Національна академія наук України та

Міністерство з надзвичайних ситуацій України

Державний науковий центр радіогеохімії навколишнього

середовища

ЩЕРБАК Дмитро Миколайович

УДК 550.93:551.71/72

МЕТАЛОГЕНІЧНІ ЕПОХИ У ДОРИФЕЙСЬКІЙ ГЕОЛОГІЧНІЙ

ICTOPIЇ УКРАЇНИ

Спеціальність 04. 00.11 - Геологія металевих і неметалевих

корисних копалин

А В Т О Р Е Ф Е Р А Т

дисертації на здобуття наукового ступеня доктора

геологічних наук

Київ – 2000

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана на кафедрі геології родовищ корисних копалин геологічного факультету Київського університету імені Тараса Шевченка.

Офіційні опоненти: Доктор геолого-мінералогічних наук, член-кореспондент НАН України

Бєлєвцев Рудольф Якович

Державний науковий центр радіогеохімії навколишнього середовища

НАН України (м.Київ), головний науковий співробітник.

Доктор геолого-мінералогічних наук, професор

Галецький Леонід Станіславович

Інститут геологічних наук НАН України (м.Київ), завідувач відділу.

Доктор геолого-мінералогічних наук

Міцкевич Борис Федорович

Інститут геохімії, мінералогії та рудоутворення НАН України (м.Київ),

провідний науковий співробітник

Провідна установа: Донецький державний технічний університет

Міносвіти України (м.Донецьк).

Захист дисертації відбудеться “ 26 ” грудня 2000 р. о 14 год.

на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.192.02 при Державному

науковому центрі радіогеохімії навколишнього середовища НАН України за адресою: 03680, м.Київ-142, пр.Палладіна, 34-а.

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

Автореферат розісланий “ 22 ” листопада 2000 р.

Вчений секретар спеціалізованої ради,

доктор геолого-мінералогічних наук Б.О.Занкевич

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. У теперішній час геологічна галузь є найважливішою для нашої країни, оскільки за умілого використання земних надр можна значно стабілізувати економіку України, а також зміцнити її політичне положення серед європейських країн. За природними ресурсами Україна є однією з найбагатших країн світу і, наперекір економічним труднощам, котрі переживаються, залишається важливим постачальником мінеральної сировини до країн близького і далекого зарубіжжя.

Не дивлячись на загальний спад виробництва, традиційно високим залишається видобуток заліза, урану, марганцю, розробка титанових, рідкіснометальних і рідкісноземельних руд, а також нерудних і горючих корисних копалин. Однак, протягом останнього часу відбуваються значні зміни в орієнтації гірничовидобувної промисловості. Великого значення набувають рудні компоненти, які раніше не використовувались у промисловості (наприклад, скандій) або постачалися з інших регіонів колишнього СРСР. У зв'язку з цим є необхідною переоцінка родовищ корисних копалин, що вже розробляються, і перед геологічними службами та науковими організаціями України ставляться нові завдання. Важливого значення набувають пошуки і розвідка золота, поліметалів, скандію, рідкісних земель та інших елементів. Наступним, не менш важливим завданням, є пошук саме багатих уранових руд прожилково-вкрапленого типу, котрі можна видобувати навіть за невеликих запасів, але з найменшою шкодою для навколишнього середовища. Для цього необхідне прогнозування нових типів зруденіння в районах, де вже давно склалася гірничовидобувна інфраструктура (наприклад, Криворізький басейн, Кіровоградська зона, Первомайське рудне поле та ін.). У цьому зв'язку великого значення надається пошуку і розвідці комплексних руд. Ситуація, що змінилася, змушує геологічні служби розширювати свої інтереси, які раніше зводилися до пошуку окремих елементів (наприклад, урану чи заліза).

У металогенічному відношенні найбагатшими і найперспективнішими є докембрійські метаморфічні, ультраметаморфічні, магматичні та метасоматичні утворення Українського щита, з якими тісно пов'язані різноманітні рудні формації.

Мета та основні завдання досліджень. Метою цих досліджень було, на підгрунті геологічних, мінералого-петрографічних, ізотопно-геохімічних та геохронологічних даних, виокремлення у докембрії Українського щита металогенічних епох і етапів рудоутворення, пов'язаних з конкретними петрологічними формаціями, що розвиваються в певний час, у визначених фізико-геохімічних умовах та певних геолого-тектонічних позиціях; створити шкалу часового розподілу металогенічних епох (МЕ) у докембрії Українського щита.

Нашим завданням було визначення належності того чи іншого родовища (рудопрояву, точки мінералізації) до певного часового етапу і, за можливості, встановлення меж вияву процесу, котрий спричинив рудоутворення. Звідси випливали двоє підзавдань: перше - визначення віку вміщуючої породи, яке розв'язувалось звичайно цирконометричними ізохронними методами (рідше залучались рубідій-стронцієвий, самарій-неодимовий і калій-аргоновий), і друге - визначення віку вияву рудного процесу. Друге підзавдання складніше і не завжди піддається розв'язанню до кінця. Часто вже на початкових етапах вивчення рудопрояву трапляються значні труднощі. Прикладом може бути Клинцівське родовище золота: до цього часу немає одностайної думки стосовно генетичного процесу золотого зруденіння. Коли вважати, слідом за автором, що золотонагромадження пов'язане з жильними проявами гранітоїдів кіровоградського комплексу, то питання зводиться до визначення віку цих жил. Однак, дехто з дослідників пов'язує рудоутворення золота з іншими процесами, внаслідок чого змінюються і вікові рамки золотовідкладання. Завдання дещо полегшується, якщо руда може бути безпосереднім об'єктом геохронологічних досліджень. Це відноситься до уранових родовищ і рудопроявів.

Методика досліджень, фактичні матеріали й методи їх обробки. Для розв'язання поставлених завдань виконувалось комплексне застосування геологічних, мінералого-петрографічних, термобарогеохімічних, ізотопно-геохімічних та геохронологічних методів.

