Размещено на http://www.allbest.ru/

Національна академія наук України та міністерство України з питань надзвичайних ситуацій та у справах захисту населення від наслідків чорнобильської катастрофи

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата геологічних наук

04.00.11 - геологія металевих і неметалевих корисних копалин

Систематика та металогенічна роль базитових дайок волинського блоку українського щита

Шмельов Євген Геннадійович

Київ -2001

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Інституті геохімії навколишнього середовища НАН України та Міністерства надзвичайних ситуацій України.

Науковий керівник: Доктор геолого-мінералогічних наук Комаров Олександр Миколайович дайковий парагенетичний металевий

Офіційни опоненті: Доктор геолого-мінералогічних наук, доцент Бобров Олександр Борисович Український державний геолого-розвідувальний інститут, завідувач відділу, член спецради Д26.192.02. Кандідат геолого-мінералогічних наук, доцент Зінченко Олег Володимирович Київський національний университет ім. Т.Г. Шевченка, завідуючий кафедрою

Провідна установа: Інститут геохімії, мінералогії та рудоутворення НАН України, м. Київ.

Захист відбудеться “25” грудня 2001 р. о 10 год на засіданні спеціалізованої вченої ради

Д 26.192.02 в Інституті геохімії навколишнього середовища НАН України та МНС України за адресою 03680 м. Київ, пр. Палладіна, 34а

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

Автореферат розісланий “_22_” листопада 2001 р

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради, Занкевич Б.О. доктор геолого-мінералогічних наук

Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. У північно-західній частині Українського щита (УЩ) розповсюджені дайкові породи, які є основними за складом. Донедавна металогенічній ролі дайок приділялося недостатньо уваги. Цікавість до цього питання відродилася після виявлення в дайкових тілах рудопроявів кольорових і благородних металів (титану, фосфору, міді, нікелю, платиноїдів та ін.), а також у зв'язку з одержанням перших даних про структурний контроль дайковими поясами родовищ корисних копалин гідротермально-метасоматичного генезису (рідкісні та благородні метали, уран). Однак до цього часу спеціальні комплексні дослідження металоносності дайок регіону та їх рудоконтролюючої ролі не проводилися. Таким чином, об'єктивна необхідність узагальнення наявних і одержання нових даних по металоносності дайок регіону назрівала здавна, саме це і обумовлює актуальність цієї роботи.

Мета і завдання дослідження. Одержати обґрунтування перспективності на металеві корисні копалини дайкових комплексів, що є основними за складом, з огляду як на рудоконтролюючу, так і рудоконцентруючу роль останніх. Для досягнення цієї мети вирішувалися наступні головні завдання:

1. Уточнити формаційну приналежність дайок і систематизувати дайкові комплекси за сукупністю провідних характеристик на основі регіонального узагальнення численних виробничо-геологічних і опублікованих матеріалів разом з авторськими даними з речовинного складу і структурно-геологічній позиції дайок.

2. Провести системне дослідження (геології, речовинного складу, структурно-тектонофізичної позиції, як факторів металоносності) дайкових комплексів із залученням до традиційних геологічних, петрологічних - також і сучасних методів математичної статистики, теорії катастроф і структурно-парагенетичного аналізу.

Наукова новизна отриманих результатів.

1. Вперше при вивченні геолого-структурного положення дайок регіону були отримані методами структурно-парагенетичного аналізу результати, які виявили закономірності просторового розміщення дайок стосовно регіональних розломів.

2. Вперше запропонована уточнена класифікація дайкових комплексів регіону, що враховує не тільки вік та комплексні характеристики речовинного складу дайок, але і їх структурно-тектонічну позицію.

3. Вперше, з позицій теорії полігенного зв'язку магматизму та зруденіння, дано системне обґрунтування перспективності дайкових комплексів північно-західної частини Українського щита на металеві корисні копалини.

Практичне значення отриманих результатів. Результати проведених нами геохімічних, петрологічних, структурно-парагенетичних, мінералогічних досліджень дозволили додатково обґрунтувати і уточнити основні геохімічні і структурно-геологічні локальні фактори, що впливають на син- та епігенетичну мінералізацію дайок регіону. На основі уточнення факторів пропонуються відповідні додаткові критерії, для виділення перспективних ділянок при пошуково-оціночних роботах на сингенетичне зруденіння в дайках, а також при пошукових роботах на гідротермально-метасоматичне комплексне зруденіння: радіоактивні (уран), благородні (золото) метали.

