силікатах і сульфідах, зрідка утворюючи власні мінерали: пентландит і мілерит.

В товщах метабазит-ультрабазитової формації регіону розсіяна мідь має значне поширення, але вміст і розподіл її в породах украй нерівномірний, що виявляється в різній концентрації Cu як для окремих порід, так і в значних її варіаціях в межах головних груп порід. Розсіяна мідна мінералізація (концентрація від 0,001 % до 0,2 %) встановлена в метабазитах. Аномальний вміст Cu спостерігається в метабазитах в зонах сульфідної мінералізації.

Рудопрояви Mo відомі в метабазитах Тернівської ділянки, в зонах окварцування. В незмінених метабазитах Mo відсутній або спостерігається в десятитисячних частках відсотка. Рудопрояви Mo в породах метабазитової формації знаходяться в просторовому і генетичному зв'язку з гранітами і приурочені до контактів їх з метабазитами, де виникали зони окварцування.

В породах мафіт-ультрамафітової формації досліджуваного району, Au пов'язане з накладеною сульфідною мінералізацією, окварцуванням і карбонатизацією. Вміст золота в ультрабазитах Веселотернівського масиву складає 0,005-0,04 г/т. Аномальний вміст золота до 0,3 г/т встановлено у кварцовому прожилку, що розсікає ультрабазити.

В метабазитах району платина виявлена в незначній кількості проб (до 0,01 г/т). Паладій наявний в ультрабазитах (до 0,014 г/т) і метабазитах (до 0,016 г/т). Іридій і родій фіксується як сліди на окремих інтервалах в ультрабазитах. Власних мінералів платиноїдів в районі не виявлено, хоча вони можуть бути присутні, особливо на ділянках з підвищеним вмістом цих елементів.

Таким чином, в мафіт-ультрамафітових породах Девладівської регіональної зони, окрім відомих родовищ силікатного нікелю, можна очикувати виявлення рудопроявів і родовищ кольорових металів, золота та платиноїдів і, можливо, сульфідного нікелю.

ВИСНОВКИ

1. В межах Девладівської регіональної зони розломів виділено 2 генетичні групи порід: 1) масиви ультраосновних порід, похідні глибинної пікритової магми (гіпермагбазити за класифікацією Н.Д.Соболєва) – Тернівський, Веселотернівський, Приворотненський, Проміжний та Кодацький, 2) масиви ультраосновних і основних порід, похідні основної магми (ультрафербазити) –Девладівський, Водянський, Красноярський та Гуляйпільський.

2. В процесі проникання ультраосновних розплавів нормальної лужності в гранітоїдну раму відбувається їх часткова контамінація. Одним із свідчень цього процесу є кристалізація керсутиту – моноклінного амфіболу, збагаченого на титан і луги. Цей мінерал є індикатором лужного середовища, що виникло в приконтактовій зоні при прониканні ультраосновної магми в демуринські порфіровидні граніти.

3. Ультраосновні породи Девладівської регіональної зони розломів мають геохімічну спеціалізацію на нікель, який сконцентрований, в основному, в магнезіально-залізистих силікатах і утворює рудопрояви і родовища силікатних руд у корі вивітрювання ультрабазитів.

Мінералізація та рудопрояви Au, Mo і Cu просторово приурочені до порід метабазитової формації і розвинені в зонах кварцового і кварц-сульфідного метасоматозу.

4. В ультрабазитах Девладівського і Водянського масивів спостерігається зональний розподіл ультраосновних порід – дунітів або олівінітів в центральній частині, а по периферії – піроксенітів, що зумовлено магматичною диференціацією вихідної магми в період становлення інтрузій.

5. Тіла ультрабазитів, розвинених в Тернівській синкліналі, очевидно, є січними і можуть бути молодшими від вміщуючих метабазитів.

6. Проведені дослідження показали, що, за геолого-структурним положенням, мінералого-петрографічними особливостями і хімічним складом, метабазити Тернівської синкліналі і Саксаганської структури Кривбасу подібні або ідентичні і можуть бути віднесені до єдиної стратиграфічної групи (новокриворізької світи криворізької серії). Але цей висновок потребує підтвердження з використанням геохронологічних та сучасних прецизійних ізотопно-геохімічних досліджень.

ПЕРЕЛІК ОПУБЛІКОВАНИХ РОБІТ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Великанова О.Ю. Петрохимические особенности базит-ультрабазитов Девладовской зоны (Среднее Приднепровье) / О.Ю Великанова // Геохімія та рудоутворення. – 2004. – № 22, – С.84-86.

2. Великанова О.Ю. Сравнительная характеристика ультрабазитов обрамления Криворожской структуры / О.Ю Великанова // Геохімія та рудоутворення. – 2006. – № 24. – С. 40-44.

3. Великанов Ю.Ф. Гранитоиды обрамления Кривбасса. 1. Геолого-структурная позиция гранитов Восточно-Анновской полосы / Ю.Ф. Великанов, О.Ю Великанова, Б.А. Горлицкий, Б.А. Занкевич, В.Б. Коваль // Геолого-мінералогічний вісник. – 2005. – № 2 (14). – С. 48-57. (Автором розглянуті петро- і геохімічні особливості гранітоїдів саксаганського, демуринського і ганнівського комплексів, проведено співставлення їх складу з іншими гранітоїдами обрамлення Криворізької структури).