Основою для написання дисертаційної роботи були матеріали, зібрані автором на території Українського щита протягом більш як двадцять п'ять років, а також обширний літературний матеріал. Більша частина аналізів, використаних у роботі, виконані в лабораторіях ВМ ІГМР (нині ДНЦ РНС НАН України) та ІГМР НАН України. У випадку виконання аналізів в інших лабораторіях наводяться посилання у кожній конкретній таблиці.

У підгрунтя досліджень з виділення металогенічних епох покладено комплексний аналіз геологічної будови і петрохімічного розчленування різноманітних формацій докембрію з обов'язковим залученням геохронологічних даних. За умови використання останніх бралось до уваги, в основному, цифра ізотопного віку, отриманого ізохронним методом. Використано понад п'ятдесят оригінальних ізохронних датувань за цирконами та урановими мінералами, а також кілька десятків вимірювань ізотопного складу свинцю сульфідів (переважно галенітів), які виконувались на мас-спектрометрі МИ-1320 в лабораторії ізотопного датування уранових родовищ ВМ ІГМР НАН України під безпосереднім керівництвом автора цієї роботи.

Велика увага приділялась методам визначення кількісного вмісту різних елементів та ізотопів у породах і мінералах. Для цього використовувались дані таких аналізів: загального силікатного (для петрогенних елементів), полуменевої фотометрії (для К і Na), ізотопного розбавлення (для U, Pb, Rb, Sr), загального спектрального по породах, мікрозондового (для окремих мінералів). Застосування того чи іншого методу обумовлюється у кожному конкретному випадку.

Особлива увага приділялась родовищам і рудопроявам заліза, урану, золота. Вони вибрані як найважливіші за промисловим значенням, а також як детально вивчені і, відповідно, найбільш придатні для створення моделі рудоутворення і пояснення полігенності багатьох родовищ за рахунок втягнення зазначених елементів у тривалі геохімічні цикли, котрі могли здійснюватись в рамках однієї металогенічної епохи, а інколи охоплювати й більші часові відтинки. Природно, що автор не ставив своїм завданням детальний опис всіх родовищ і обмежувався посиланням на найтиповіші, що представляють той чи інший генетичний тип.

Наукова новизна. Вперше у докембрії Українського щита достовірно виділено шість металогенічних епох (МЕ), кожна з яких має власний характерний набір рудних формацій і вміщуючих порід. Найдревніші з них – це ранньоархейська (3,8-3,4 млрд років) та середньоархейська (3,4-3,1 млрд років) металогенічні епохи. В цей час утворюються незначні залізорудні родовища та рудопрояви. Пізньоархейська МЕ (3,1-2,6 млрд років) широко представлена родовищами і рудопроявами заліза та золота. Утворення ранньопротерозойської МЕ (2,6-2,1 млрд років) проявлені локально, але тим не менше з нею пов'язані основні родовища заліза України (Кривий Ріг). Середньопротерозойська МЕ (2,1-1,8 млрд років) багата численними родовищами урану, золота, нікелю, хрому та ін. В пізньопротерозойську МЕ (1,8-1,6 млрд років) відбувається становлення інтрузивних плутонів анортозит-рапаківі-гранітової та габро-сієніт-гранітової формації, з якими пов'язані титанові, рідкіснометальні, поліметалеві та ін. родовища та рудопрояви. Створена шкала металогенічних епох рудоутворення, що грунтується на комплексних дослідженнях з використанням численних ізохронних датувань. Проведено порівняння цих епох з металогенічними епохами інших щитів світу. Показано, які епохи й етапи є найсприятливішими для утворення тих чи інших типів рудних родовищ. Відзначено, що утворення родовищ заліза, урану й золота має циклічний характер у докембрійській історії Землі. Різні металогенічні епохи були сприятливішими для накопичення певних рудних елементів.

Обсяг і структура роботи. Дисертаційна робота складається з п'яти глав, вступу й висновків, викладених на 273 сторінках машинописного тексту. Наводяться 48 таблиць, 21 рисунок, а також список використаної літератури з 218 найменувань.

Практична цінність і реалізація роботи. У цій роботі здійснено спробу узагальнення наявного геохронологічного й металогенічного матеріалу по Українському щиту. Виділено шість епох і дванадцять етапів рудоутворення в докембрії Українського щита. Показані найперспективніші металогенічні епохи для накопичення золота, урану, ванадію, скандію, рідкісних земель та інших елементів. Дуже важливим є висновок про те, що деякі епохи мали сприятливі умови для утворення комплексних руд. На основі отриманих даних виділені найперспективніші ділянки для їх пошуків. Геохронологічні висновки мають практичне значення для виконання пошукових робіт й активно використовуються багатьма геологічними партіями. Дисертант є співавтором п'яти науково-дослідницьких звітів та керівником наукової теми “Еволюція рудоутворення в докембрії та фанерозої України” (державний реєстраційний № 0197U003107). Однак, на наш погляд, найбільшу практичну цінність становлять теоретичні висновки щодо потенційної рудоносності тієї чи іншої рудної формації, яка відноситься до конкретної металогенічної епохи.

Апробація роботи. За темою дисертаційної роботи опубліковано 42 друковані праці, з них 3 – у монографіях. Всього у автора нараховується 60 наукових публікацій. Робота доповідалась на Всесоюзній нараді “Проблеми ізотопного датування процесів метаморфізму” в Алма-Аті у 1985 р.; на VI Всесоюзній конференції “Метасоматизм й рудоутворення” в Ленінграді у 1987 р.; на ХІІ Всесоюзній металогенічній нараді “Ізотопне датування ендогенних рудних формацій” у Тбілісі в 1990 р.; на координаційних нарадах з вивчення золотоносності Українського щита (Одеса, 1992 р.; Київ, 1994 р.; Львів, 1995 р.); на Міжнародній сесії МАГАТЕ, Київ, 1995 р.; на науковій конференції Київського університету з актуальних проблем екології України, Київ, 1997 р., 1999 р.; на Всеукраїнській міжвідомчій нараді, Київ, 1998 р.