Особистий внесок здобувача. Дослідження виконані автором за період навчання в аспірантурі і під час роботи в ДНЦ РНС НАН України (раніше ВМ ІГФМ АН України) у 1988-2000 р. Для уточнення систематики дайок, як геологічних комплексів Волинського блоку, вперше нами були використані принципи і методи структурно-парагенетичного аналізу, а також адаптовані математичні методи до аналізу даних речовинного складу. Прі написанні роботи були використані польові материали, які зібрані автором, та за його участью; зокрема 74 зразки із відслонень та керну свердловин, які зібрані автором. Усього при написанні роботи були використані описи 110 прозорих шліфів, результати близько 250 хімічних, більш 600 спектральних і 70 мінералогічних аналізів порід. Було зроблено більш 1000 вимірів напрямків простягання і довжин дайок і лінійних тіл лужних метасоматитів по геологічних картах різного масштабу (1:50000 - 1:500000). Ці виміри використані за методами структурно-парагенетичного аналізу.

Апробація роботи. Основні результати дисертаційної роботи були представлені на 14-й конференції молодих науковців з геології та геофізики Східного Сибіру (Іркутськ, 1990), на конференції молодих вчених “Геолого-геофизические, минералого-геохимические исследования с целью повышения эффективности геолого-разведочных работ и обогащения минерального сырья” (Москва, 1991), на Міжвідомчій нараді “Геологія і магматизм докембрія Українського щита” (Київ, 2000), а також доповідалися на семінарах відділу геохімії урану та супутніх елементів ДНЦ РНС НАН України.

Публікації. За темою дисертації опубліковано 6 робіт, 3 з яких - у провідних спеціалізованих журналах.

Структура й обсяг роботи . Дисертаційна робота складається із вступу, чотирьох розділів і висновків загальним обсягом 111 сторінок тексту. Дисертація містить 19 таблиць, 26 рисунків і перелік літератури з 115 назв.

Автор висловлює глибоку вдячність науковому керівнику доктору геол.-мін. наук О.М. Комарову, а також щиро дякує за консультації, обговорення результатів і люб'язно надані матеріали докторів геол.-мін. наук В.П. Бухарєва, С.О. Галія, Б.О. Занкевича, кандидатів геол.-мін. наук К.В. Когута, Н.М. Костенко, К.Г. Сущук.

Зміст роботи

Геологія дайкових комплексів

Волинський блок займає північно-західну частину УЩ. Це протоплатформений блок, що характеризується підвищеною потужністю земної кори, інтенсивним метаморфізмом гранулітової фації, наявністю специфічних магматичних формацій: калієвих гранітів, анортозитів і гранітів рапаківі, малих лужних гранітних інтрузій і дайковим магматизмом. Класифікації базитових дайок наведені у ряді робіт (Бухарєв, 1992; Галецький та ін., 1991; Зінченко та ін., 1986; Костенко та ін., 1990).

Мідно-нікелева мінералізація дайкоподібних мафітових інтрузій була відома досить давно (Поліванчук та ін., 1976). Проте, Волинський блок традиційно розглядався як титаноносна провінція (Чернишов та ін., 1989), поки не були виявлені декілька ультрамафіт-мафітовіх масивив із сульфідною мідно-нікелевою мінералізацією, що досягає в деяких випадках промислових масштабів (Галій та ін., 1989).Структурно-геологічне положення дайок, приуроченість їх до тих чи інших ділянок розломних зон, структурний контроль дайками рудної мінералізації були найменш вивчені в регіоні. Найбільш систематично ці питання були досліджені автором (Занкевич, Шмельов, 1993; Шмельов, Занкевич, 1994).

Наші комплексні дослідження дозволили зняти низку протиріч, що мали місце у попередніх класифікаціях дайок, уточнити й обґрунтувати для базитових дайок північно-західної частини УЩ виділення п'яти різновікових комплексів порід, які віднесені до трьох відомих формаційних типів: сублужних діабазів і лампрофірів, толеїтових базальтів і сублужних олівінових габро-долеритів. Перші дві формації відповідають однойменним комплексам, а остання підрозділяється на три різновікових комплекси: коростенський, післякоростенський і післяовруцький (Шмельов, 2000).

Комплекс сублужних діабазів і лампрофірів Волинського блоку є найбільш давнім у регіоні. Дайки комплексу розвинуті в обрамленні Коростенського плутону, у межах Осницького і Новоград-Волинського блоків. Породи представлені діабазами, діабазовими порфіритами, лампрофірами і діоритовими порфіритами. Багато тіл дайок метаморфізовані в хлорит-епідотовій фації, гранітизовані, змінені метасоматичними процесами. Дайки є січними до гранітів кіровоградсько-житомирського комплексу (2080 млн. років), та “зрізуються” породами коростенського комплексу (близько 1800 млн. років). Досить складні часови взаємини їх з лужними метасоматитами і малими гранітними інтрузіями (1965 млн. років).