4. Шумлянський Л.В. Нові дані по петрології порід Девладівського дайкового поля та Тернівської синкліналі, Середньопридніпровський блок Українського щита / Л.В. Шумлянський, О.Ю Великанова // Праці Інституту фундаментальних досліджень. – 2007. – № 12. – С.83-94. (Автором проведено дослідження петрологічних особливостей мафіт-ультрамафітових утворень Девладівської зони розломів і співставлення їх з подібними утвореннями на УЩ та в інших регіонах світу).

5. Velikanov J.F. Ore-mineralization in rocks of black shale formation of Krivbass / J.F. Velikanov, O. J. Velikanova, I.N. Bondarenko // Metallogeny of Precambrian Shields : Intern. conf., 13-26 Sept. 2002: abstr. – K., 2002. – P. 105. (Автором досліджені особливості розподілу благородних і рідкісних металів в породах Кривбасу та його обрамлення).

6. Великанов Ю.Ф. Природно-ресурсный потенциал Кривбасса / Ю.Ф. Великанов, О.Ю Великанова, М.В. Матвейчук // Стратегія оптимального розвитку : міжнарод. наук.-практич. конф., 22-24 квітн. 2003 р. : тези докл. – Х., 2003. – С. 211. (Автором проведено вивчення складу і особливостей розподілу деяких кольорових, благородних і рідкісних металів в породах Кривбасу і його обрамлення).

7. Великанов Ю.Ф. Молибденовое оруденение в породах Среднего Приднепровья Украинского щита / Ю.Ф. Великанов, О.Ю Великанова, М.В. Матвейчук // Условия формирования, закономерности размещения и прогнозирование месторождений полезных ископаемых : международ. конф., 1-4 ноябр. 2006 г. : тезисы докл. – Т., 2006. – С. 149-151. (Автором вивчені особливості проявлення і умови локалізації молібденової мінералізації в метабазитах Східно-Ганнівської смуги і Тернівської синкліналі).

8. Великанова О.Ю. Перспективы рудоносности Девладовской региональной зоны разломов (Среднее Приднепровье) / О.Ю Великанова, Ю.Ф. Великанов // Геологія та питання геологічного картування і вивчення докембрійських утворень Українського щита : IV наук.-вироб. наради геол.-зйомщ., 8-10 жовт. 2007 р : тез. докл. – Дніпропетровськ, 2007. – С. 148-151. (Автором вивчені особливості розподілу Au, Cu, Ni, Co і платиноїдів в мафіт-ультрамафітових комплексах Девладівської регіональної зони розломів).

9. Великанова О.Ю. Керсутит как индикатор взаимодействия ультраосновного расплава с гранитами (на примере Девладовской дайки, Среднее Приднепровье) / О.Ю Великанова, И.Н. Бондаренко // Щелочной магматизм Земли и его рудоносность : международ. (стран СНГ) совещ., 11 – 16 сентяб. 2007 г. : тезисы докл. – Донецк, 2007г. – С. 24-25. (Автором проведено детальні петрографічні дослідження ультрабазитів Девладівського масиву в зоні контакту їх з демуринськими гранітами, вивчені кристалооптичні властивості керсутиту, висловлені припущення про можливі умови його утворення).

АНОТАЦІЯ

Великанова О.Ю. Петрологія мафіт-ультрамафітів Девладівської регіональної зони розломів. – Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата геологічних наук за спеціальністю 04.00.08 – петрологія. – Інститут геохімії, мінералогії і рудоутворення ім. М.П.Семененка НАН України, Київ, 2008.

В дисертації розглянуто геологічну будову, особливості хімічного складу головних типів порід і мінералів, наведено петрохімічну і геохімічну характеристики та визначено петрогенезис і рудну спеціалізацію мафіт-ультрамафітових комплексів Девладівської регіональної зони розломів Українського щита.

За текстурно-структурними ознаками порід і переважанням головних породоутворювальних мінералів, серед ультрабазитів виділено перидотити, габбро-перидотити та піроксеніти.

Постмагматичні накладені процеси призвели до утворення по мафіт-ультрамафітах серпентинітів, тальк-карбонатних порід, актиноліт-тремолітових і хлоритових сланців.

Петрохімічні розрахунки хімічного складу ультраосновних порід дозволили виділити дві генетичні групи порід – похідні пікритової магми (гіпермагбазити) і – основної магми (ультрафербазити). За петрохімічними характеристиками та мінеральним складом метабазити Тернівської синкліналі подібні до метабазитів новокриворізької світи Саксаганської смуги Кривбасу.

Геохімічними дослідженнями встановлено закономірності розподілу елементів в породах регіону. Ультрабазити перспективні на силікатний нікель, кобальт і платиноїди. Мінералізація золота, міді і молібдену, яка являє практичний інтерес для порід метабазитовой формації, розвинена в зонах кварцового і кварц-сульфідного метасоматозу.

Ключові слова: петрологія, мафіти, метабазити, ультрамафіти, Девладівська регіональна зона розломів, олівін, піроксен, рудоносність, родовище, кольорові метали.

АННОТАЦИЯ

Великанова О.Ю. Петрология мафит-ультрамафитов Девладовской региональной зоны разломов. – Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата геологических наук по специальности 04.00.08 – петрология. – Институт геохимии, минералогии и рудообразования им. Н.П.Семененко НАН Украины, Киев, 2008.

В диссертации рассмотрено геологическое строение, особенности химического состава главных типов пород и минералов, приведены петрохимическая и геохимическая характеристики, определены петрогенезис и рудная специализация мафит-ультрамафитовых комплексов Девладовской региональной зоны разломов Украинского щита.

По текстурно-структурным признакам среди пород выделены следующие главные группы: перидотиты, габбро-перидотиты, пироксениты.

Постмагматические наложенные процессы метаморфизма