Подяки. Робота над дисертацією була розпочата під безпосереднім керівництвом академіка АН УРСР Я.Н.Бєлєвцева. У процесі збору геологічного матеріалу, проведення ізотопно-геохімічних досліджень і безпосереднього написання роботи автор користувався порадами і рекомендаціями доктора геол.-мін. наук Ю.М.Коптюха, доктора геол.-мін. наук Г.І.Каляєва, доктора геол.-мін. наук В.Б.Коваля, член-кореспондента НАН України Є.О.Куліша і багатьох інших. Крім того, величезна допомога в роботі була зроблена всіма співробітниками відділу проблем рудоутворення ВМ і ІГМР НАН України. Всім своїм учителям, співробітникам та співавторам наукових праць (прізвища яких зазначені в списку опублікованих робіт) автор виражає щиру вдячність і сподівається на подальше співробітництво.

ЗМІСТ РОБОТИ

1. ПРОБЛЕМИ ПЕРІОДИЗАЦІЇ РУДОУТВОРЕННЯ В

ГЕОЛОГІЧНІЙ ІСТОРІЇ ЗЕМЛІ

Періодизація процесів рудоутворення в геологічній історії є однією з ключових проблем вивчення всіх типів (як рудних так і нерудних) родовищ корисних копалин. Цій проблемі присвячені численні роботи Ю.О.Білібіна, В.І.Смирнова, Г.О.Твалчрелідзе, О.І.Тугаринова, М.П.Лаверова, В.І.Казанського, Д.В.Рундквіста, Ф.С.Тернера, Р.Є.Фоленсбі та інших.

Є принципові відмінності у віковому розчленуванні докембрійських та фанерозойських рудних формацій. Для останніх є загальновизнаним датування маркуючих стратиграфічних підрозділів біостратиграфічними методами. Згідно з цим, більшість дослідників однозначно виділяють границі каледонської, герцинської, кімерійської та альпійської металогенічних епох, відповідно 560-400, 400-250, 250-100, 100-0 млн років.

Для вікового розчленування докембрію часто використовують різні підходи - літологостратиграфічний, формаційний, ізотопно-геохронологічний і, відповідно, виникають розбіжності у визначенні хронологічних меж металогенічних епох докембрію. Зокрема, особливе значення для цієї мети має надійне визначення віку “маркуючих асоціацій докембрійських порід” – граніт-зеленокам'яних, грануліт-гнейсових та інших. Найскладнішою є проблема встановлення вікової послідовності геологічних і металогенічних подій в ранній історії Землі в дорифейський період її формування. Для цього періоду геологічної історії земної кори звичайно характерна синхронність процесів ендогенного рудоутворення і процесів породоутворення. Остання обставина має особливу вагу для визначення ізотопного віку дорифейських рудних родовищ, який може бути визначеним як безпосередньо за сингенетичними мінералами покладів корисних копалин, так і за мінералами, виділеними з порід, генетична спорідненість процесів рудоутворення з котрими доводиться на підставі геологічних та геохімічних даних. Провідне місце у датуванні дорифейських рудних і породоутворюючих процесів належить ізотопним методам. Причому, для поліметаморфічних утворень найціннішу інформацію можна отримати U-Pb та Sm-Nd методами. Ці методи у поєднанні з петрологічними і геохімічними дослідженнями дозволяють надійно відтворити хронологію формування ранньодокембрійських утворень з поліциклічним виявленням геологічних процесів.

Слід зазначити, що основа найпопулярнішого методу для виділення металогенічних епох на давніх щитах – це ідея еволюції тектонічних структур земної кори. Її розробляла ціла плеяда дослідників, починаючи від В.В.Бєлоусова, якого слід вважати фундатором цього напрямку, а також Є.В.Павловського, М.Є.Маркова, О.В.Пейве, Г.Штилле, В.Ю.Хаїна та інших. Ці дослідники розробили модель розвитку земної кори в докембрії, виходячи, головним чином, з геосинклінальних уявлень. Якщо не враховувати деталей, то в цілому всі вони сходяться на виділенні в докембрії трьох крупних металогенічних епох: архейської (3,5-2,7 млрд років), ранньопротерозойської, (2,7-1,9 млрд років), пізньопротерозойської (1,9-1,6 млрд років). В.І.Смирнов розвиває цю схему і виділяє докембрійські металогенічні етапи. Найдавніший гренландський етап збігається з місячним періодом геологічного розвитку (5,0-3,8 млрд років) й не несе металогенічного навантаження. Протягом наступного кольського етапу (3,8-2,8 млрд років) відбувається формування зеленокам'яних поясів і граніто-гнейсових куполів з утворенням відповідних типів родовищ. За біломорського етапу (2,8-2,3 млрд років) починають уворюватись протогеосинкліналі і для цього етапу характерними є родовища як платформ, так і геосинкліналей. Для карельського етапу (2,3-1,8 млрд років) характерні рудні родовища геосинкліналей і платформ. Готський етап (1,8-1,5 млрд років) характеризується зниженою активністю розвитку земної кори і згасанням геосинклінального процесу, ендогенні родовища майже не утворюються. Геологічні утворення гренвільского етапу (1,5-1,0 млрд років) поширені мало. Байкальський етап (1,0-0,6 млрд років) відрізнявся зрілим геосинклінальним розвитком, причому частина геосинкліналей сформувалася протягом цього етапу, а частина перейшла до фанерозою.

Таким чином, В.І.Смирнов виділяє вже сім металогенічних етапів у геологічній історії докембрію. Слід зазначити, що терміни металогенічний етап і металогенічна епоха розуміються різними дослідниками неоднозначно. У даній роботі ми будемо приймати, що металогенічний етап входить до складу металогенічної епохи. Під металогенічною епохою ми розуміємо геологічний відтинок часу, протягом якого формуються асоціації рудоносних формацій, що відповідають певному тектоно-магматичному чи тектоно-метаморфічному циклові. При цьому початок циклу відзначено процесами седиментації й палеовулканізму, а завершення – магматизмом і метаморфізмом.

В дорифейській історії формування УЩ виділяється шість металогенічних епох, вікові рубежі яких, в цілому, співпадають із світовими (табл.1, 2).