Комплекс толеїтових базальтоїдів утворюють дайкові тіла великих зон ПС, ПЗ та субширотного простягання: Горинської, Жерновсько-Віленської, Городницької, Томашгородської і Каменської. Дайки цього типу часто мають дуже значні розміри. Вони розсікають всі інтрузивні утворення кіровоградсько-житомирського й осницького комплексів, але не зустрічаються в породах Коростенського плутона. Це типові континентальні толеїтові базальти, що були інтрудовані на платформеній стадії розвитку щита. Деякі автори (Костенко, 1991; Костенко та ін., 1990) більшість тіл толеїтових долеритів і габро-долеритів відносять до комплексу нікеленосних габроїдних інтрузій, що сформувалися на віковій межі 2000-1950 млн. років (вік Прутовського тіла 1990 млн. років).

Дайки сублужних олівінових долеритів і габро-долеритів поширені в східній частині Волинського блоку, у межах Коростенського плутона та його обрамлення; серед найбільших тіл цього типу відомі Рудня-Базарська, Звіздаль-Залеська і Білокоровицька дайки. Серед порід формації виділяються дві групи дайок: основного (долерити, габро-долерити, габро-норіти, плагіоклазові порфірити і трахібазальти) і кислого складу (граніт-порфіри і кварцові порфіри). Дайки цього формаційного типу або генетично пов'язують з породами Коростенського плутона (Личак, 1983), або виділяють із складу останнього у якості автономного дайково-ефузивного комплексу (Бухарєв, 1992). Узагальнення чисельних геологічних матеріалів і геохронологічних даних дозволяє вважати, що формування дайок відбувалося в три етапи: у інтервалі між утворенням анортозитів і гранітоїдів коростенського комплексу (1800-1750 млн. років); після гранітів рапаківі, але перед відкладанням порід овруцької серії (1750-1650млн. років), у післяовруцький час (абсолютний вік дайок 1230-1200 млн. років).

Речовинний склад базитових дайок

Дайки сублужної діабаз-лампрофірової формації, за геохімічними даними є сублужними континентальними толеїтами калієво-натрової серії (Бухарєв 1992). Найбільш ймовірним аналогом досліджуваних дайок є габро-діабазова формація, прояви якої характерні для різних геотектонічних умов і стадій розвитку докембрійських складчастих областей (Магматические горные породы, 1987).

Дайки толеїт-базальтової формації зпівставляються з толеїтовими базальтами натрової серії, які складають трапові формації давніх платформ (Бухарєв 1992; Костенко та ін., 1990; Котвицький, Павлов, 1978). Для порід характерна низька лужність (при істотному перевищенні вмісту натрію над калієм) і підвищена магнезіальність. Значні варіації вмісту нікелю і міді, а також заліза, титану, фосфору обумовлені процесами магматичної диференціації порід і частково эпігенетичними процесами.

Для дайок сублужної олівін-базальтової формації характерні підвищений вміст заліза, титану, фосфору, та дефіцит магнію, нікелю і хрому. Усі три виділених (див. розділ 1) комплекси можна віднести, за петро- і геохімічними даними, до сублужної олівін-базальтової формації.

Незважаючи на достатньо поширене традиційне використання різних петро- і геохімічних показників і коефіцієнтів (Зінченко та ін., 1986; Костенко та ін., 1990; Лабузний та ін., 1977) , у певних випадках для детермінації складу дайок різних комплексів та виявлення найбільш суттєвих геохімічних процесів і інтегральних факторів, які впливають на варіабельність концентрацій хімічних елементів, доцільно використовувати методи багатовимірного статистичного аналізу.

Дайки Волинського блоку систематизувалися нами методом головних компонент (Іберла, 1980), що раніше для цих цілей не застосовувався. Окремо аналізувалися петро- і геохімічні характеристики дайкових порід. Контроль отриманих результатів за необхідністю здійснювався за даними шліфів.

Факторні діаграми петрохімічного складу порід відображують як типові глобальні процеси еволюції магматичних розплавів, так і специфічні особливості, які притаманні дайкам регіону. Розподіл та поведінка петрогенних елементів у породах найбільш визначаються першими 4 головними компонентами.

Головна компонента F1 фіксує розподіл окислів на дві групи: мафічну (CaО, MgО, MnО, FeО, Fe2O3, TiО2) і сіалічну (SiО2, Al2O3, Na2O і K2O), що відображує еволюцію магматичних розплавів від основного до кислого складу. Така диференціація виявлена у дайках сублужних діабазів і лампрофірів, серед яких є і діабазові, і діоритові порфірити. Головна компонента F2 розподіляє елементи за їх спорідненістю до кремнезему, згідно О.О. Маракушеву (1987), на петрогенні окисли (SiО2, Al2О3, МgO і CaО), які більш спроможні входити до кристалічної структури силікатних мінералів, і рудогенні (FeО, MnО, Fe2O3, TiО2 і P2O5), що більш споріднені із кварцом. Найбільш багаті рудогенними компонентами розплави, яки підкоряються феннеровському тренду диференціації. Головна компонента F3 визначає поведінку заліза в різних окислювально-відновних умовах, що відображується антагонизмом між його двох- і тривалентними окислами. Головна компонента F4 фіксує переважну тенденцію еволюції магматичного розплаву, що полягає або у фракціонуванні клинопіроксену (переважно титанавгіту) і амфіболу та у відповідному збільшенні концентрацій FeО і TiО2, або у фракціонуванні плагіоклазу (CaО, Na2O і Al2O3), олівіну (МgO), рудних мінералів заліза (Fe2O3) і апатиту (Р2О5). Перший тип еволюції веде до утворення ферродолеритів і лампрофірів, а другий - троктолітів.

Аналіз двомірних проекцій головних компонент показує, що базитові дайки регіону можуть бути типізовані компонентами F1, F2, F3. На діаграмі F1-F2 добре відокремлюється поле толеїтових долеритів, що відносяться до найбільш основних і найменш лужних відмін порід. Поля дайок інших комплексів концентруються в області підвищеної лужності. Дайки сублужних олівінових базальтів є більш лужними щодо давніх діабазів і лампрофірів; серед перших найбільш титанистими та недосиченими кремнеземом є породи післяовруцького віку (за цією ознакою вони найближчі до базальтів овруцької серії).

Ефективний розподіл двох останніх типів можливий також із врахування головної компоненти F3, що відображує ступінь окислення заліза. Сублужні діабази і лампрофіри при цьому завжди виявляються найбільш окисленими.

Застосування методу головних компонент при аналізі дайок за сукупністю малих елементів показує, що для типізації достатньо використовувати перші дві головні компоненти (F1 і F2), які пояснюють 70% сумарної дисперсії змінних. За допомогою головної компоненті F1 фіксуються дві парагенетичні групи елементів, котрі є полярними за геохімічною поведінкою. До першої з них відносяться елементи, які утворюють магматичні рудогенні оксидні (Ti, Mn, V, Cr , Sc) і сульфідні (Ni, Co, Cu, Zn) парагенези в основних породах. Друга група складається з гранітофільних елементів, які накопичуються в розплавах більш кислого складу та притаманні метасоматичному і гідротермальному петро- і рудогенезу (Ba, Li, Rb, Ce, La, Nb, Sn, Ga, Pb).

Головна компонента F2 відображує процеси, що призводять до нагромадження в розплаві амфотерних елементів з високими ступенями окислювання (P, Ti, Ga, Nb, Y, Zr), а також сприяють концентрації металів парагенетичної групи заліза (Co, Ni, Cr, Cu). До другої групи тяжіють лужні метали Li і Rb, а також - V і Sc; останні ймовірно утворюють парагенез із Сr, що можливо обумовлено тривалентним станом останніх трьох елементів.

У координатах F1 - F2 досліджувані комплекси дайок утворюють три відокремлених поля, що характеризуються певними асоціаціями елементів: 1) сублужні діабази і лампрофіри - гранітофільні елементи (Ba, Li, Rb, Ce, La, Nb, Sn, Ga, Pb); 2) толеїтові долерити і габро-долерити - елементи групи заліза, що утворюють сульфідні парагенезиси (Co, Ni, Cu), а також (Cr, V, Sc); 3) сублужні олівінові долерити і габро-долерити - елементи, що утворюють оксидну мінералізацію: P, Ti, Mn, Zr.

Основними результатами проведених досліджень речовинного складу дайок можна вважати наступне: метод головних компонент, застосований нами до уточнення систематики дайок, виявив і дозволив пояснити як глобальні, типові процеси еволюції магматичних розплавів, так і специфічні особливості, які притаманні дайкам регіону; отримані факторні діаграми достатньо переконливо і несуперечливо систематизують дайки та узгоджуються з геологічними, геохронологічними, петрохімічними і геохімічними даними; за результатами застосованої нами методики, базитові дайки регіону ефективно діагностуються за комплексами петрогенних, а також малих елементів.