У вивченні рудних (і нерудних) родовищ завжди виникають питання генезису і джерел рудної речовини (корисного компонента). Ці питання тісно пов'язані з часовими проблемами. Утворенню родовищ часто передує низка геолого-геохімічних подій, що призводять до концентрації рудного копонента. Це тісно пов'язано з поняттям геохімічних циклів, теоретично обгрунтованих В.І.Вернадським. Металогенічна епоха майже завжди має вужчі часові рамки ніж геохімічний цикл. Наприклад, формування родовищ заліза хемогенно-осадочно-метаморфогенного генезису (типу Кривого Рогу) відбувалося протягом ранньопротерозойської епохи (2,6-2,1 млрд років), що тривала всього 400 млн років.

Геохімічний же цикл, що призвів до утворення родовищ заліза, тривав 1,0 млрд років. Протягом першої стадії геохімічного циклу мав місце базальтоїдний магматизм (3,2 млрд років), під час другої - перерва і процеси вивітрювання (3,2-2,7 млрд років), третя стадія – хемогенно-осадочна (2,6-2,3 млрд років), четверта – метаморфізм (2,1 млрд років).

Подібна геохімічна циклічність встановлюється для урану, золота, марганцю та інших елементів.

2. МЕТАЛОГЕНІЧНІ ЕПОХИ Й ЕТАПИ В ДОКЕМБРІЇ УКРАЇНСЬКОГО ЩИТА

У процесі дослідження й опису докембрійських утворень Українського щита нами використовувався його поділ на шість крупних районів (мегаблоків): Північно-Західний, Дністрово-Бузький, Росинсько-Тикицький, Інгуло-Інгулецький, Середньопридніпровський і Приазовський. Нижче наводиться коротка характеристика кожного мегаблоку з точки зору виділення в них металогенічних епох, етапів, а також загальної рудоносності. Порівняння епох ендогенного рудоутворення в дорифейській геологічній історії формування земної кори в цілому й Українського щита зокрема наводиться у табл.1, 2. Забігаючи наперед можна сказати, щo всі мегаблоки мають високий рудний потенціал. Неясними залишаються тільки перспективи Росинсько-Тикицького району, що втім, ймовірно, обумовлено його недостатньою геологічною вивченістю, особливо на глибину.

У Північно-Західному мегаблоці можна виділити три металогенічних епохи. Ранньопротерозойська металогенічна епоха з віковими межами 2,6-2,1(2,08) млрд років. Протягом цієї епохи формувалися метаморфічні породи тетерівської серії та палеовулканогенної новоград-волинської товщі. Багатою рудоносністю ці породи не відрізняються. Виняток може скласти графіт з графітових гнейсів (Буртинський прояв). За останній час виявлено сульфідно-поліметалічний рудопрояв у кальцифірах кочерівської світи (Верівський рудопрояв, Новоград-Волинський блок).

Середньопротерозойська металогенічна епоха у районі, що описується, дуже різноманітна за металогенічним навантаженням і має часові рамки 2,1(2,08)-1,975 млрд років. Протягом цієї епохи формуються породи клесівської серії, гранітоїди бердичівського, житомирського й осницького комплексів, а також нікеленосні габроїдні інтрузії букинського комплексу. Можна виділити чотири металогенічних етапи: клесівський, букинський, житомирський і бердичівський. Слід зазначити, що тут в основу поділу покладено не віковий, а формаційний принцип. Справа у тому, що всі ці геологічні об'єкти утворилися приблизно в одному часовому інтервалі, але формувалися в різних умовах і відрізняються різною металогенічною характеристикою. Клесівському етапу відповідає формування порід однойменної світи й гранітоїдів осницького комплексу (2,02-1,99 млрд років). Інколи до цього ж комплексу відносять граніти малих інтрузій – типи мухаревський (флюоритвміщуючий) і новоград-волинський з віком 1,965 млрд років. Протягом букинського етапу (2,02-1,93 млрд років) формуються нікеленосні габроїдні інтрузії Букинського, Кам'янського, Прутівського й інших інтрузивних тіл. Житомирському (2,08-2,06 млрд років) й бердичівському (2,06 млрд років) етапам відповідають комплекси гранітоїдів загалом малоперспективні стосовно зруденіння. Хоча є родовища абразивного гранату в бердичівському граніті й рудопрояви монациту у житомирському.

Пізньопротерозойська металогенічна епоха з часовими рамками 1,8-1,385 млрд років включає два етапи: пугачівский (ранній) та овруцький (пізній). Протягом пугачівського етапу (1,8-1,745 млрд років) відбувалося формування складного Коростенського плутону. Виявлено чотири стадії становлення різних магматичних порід. Утворювались родовища коштовних каменів (камерні пегматити) і титану. У той час у крайових частинах масиву формувалися граніти й високотемпературні калієві метасоматити (берилієносні) Пержанської зони, вулканогенні породи Овруцько-Вільчанської западини.

У Росинсько-Тикицькому районі можна виділити три металогенічні епохи: пізньоархейську, ранньопротерозойську та середньо-протерозойську.

Протягом пізньоархейської металогенічної епохи (2,8-2,6 млрд років) формувались метаморфічні породи росинсько-тикицької серії, а також породи залізисто-крем'янистих вулканогенно-осадочних формацій (Володарські магнітні аномалії). Тоді ж формуються гранітоїди звенигородського комплексу.

У ранньопротерозойську металогенічну епоху (2,6-2,14 млрд років) на окремих ділянках утворюються малопотужні гнейси тетерівської серії, а середньопротерозойська металогенічна епоха (2,14-2,05 млрд років) характеризується формуванням гранітів уманського і ставищанського комплексів.

До цього часу в Росинсько-Тикицькому мегаблоці значних рудопроявів не знайдено (окрім заліза). Однак, пізньоархейська і особливо середньопротерозойська епохи на Українському щиті в цілому досить продуктивні, що дає підставу для продовження пошуків.

У Дністрово-Бузькому районі можна виділити три металогенічні епохи: пізньоархейську (3,15-2,83 млрд років), ранньопротерозойську (2,6-2,3 млрд років) та середньопротерозойську (2,05-1,97 млрд років).

Пізньоархейська металогенічна епоха представлена породами дністрово-бузької серії, гранітоїдами гайворонського комплексу, а також комплексом основних та ультраосновних порід. До складу дністрово-бузької серії входять різноманітні гнейси (біотит-піроксенові, амфіболіт-піроксенові, біотит-гранатові, двопіроксенові та ін.), піроксен-плагіоклазові кристалосланці, кальцифіри. Залягають ці породи у вигляді останців і ксенолітів серед чарнокітів та ендербітів гайсинського комплексу і гранітоїдів бердичівського комплексу. Всі вони зазнали досить високих стадій метаморфізму (амфіболітової та гранулітової) й не являються перспективними об'єктами для пошуків металічних корисних копалин.

У металогенічному відношенні найбільший інтерес становлять гіпербазитові масиви (інтрузії). З ними пов'язані рудопрояви і родовища хромітів. Спостерігається також підвищена фонова наявність нікелю, кобальту, ванадію. За останній час виявилася перспектива знахождення платиноїдів. Правда, на думку В.П.Бухарєва, невеликі розміри гіпербазитових масивів не дають сподівань щодо знаходження великих родовищ металургійних хромітів. Так, наприклад, хроміти Капітанівського родовища можуть використовуватись тільки в якості вогнетривкої сировини.

Ранньопротерозойська (2,6-2,3 млрд років) епоха представлена гранат-біотитовими, гранат-силіманіт-біотитовими, графітовими гнейсами, кальцифірами, кварцитами, інколи кристалосланцями бузької серії. Практичний інтерес становлять графітові гнейси: Заваллівське рудне поле приурочене до Хащувато-Заваллівської синклінальної структури північно-західного простягання. Графітові руди Заваллівського родовища представлені каолінітовими корами вивітрювання по графітових гнейсах.

Протягом середньопротерозойської металогенічної епохи (2,05-1,97 млрд років) утворювались граніти кіровоград-житомирського комплексу. З останніми пов'язане утворення жильної фації аплітів, апліт-пегматоїдних гранітів та високотемпературних метасоматитів. Формувалася ціла низка уранових та золотих родовищ калієвої формації, поєднаних у просторі, подібних за генезисом і таких, що відрізняються тільки за невеликим часовим розривом (Первомайське урановорудне і Савраньське золоторудне поля). В рамках цієї епохи виділяються два етапи: початковий (первомайський – 2,05-1,963 млрд років) і кінцевий (кіровоградський – 1,97-1,975 млрд років). Протягом початкового етапу утворюються родовища урану, кінцевого – родовища золота. Слід зазначити, що формування гранітів бердичівського комплексу ми також відносимо до середньопротерозойської епохи, до її початкового етапу.

Таким чином, утворення дністрово-бузької серії в археї зазнавали прогресивного високотемпературного метаморфізму; подібний режим зберігався і в нижньому протерозої. Однак, у середньому протерозої відбувається інтенсивна тектоно-магматична (метаморфічна?) активізація, інтенсивне утворення гранітів як автохтонних (бердичівські), так і алохтонних (кіровоградські), причому останні, як правило, збагачені калієм і з ними пов'язані процеси рудоутворення.

В Інгуло-Інгулецькому районі можна виділити три металогенічні епохи і п'ять етапів. Ранньопротерозойська металогенічна епоха з віковими рамками 2,6-2,1(2,065) млрд років. Протягом цієї епохи формувалися метаморфічні породи інгуло-інгулецької серії. Їм же відповідає й інгуло-інгулецький етап.

Середньопротерозойська металогенічна епоха характеризується широким розвитком істотно калієвих гранітів кіровоградського комплексу в часовому інтервалі 2,1(2,065) – 1,98(1,975) млрд років. Поділяється на два етапи: гранітоутворення (кіровоградський етап) 2,1(2,065) – 2,02 млрд років і жильний етап – 2,02-1,98(1,975) млрд років. З останнім етапом пов'язане золоте зруденіння (клинцівський тип).

Пізньопротерозойська металогенічна епоха має вікові рамки 1,81-1,72 млрд років і є найбагатшою в металогенічному відношенні як у районі, що описується, так і в докембрії України в цілому. Поділяється на два етапи: альбітитовий та анортозит-рапаківі-гранітний. Альбітитовий етап характеризується інтенсивними процесами лужного метасоматозу, що спричиняють утворення численних родовищ урану в часовому інтервалі 1,81-1,77 млрд років. З утворенням вторинних кварцитів пов'язана мінералізація золота.

Завершує розвиток Інгуло-Інгулецького мегаблока становлення магматичного масиву анортозит-рапаківі-гранітної формації Корсунь-Новомиргородського плутону з віковими рамками 1,75-1,72 млрд років. З ними пов'язані родовища титану, є перспективи знаходження родовищ коштовних каменів.

У Середньопридніпровському мегаблоці широко представлені різноманітні рудні формації докембрію. На УЩ це один з найбагатших районів за запасами (й видобутком) корисних копалин. Відомі родовища заліза, урану, золота, тальк-магнезитів, а також численні прояви нікелю, кобальту, хрому, ванадію, молібдену, скандію, германію, барію, стронцію та інших. Зараз особливого значення набули пошуки й розвідка родовищ золота в зеленокам'яних структурах.

Територія Середньопридніпровського району обмежена із заходу Криворізько-Кременчуцьким та зі сходу Оріхово-Павлоградським глибинними розломами. Тут можна впевнено виділити п'ять металогенічних епох. Протягом ранньоархейської металогенічної епохи (3,65-3,4 млрд років) формувалися породи аульської серії, представлені амфіболітами, гнейсами та основними кристалосланцями, що залягають у вигляді ксенолітів та останців у плагіогранітах дніпропетровського комплексу. В цілому товщі аульської світи інтенсивно метаморфізовані, гранітизовані і пряме визначення ізотопного віку неможливе. У цьому регіоні на аульському етапі рудні родовища не виявлені.

Протягом середньоархейської металогенічної епохи формуються геологічні утворення конкської світи конксько-верхівцівської серії. Вони представлені осадочними утвореннями, що зазнали метаморфізму зеленосланцевої фації і сформувалися близько 3,15 млрд років (їм відповідає конкський етап). В цей час утворюються породи залізисто-крем'янисто-метабазитової формації, з якими пов'язані значні (порівняно з ранньоархейськими) родовища заліза. Найбільше – Чортомлицьке, де залізисті кварцити досягають 300 м потужності і прогнозні запаси складають 1 млрд т. Останнім часом з утвореннями середньоархейської епохи пов'язують початок формування золотих родовищ зеленокам'яних областей, зокрема нагромадження золото-сульфідно-залізистих руд (Балка Широка). Товщі конкської світи прориваються (і заміщуються) плагіогранітами дніпропетровського комплексу, ізотопний вік яких близький до 3,0 млрд років.