Структурно-тектонічне положення базитових дайок

Розміщення дайок і дайкових поясів у зонах глибинних розломів за нашими даними обумовлене тектонічним механізмом формування цих зон (Занкевич, Шмельов, 1993; Занкевич, Шмельов, 2000; Шмельов, Занкевич, 1994). Для з'ясування такого генетичного зв'язку латерального розміщення із механізмом формування дайок нами застосовувалися методи структурно-парагенетичного аналізу (Стоянов, 1977; Расцветаев, 1987). Структурний парагенез(ис) ми приймаємо за А.В. Лук'яновим (1972); в такому розумінні він відображує не величину, а якісну характеристику тектонічної деформації (стискання, розтягнення, здвиг). Виявлення в латеральній позиції дайок структурних парагенезисів здвигової деформації свідчить про важливу роль сингенетичних і попередніх здвигових деформацій та дислокацій розломних зон у формуванні дайкових комплексів.

Дайки виповнюють вторинні (опіряючі) розриви прирозломних зон здвигової деформації, які мають компоненту розтягнення, і займають, щодо головних розломів останніх, закономірну структурну позицію (синтетичні P, L, R, T вторинні розломи). Звідси випливає, що дайки, інтрудування якіх відбувалося синхронно, не обов'язково повинні мати однакові напрямки. Якщо дайки виповнюють “закриті” вторинні розломи (R'-розломи здвигу із стисканням) - це свідчення інверсії знака здвигу основного розлому, що призвело на черговому етапі до розкриття R'-розлома; це також критерій двохетапності інтрудування дайок. Цей додатковий структурно-тектонофізичний критерій дозволяє виділяти асоціації дайок та етапи їх утворення у межах відомих комплексів.

Проведений структурно-парагенетичний аналіз дайок дозволив уточнити головні тектонічні порушення, суттєво здвиговими деформаціями яких формувалася структурна позиція дайок: Красногорсько-Житомирська і Рівненсько-Черняхівська зони для сублужних діабазів і лампрофірів; системи діагональних розломів ПС і ПЗ простягань (Сущано-Пержанська, Горинська, Томашгородська зони) для толеїтових долеритів і габро-долеритів; значні тектонічні зони широтного і меридіонального простягань, а також ділянки сполучення локальних розломів діагональних напрямків для сублужних олівінових базальтів.

Дайки сублужної діабаз-лампрофірової формації досліджувалися на трьох ділянках Красногорсько-Житомирської зони розломів. У центральній частині і на північному фланзі цієї зони дайки утворюють закономірні структурні парагенезиси правого (L, Rпр, Tпр, R'пр) і лівого (L, Tл) здвигів по основному Ємільчинському розлому (рис. 1а), котрий є R-розломом до Сарненсько-Варварівського. Тут більш розповсюджені дайки, що утворилися при деформації правого здвигу зони. Вторинні розломи - R'пр азимуту 400 ПС, які є сингенетичними правому здвигу розломної зони, виникли як закриті. Дайки діабазів змогли інтрудуватися тільки за умов їх розтягнення, що створилися вже після інверсії здвигу по Емільчинському і Сарненсько-Варварівському розломах.

Дайки західної ділянки зони утворюють на діаграмі максимуми, які закономірно орієнтовані відносно Сарненсько-Варварівського розлому та Рівненсько-Черняхівської зони, вони розташовані переважно всередині останньої. Дайки виповнюють розриви, що опіряють та мають компоненту розтягнення у структурних парагенезах деформації, як правого, так і лівого здвигу зони Сарненсько- Варварівського розлому. Ми спостерігаємо успадкування напрямків різних систем розривів, які опіряють не тількі один, але на різних етапах і другий основний розлом цієї зони. Для півдня Красногорсько-Житомирської зони характерні L, Рл (Rпр), Rл, Тл напрямки, що відповідає структурним парагенезам деформації як правого, так і лівого здвигу по Сарненсько-Варварівському розлому. Переважають дайки, які утворюють структурні парагенези деформації лівого здвигу.

Закономірності, виявлені при дослідженні структурних парагенезисів дайок Новоград-Волинського блоку, свідчать про активність у цей час діагональних (ПЗ і ПС простягання) і субширотних (Рівненсько-Черняхівська зона) розломів. Інтрудування дайок відбувалося в два етапи. Ці етапи відповідають часу право- і лівосторонніх здвигових деформацій зон великих розломів ПЗ напрямку.

Дайки толеїт-базальтової формації виповнюють вторинні розриви зон Сарненсько-Варварівського і Томашгородського глибинних розломів і утворюють структурний парагенезис правого здвигу (максимуми Pпр, L, Rпр, Tпр, R'пр). Прирозломні структурні парагенезиси Горинської зони, також як і поза нею, відповідають деформації правого здвигу (рис. 1б). У вузлі перетину Горинського і Томашгородського розломів структурні парагенезиси дайок містять, зокрема, напрямки сполучених антитетичних R' розломів, які відповідають різним етапам здвигової деформації.