Протягом пізньоархейської металогенічної епохи формуються метаморфічні породи білозерської і теплівської світ, а також гранітоїди сурсько-токівського комплексу. Вікові межі: нижня 3,0 млрд років, визначена за цирконами з вулканітів білозерської світи, і верхня – 2,7 млрд років, обмежується утворенням істотно калієвих гранітів токівського масиву та мокромосковського комплексу. Протягом цієї епохи відбувалося нагромадження золото-поліметалічних руд у Чортомлицькій структурі. У цей же час утворювались породи східно-аннівської залізисто-крем'янистої формації.

Ранньопротерозойська епоха (2,6(2,30)-2,1 млрд років) відзначена утворенням Криворізько-Кременчуцької структури, формуванням товщ саксаганської серії. Породи Криворізької залізисто-крем'янистої формації на УЩ поширені локально, але, тим не менше, з ними пов'язані основні родовища заліза в Україні.

Заключна середньопротерозойська металогенічна епоха знаменна утворенням жильних порід кіровоградського комплексу – пегматитів, пегматоїдних гранітів (ранній етап) і формуванням натрієвих ураноносних метасоматитів (пізній етап). З останнім пов'язане рудонагромадження (окрім урану) скандію, ітрію, ітербію, барію, стронцію тощо.

Виявлення утворень цієї епохи в Середньопридніпровському блоці має своєрідну особливість – всі породи і родовища локалізовані в межах вузької Криворізько-Кременчуцької структури. У цей же час в інших мегаблоках аналогічні за часом утворення мають широке розповсюдження по площі.

Найдавніша ранньоархейська (3,65-3,4 млрд років) металогенічна епоха Приазовського мегаблоку представлена породами ультрабазит-, базит-тоналітової асоціації новопавлівського комплексу та вміщуючими їх породами (біотитові, гранат-біотитові, силіманітові, піроксенові, амфіболові гнейси й мігматити) західної приазовської серії, котрі широко розповсюджені на всьому мегаблоці. Утворення середньоархейської МЕ представлені тільки плагіогранітоїдами шевченківського комплексу (3,317 млрд років) та залізисто-метабазитовими формаціями косивцівської товщі (3,323 млрд років).

Протягом пізньоархейської металогенічної епохи (3,095-2,69 млрд років) утворювались породи гуляйпільської світи (метадацит, метаандезит) і токмацького комплексу (ендербіти).

До нижньопротерозойської металогенічної епохи (2,6-2,14 млрд років) можна віднести утворення центральноприазовської серії (гнейси різноманітного складу, кристалічні сланці, амфіболіти, карбонатні породи, кварцити) та породи токмацького комплексу (чарнокіти – 2,16 млрд років).

Породи приазовського комплексу, представлені хлібодарівськими чарнокітами, дмитріївськими гранітами й альбітитами, анадольськими й хлібодарівськими гранітами, утворювались протягом середньопротеро-зойської металогенічної епохи (2,09-1,936 млрд років). Тут чітко виділяються два металогенічних етапи – ранній гранітоїдний (2,029-2,090 млрд років) і пізній альбітитовий (1,936 млрд років). До раннього етапу, ймовірно, відносяться й утворення карбонатитів чернігівського комплексу лужно-ультраосновної формації.

Завершальна верхньопротерозойська (1,8-1,79 млрд років) епоха має незначну тривалість, але особливо багата різноманітністю порід і рудної мінералізації. Вона представлена гранітами кам'яномогильського комплексу, габроїдами, гранодіоритами й монцонітами південно-кальчицького комплексу, лужними породами Октябрьського масиву.

3. РУДНА СПЕЦІАЛІЗАЦІЯ ДОКЕМБРІЙСЬКИХ МЕТАЛОГЕНІЧНИХ ЕПОХ ТА ЕТАПІВ У ГЕОЛОГІЧНІЙ ІСТОРІЇ УКРАЇНИ

При вивченні еволюції рудоутворення в геологічній історії Землі спостерігається тісний зв'язок між металогенічною спеціалізацією певних геологічних формацій та їх стратиграфічним положенням. Так, наприклад, родовища міді, олова, вольфраму, свинцю, цинку, ртуті, сурми мало характерні для докембрійських утворень. В той же час основні промислові родовища урану та заліза пов'язані з протерозойським часом, а золота – з верхньоархейським. Отже, визначення металогенічної епохи, виникнення рудної формації має велике значення для загальної оцінки перспектив пошуку родовищ певних корисних копалин. У таблиці 6 наведено розподіл родовищ основних корисних копалин УЩ, з якої видно нерівномірність рудоутворення в різних МЕ. Так, родовища заліза формуються впродовж майже всього дорифейського часу (крім пізньопротерозойської МЕ), досягаючи максимального розвитку у ранньопротерозойську МЕ. Родовища урану утворюються тільки в середньопротерозойську МЕ, хоча вже у ранньопротерозойську з'являються окремі рудопрояви.

Родовища золота формуються на двох вікових рівнях – верхньоархейська та середньопротерозойська металогенічні епохи. Крім того, у верхньопротерозойську МЕ утворюються родовища хрому та рудопрояви нікеля й молібдена.

Для ранньопротерозойської МЕ, крім родовищ золота, характерні також родовища молібдену та графіту. У середньопротерозойську МЕ утворюються промислові родовища урану, золота, рідкісних металів (Sc, Y, TR). Є рудопрояви молібдену та нікелю. Для пізньопротерозойської МЕ характерні родовища, що пов'язані з формуванням комплексів гранітів рапаківі. Це родовища титану, берилію, коштовного каміння та рудопрояви молібдену й графіту.