Більш складні співвідносини дайок спостерігаються у вузлі сполучення Сущано-Пержанської зони ПС простягання і Сарненсько-Варварівського розлому; дайки на діаграмі утворюють “розмиті” широкі максимуми в парагенезисах деформації правого і лівого здвигів. Однак, на півночі району для дайок спостерігається більш типовий парагенезис правого здвигу по ПЗ і ПС розломах. Інтрудування дайок по двох взаємоперпендикулярних напрямках відповідає тектонічним умовам регіонального розтягання.

Обрамленні (південної і західної частин плутону, уздовж розломів ПЗ і ПС напрямків центральної частини плутону (рис. 1в). За структурним положенням останні дайки розділяються на дві групи. Положення першої групи, до якої віднесені дайки основного і кислого складу, визначалося активізацією широтних та меридіональних зон розломів обрамлення плутону. Формування дайок долеритових порфіритів південно- західного обрамлення плутону відбувалося уздовж другорядних розломів переважно північно-західного напрямку, які відповідають парагенезису правого здвигу Рівненсько-Черняхівської субширотної зони (серед максимумів Lпр, Rпр, Tпр, R'пр діаграми). Дайки західного контакту плутону знаходяться в зоні динамічного впливу меридіональної зони розломів. Вони інтрудувалися по опіряючому Т розлому, лівого здвигу цієї зони. Незважаючи на те, що більшість невеликих дайок зосереджувалося у зонах діагональних розломів, тектонічна активізація цих розломів, як другорядних, відбувалася за умов регіонального розтягнення розломів меридіонального і широтного напрямків.

Дайки післяовруцького комплексу поширені у регіоні обмежено; виявлено три тіла в південній частині Білокоровицької структури (Костенко та ін., 1991). Усі дайки контролюються субширотним розломом і мають простягання 2900 ПЗ.

Дайковий магматизм Волинського блоку визначався переважно протоактивізаціями розломно-блокової тектоніки, тому дайки є своєрідними індикаторами тектонічних рухів. Вони відбивають загальну еволюцію регіональних систем тріщиноутворення і фіксують основні зони підвищеної проникності земної кори, що обумовлює їх зв'язок з епігенетичним зруденінням.

Розглянуто структурний зв'язок дайок діабаз-ламрофірової формації із рідкіснометальними натрієвими метасоматитами і диафторитами Красногорсько-Житомирської зони. У південній частині зони розташування їх визначається деформаціями правого здвигу першого етапу відносно Сарненсько-Варварівського розлому (рис. 1г), а в північній частині зони - по напрямках Pпр, L, Rпр, Tпр стосовно синтетичного Ємільчинського розлому. Тіла метасоматитів і дайки першої стадії діабаз-лампрофірової формації створюють тотожний структурний парагенезис (правого здвигу уздовж розломів північно-західного простягання).

Рис. 1. Діаграми простягання вторинних розломів здвигових зон, які виповнені дайковими тілами (штриховою лінією вказані напрямки основних розломів). N - кількість замірів. Пояснення див. у тексті.

Відомі в регіоні етапи дайкоутворення добре узгоджуються із геолого-структурними (структурно-тектонофізичними) умовами, які виділені автором: 1) розміщення найбільш давніх дайок (близько 2.1 млрд. років) показує, що найбільш активними в цей час були регіональні розломи субширотного і північно-західного простягання, які зазнали деформації спочатку правого, а потім лівого здвигу; 2) більш молоді дайки (2.0-1.8 млрд. років) фіксують деформації щодо здвигів блоків уздовж північно-західного і північно-східного напрямків, при цьому знак здвигу уздовж розломів північно-західного напрямку міняється з лівого на правий; 3) у період третього етапу дайкоутворення (1.8 млрд. років і менше) активізуються розломи субширотного і субмеридіонального напрямків; при утворенні дайок невелика на тлі регіонального розтягнення здвигова компонента фіксується лише уздовж розломів ПС і ПЗ простягань.

Металоносність дайкових комплексів

Оцінка потенційної рудоносності дайкових комплексів має на меті виявлення сукупності процесів і умов, за яких чи під впливом яких, при участі магми відбувається перехід розсіяних форм рудних компонентів у концентровану. Відомо, що рудоутворення відбувається у низці систем (Коваленко та ін, 1993): розплав-кристал, розплав-флюїд, розплав-розплав, а також у післямагматичних системах. Для формування магматогенних родовищ є сприятливими комбінації факторів, які є різними для різних генетичних типів родовищ і різних металів.