Отже, ми спостерігаємо, що є родовища елементів, які формувалися на двох (U, Ni, графіт), трьох ( Au), п'ятьох (Fe) вікових рівнях, а іноді тільки на одному (Ti, Be, Pb, коштовне каміння). Є також комплексні родовища, наприклад, германій пов'язаний із залізистими кварцитами, а скандій, ітрій, рідкісні землі – з ураноносними натровими метасоматитами. Нижче наводиться характеристика окремих металогенічних епох.

Ранньоархейська металогенічна епоха (3,8-3,4 млрд років) відповідає початковим стадіям кольського (він же саамський, трансваальський) (3,8-2,8 млрд років) етапу (за В.І.Смирновим). Геологічні утворення цієї МЕ розвинуті на УЩ у Середньопридніпровському мегаблоці, що відповідає грануліто-гнейсовій (аульська серія) асоціації та в Приазовськім мегаблоці – тоналіт-трондьємітовій асоціації (новопавлівський комплекс).

На УЩ є незначні родовища та рудопрояви заліза в залізисто-крем'янисто-евлізитовій формації новопавлівського комплексу. В Приазовському мегаблоці виділяється Оріхово-Павлоградська група залізистих родовищ: Павлоградське, Єлізавето-Троїцьке, Преображенське та ін. Усі вони не мають великого промислового значення.

Формації середньоархейської металогенічної епохи (3,4-3,1 млрд років) на УЩ виявлені локально. Утворення цього віку трапляються у Середньопридніпровському, Приазовському і, можливо, Дністрово-Бузькому мегаблоках. Протягом цієї епохи формуються дрібні родовища залізистих кварцитів у Середньопридніпровському регіоні (конкський етап, 3,15 млрд років) в областях поширення зеленокам'яних поясів. У цей же час виникають передумови утворення поліхронних родовищ золота (початок геохімічного циклу золотонагромадження).

Утворення пізньоархейської (3,1-2,6 млрд років) металогенічної епохи дуже розповсюджені на УЩ. З ними пов'язані численні родовища і рудопрояви заліза, котрі формувалися протягом кількох етапів. Це білозерський (3,0-2,98 млрд років) та східно-аннівський (2,6 млрд років) металогенічні етапи у Середньопридніпровському мегаблоці та гуляйпільський етап (2,85 млрд років) у Приазовському мегаблоці. Крім того, відбувається інтенсивне утворення золоторудних родовищ у граніт-зеленокам'яних областях. У Дністрово-Бузькому мегаблоці формуються гіпербазитові інтрузії, з якими пов'язується хромітове зруденіння.

Протягом ранньопротерозойської металогенічної епохи (2,6-2,1 млрд років) найбільше поширені процеси седиментації, меншою мірою вулканічні і майже відсутні інтрузивні. Завершується епоха потужним процесом метаморфізму, що спричинив утворення різноманітних гнейсів, кристалосланців, мігматитів, а також деяких родовищ (наприклад, графітових, залізистих). Не виключено, що метаморфізм міг призвести й до зникнення окремих родовищ (наприклад, золота й урану в районі Криворізько-Кременчуцької зони). Рудна спеціалізація цієї металогенічної епохи має локальний характер. На протязі криворізького етапу утворюються родовища залізисто-крем'янистої формації Кривого Рогу, з якими пов'язані основні запаси заліза в Україні. У конгломератах скелеватської світи виявляються окремі точки уранової та золотої мінералізації.

Утворення середньопротерозойської металогенічної епохи (2,1-1,8 млрд років) широко розповсюджені у всіх регіонах УЩ. Вони представлені різноманітними гранітоїдами, основними породами, вулканітами. Проявляється інтенсивний метасоматоз. Ця металогенічна епоха відповідає карельському етапу, за В.І.Смирновим, котрий уперше відзначив його високу рудну продуктивність на всіх щитах світу.

На УЩ формується ціла низка родовищ і родопроявів. У Північно-Західному регіоні це сульфідно-поліметалічні руди (Верівський рудопрояв), габроїди й ультрамафіти нікеленосної формації. У Дністрово-Бузькому районі виникають золоторудні й уранові родовища, пов'язані з калієвими апліт-пегматоїдними гранітами та метасоматитами (первомайський етап). В Інгуло-Інгулецькому мегаблоці формуються золоторудні родовища клинцівського типу (кіровоградський етап, жильна стадія), а на межі середньопротерозойської й пізньопротерозойської епох розпочинається утворення ураноносних альбітитів.

В регіоні Середньопридніпровського блоку (Жовторіченська структура) поширені утворення жильної стадії кіровоградського етапу. Це істотно калієві пегматоїдні граніти часто з рідкіснометальною спеціалізацією. Вони, до певної міри, попереджують процеси альбітизації.

Гранітоїди кіровоградського етапу поширені і в Приазовському регіоні, де також проявився натрієвий метасоматоз, що спричинив утворення альбітитів (1,936 млрд років), котрі мають торієву спеціалізацію.

Дорифейська геологічна історія розвитку УЩ завершується пізньопротерозойською металогенічною епохою (1,8-1,6 млрд років). Вона ознаменована двома потужними геологічними процесами, котрі обумовили утворення численних родовищ. Інтенсивний перебіг натрієвого метасоматозу спричинив формування ураноносних альбітитів і передував становленню Коростенського та Корсунь-Новомиргородського плутонів. Ураноносні альбітити містять ряд уранових родовищ в Інгуло-Інгулецькому регіоні та Криворізько-Кременчуцькій зоні. При цьому альбітити можуть бути апогранітовими, апогнейсовими, апосланцевими і ін. По залізистих кварцитах утворюються егіриніти. У Північно-Західному мегаблоці альбітити також є досить поширеними, але уранова мінералізація прямо засвідчує первинне уранове “зараження” вміщуючого субстрату, необхідне для утворення родовищ.

З анортозитами Коростенського й Корсунь-Новомиргородського плутонів асоціюють численні родовища титану. До того ж, за умов подальшого вивітрювання й розмивання, вони стають вихідним матеріалом для формування осадочних родовищ титану, котрі і є зараз основним промисловим типом в Україні.

Відома також золота мінералізація у кварцових порфірах (вільчанська товща).

Спостерігається певна закономірність у виникненні та розміщенні рідкіснометального зруденіння на УЩ. Ранньоархейська та середньоархейська металогенічні епохи є малоперспективними для утворення рідкіснометального зруденіння. Зустрічаються незначні рідкісноземельні рудопрояви, що пов'язані з монацитовміщуючими гранітами (Дністрово-Бузький мегаблок) та ортитовими метасоматитами (Середньопридніпровський мегаблок). Винятком є молібденова мінералізація (3,1 млрд років) в асоціації із золотом (Сергіївське родовище золота).

Пізньоархейській металогенічній епосі відповідає два етапи: ранній – конксько-верхівцівський, та пізній - токівський. З токівським етапом пов'язані гранітні масиви (демуринського та токівського типів, 2,85-2,7 млрд років), які супроводжуються рідкіснометальним зруденінням (TR, Mo, Th). Конкський етап характеризується рідкіснометальною спеціалізацією (Mo, Pb, Bi) вулканогенно-осадочних порід зеленокам'яних структур Середньопридніпровського та Приазовського блоків.

Ранньопротерозойська епоха бідна на рідкіснометальне зруденіння. Спостерігається підвищений вміст германію в деяких залізистих кварцитах (Правобережний район). У цьому ж регіоні зустрічається вольфрамітова та шеєлітова мінералізація, що розвивається у тектонічних зонах за кристалосланцями і гнейсами та супроводжується підвищеним вмістом Mo, Cu, Nb, Co, Bi. Для середньопротерозойської епохи характерним є формування численних рідкіснометальних та рідкісноземельних родовищ, пов'язаних з початковими та кінцевими етапами розвитку рухливих зон. В цій епосі можна виділити два етапи – ранній (первомайський) і пізній (кіровоградський). З першим пов'язане формування калієвих пегматитів та метасоматитів, що мають підвищений вміст La, TR, Bi, Tl, Th. Кіровоградський етап характеризується широким розвитком лужного (натрієвого) метасоматозу, що супроводжується привнесенням Y, La, Th, Sc іноді Nb і Ta, а також Sr і V. Рудних концентрацій ці елементи досягають на родовищах залізисто-уранової формації (Жовторіченське родовище). З пегматитами цього етапу майже завжди пов'язані підвищені концентрації літію. Найбільш перспективним є петаліт-сподуменові пегматити, де крім літію присутні Nb, Ta, Cs. Це, перш за все, родовища північно-західного обрамлення Корсунь-Новомиргородського плутону.

У пізньопротерозойську епоху утворювались породи Коростенського та Корсунь-Новомиргородського плутонів, масиви лужних та нефелінових сієнітів, з якими асоціюють комплексні рідкіснометальні родовища. З лужними породами пов'язані цирконій-рідкісноземельні (лужні сієніти), цирконій-танталові (нефелінові сієніти) та фосфор-рідкісноземельно-рідкіснометальні (карбонатити) руди, що поширені переважно у Приазовському мегаблоці.

В зонах тектоно-метасоматичної активізації утворюються рідкіснометальні родовища, приурочені до метасоматитів (лужних грейзенів та ін.). Наприклад, Пержанське родовище берилію сформувалось у результаті процесу високотемпературного калієвого метасоматозу і має підвищений вміст Nb, Ta, Sr, TR.

4. РОЗВИТОК МЕТАЛОГЕНІЧНИХ ЕПОХ НА ПРИКЛАДАХ

ВИНИКНЕННЯ РОДОВИЩ КОРИСНИХ КОПАЛИН

ДОКЕМБРІЮ

Уран. У геологічній історії докембрійського розвитку УЩ мали місце дві металогенічні епохи і три етапи, сприятливі для нагромадження урану й утворення родовищ (табл. 3).

Найдавніші рудопрояви урану на УЩ знаходяться в конгломератах нижньої (скелеватської) світи криворізької серії. За геологічною будовою і речовинним складом (якщо не брати до уваги набагато вищий ступінь метаморфізму) вони подібні до родовищ золото-ураноносних конгломератів Вітватерсранду та Блайнд-Рівер. У межах Криворізько-Кременчуцької зони розташовуються Миколо-Козельський, Інгулецький, Рахманівський, Югоківський та Червоноармійський рудопрояви. Вміст урану переважно в цементі конгломератів не перевищує сотих часток відсотка. Прояви сформувалися в час криворізького етапу (2,3-2,1 млрд років).

Існує кілька гіпотез походження родовищ цього типу. На думку автора, найбільш вірогідною є метаморфогенна гіпотеза. Ймовірно, що зруденіння мало у первинному вигляді розсипний характер. Ще О.І.Тугаринов вказував на такі породи, як на можливе джерело урану молодших родовищ альбітитової формації.

Середньопротерозойська, найпродуктивніша, епоха (вік 2,1-1,8 млрд років) складається з двох етапів рудоутворення: раннього (первомайського) – вік 2,0+0,05 млрд років і пізнього (кіровоградського) – вік 1,81-1,78 млрд років.

У час первомайського етапу утворилися апліт-пегматоїдні граніти, істотно калієві пегматити і високотемпературні калієві метасоматити Побузького урановорудного району (Дністрово-Бузький мегаблок). З ними пов'язані Лозоватське, Південне і Калинівське родовища калій-уранової формації. Ізотопний вік порід визначений за уранінітом (уран-свинцевий метод) та біотитом (калій-аргоновий метод) і складає 2,0+0,05 млрд років.

Найпродуктивнішим, стосовно нагромадження урану, був кіровоградський етап (вік 1,810-1,785 млрд років), за якого сформувалися ураноносні натрієві метасоматити. Власне процес утворення рудних альбітитів і є реперним для верхньої межі середньопротерозойської епохи на Українському щиті.

Ураноносні натрієві метасоматити широко розповсюджені у Криворізько-Кременчуцькій зоні, Інгуло-Інгулецькому та Північно-Західному мегаблоках.

Жовторіченське та Первомайське родовища, котрі входять до складу Північно-Криворізької урановорудної зони, становлять собою найяскравіший вияв високотемпературного натрієвого метасоматозу, що розвивається за породами залізисто-крем'янистої формації.

В Інгуло-Інгулецькому мегаблоці значним поширенням користуються ураноносні родовища і прояви, які складають основу урановорудної бази України. Вони контролюються