Необхідно виділити два найважливіших аспекти вивчення дайок при металогенічних дослідженнях. Перший з них пов'язаний з рудоконтролюючої роллю дайок і відображає парагенетичний з'вязок дайок із зруденінням та його структурний контроль дайками. Він сформульований ще Х.М. Абдулаєвим (1957).

Практично значимим у регіоні є структурно-парагенетичний зв'язок дайок сублужної діабаз-лампрофірової формації з лужними метасоматитами. Критеріями такого зв'язку мають бути сукупність факторів: входження дайок і лужних метасоматитів до єдиного структурного парагенезису (тобто, закономірна просторова близкість); наявність стійких парагенетичних асоціацій певного ряду нетипових для дайок гранітофільних і халькофільних елементів, значно підвищений вміст деяких з цих элементів та їх мінералів у дайках.

Серед елементів з підвищеним вмістом в метасоматично змінених дайках, найбільш геохімічноцікавим є олово, що є типоморфним елементом рудної мінералізації (Комаров, Черкашин, 1991). Для тіл лужних метасоматитів Красногорсько-Житомирської зони (особливо її північного флангу) Sn входить у парагенетичну асоціацію не з рідкісними металами (Sn, Nb, Ta, Be), а з Pb, Bi і Au. Асоціація Sn, Pb і Au характерна і для діабазів і діабазових порфіритів, які є просторово асоційовані з тілами лужних метасоматитів і масивами лейкократових калієвих гранітів. Концентрації Pb і Sn перевищують кларкові в 5-30 разів. Тобто, дайкові тіла при метасоматозі змінюють свій речовинний склад, що може слугувати додатковим локальним геохімічним критерієм при пошуках тіл лужних метасоматитів.

Для дайок комплексу, які знаходяться поза межами тектоно-метасоматичних зон, за даними кластерного аналізу виділяються інші асоціації елементів. Перша з них представлена типовими для порід основного складу сидерофільними (Ni, Co, Cr, V), халькофільними (Cu) елементами, а також Ti і Sc. В другу асоціацію входять лужні метали, рідкісноземельні, рідкіснометальні й інші гранитофільні елементи.

Зроблено висновок, що інтрудування дайок почергово розділяє стадії рудної мінералізації (Шмельов, 2001): 1) формування тіл лужних метасоматитів і редкіснометальної мінералізації (Be, Sn, Nb, Mo); 2) інтрудування дайок діабазів першого етапу; 3) гідротермальна сульфідна мінералізація Sn, Pb, Au, Bi та ін.; 4) інтрудування дайок діабазів другого етапу.

Дайки комплексу толеїтового складу також зазнали впливу метасоматичних процесів і відомі в Сущано-Пержанській та Горинській розломних зонах, де вони асоціюють з лужними (рідкіснометальними) метасоматитами, граносієнітами і грейзенизованими гранітами. Найбільш інформативними показниками вторинних змін є значення відносин K/Rb, Mg/Li, K/Cs. Для дайок тут характерний підвищений вміст заліза та мінералізация магнетиту.

Другий аспект металогенічного вивчення дайок пов'язаний із сингенетичними родовищами та рудопроявами корисних копалин і відображає генетичний з'вязок дайок із зруденінням.

Родовища та рудопрояви корисних копалин відомі у дайках Волинського блоку, але металогенічна перспективність дайкових комплексів суттєво відрізняється (табл. 1)., де I - сублужні діабази і лампрофіри.;II- толеїтові базальти.;III - сублужні олівінові базальти (IIIa - коростенський комплекс, IIIb - післякоростенський комплекс; IIIc.- післяовручский комплекс).

У дайках сублужних діабазів і лампрофірів магматичні рудоутворюючі процеси є незначними. Однак, ці дайки контролюють золотоносні й ураноносні тіла лужних метасоматитів Красногорсько-Житомирської зони.

Дайки долеритів і габро-долеритів толеїтового складу є інтрузивною фацією магматичних утворень трапової формації, а також є каналами що ії виводять. Металогенія дайок цього комплексу визначається сульфідною мідно-нікелевою мінералізацією, що виявляє значну схожість із зруденінням рудно-магматичних систем норильсько-дулутського типу (Скобелєв та ін., 1991; Чернишов та ін., 1990).

Рудоутворення в дайках цього типу (Прутовське тіло) пов'язане із кристалізаційною і гравітаційною диференціацією і ускладнюється процесами рідинної незмішуваності у залишкових розплавах, які збагачені флюїдними компонентами. Утворенню рудних покладів Прутовського тіла також сприяли його досить пологе залягання і невелика потужність, що призвело скупченню сульфідів у нижньої частині інтрузива та подекуди призвело до утворення рудних покладів серед високозалізистих габро.

У Прутовському тілі можна виділяти парагенезис порід, який складається з п'яти типів: 1) слабодиференційовані субофітові габро і габро-норити; 2) рудні плагіоперидотити, гаризити, меланократові габро-норити і габро із сульфідним зруденінням; 3) безрудні габро-норити і троктоліти; 4) пегматоїдне габро з апатит-ільменіт-титаномагнетитовим зруденінням; 5) діорити.

Дайки сублужних олівінових долеритів, як відомо, спеціалізовані на титан, залізо і фосфор, але комплексна оцінка їх металоносності раніше не проводилася. Наші дослідження показують, що значні післямагматичні скупчення рудних елементів у них малоймовірні, а можливість концентрації рудних компонентів у процесі магматичної еволюції розплаву неоднакова для різних комплексів дайок.

Рудня-Базарське тіло і дрібніші дайки коростенського комплексу за генезисом, часом утворення і складом найбільш близькі до порід габро-анортозитової формації Коростенського плутона. Перспективність дайок цього типу на титан і фосфор підтверджують високі концентрації їх в габро-перидотитах Рудня-Базарського тіла (титан - 4,1-10,5%, фосфор - до 2.3%). Механізм формування рудоносних порід узгоджується із згаданою вище теорією полігенного рудоутворення (Коваленко та ін., 1993).

Дайки післякоростенського комплексу мають геохімічну спеціалізацію на титан і фосфор, але їх металогенічна перспективність до кінця не з'ясована. Найзначніші концентрації рудних мінералів присутні в найбільших тілах габро-долеритів (у Звиздаль-Залеській дайці окремі ділянки породи містять до 30% ільменіту й апатиту, при їх середньому вмісті, відповідно, 5-15% і 3-5% (Бухарєв та ін., 1988)). Процеси диференціації розплаву, флюідно-магматичної взаємодії і відділення з розплаву рудних компонентів пройшли тут при внутрішньокамерній кристалізації значних дайкових тіл, про що свідчить відносна збагаченість ільменітом і апатитом диференційованих габро-долеритів Звиздаль-Залеського тіла.

Дайки післяовруцького комплексу найменш вивчені і найменш поширені. Інтрудування дайок цього типу також відбувалося за характерних для рифтових зон умов розтягнення, що було несприятливим для рудоутворення фактором. Незважаючи на найвищі серед дайок регіону середні концентрації заліза і титану, вміст рудних мінералів (ільменіту й апатиту) у габро-долеритах післяовруцького віку не перевищує 5%.

Дайки комплексу толеїтових долеритів і габро-долеритів найбільш перспективні в металогенічному відношенні (Прутовське родовище). Там можливий комплексний видобуток біля 5-7 хімічних елементів, таких як мідь, нікель, платина, фосфор, титан (основні елементи та мінерали перераховані в таблиці 1).

Таблиця 1 Металогенічна спеціалізація базитових дайок північно-західної частини Українського щита

Умовні позначки до таблиці 1: стовпець 1 див. у тексті; стовпець 2: A - система розплав - кристал; B - система розплав - флюїд; C - система розплав - розплав; D - системи непрямого зв'язку магматизму і зруденіння (гідротермальні, скарнові, метасоматичні); стовпець 4: + - стійкі парагенетичні чи асоціації підвищених концентрацій елементів; ++ - прояви мінералізації; +++ - рудопрояви; ++++ - рудопрояви промислового масштабу і родовища.

Відзначимо, що для утворення промислових концентрацій міді, нікелю, титана, фосфору, платини та ін., був необхідний сукупний вплив трьох типів рудогенеруючих процесів у системах: розплав - кристал, розплав - флюїд, розплав - розплав.

Комплекси дайок, які віднесені до формації сублужих олівінових базальтів спеціалізуються на титан, фосфор, залізо. Суттєві рудопрояви виявлені поки що в Рудня-Базарській дайці. Концентрація рудних компонентів сталася також під впливом комплексу факторів: магматичної диференціації і наступного розщеплення розплаву на рудну і силікатну складові, а також флюідно-магматичної взаємодії.

Висновки

Проведені дослідження дозволяють зробити наступні висновки, що мають як загальнотеоретичне, так і практичне значення для геології металевих корисних копалин регіону:

1. Базитові дайки північно-західної частини Українського щита віднесені до трьох формаційних типів і утворюють п'ять різновікових комплексів порід: дайки діабаз-лампрофірової формації (2100 - 1800 млн. років); дайки формації континентальних толеїтових базальтів (2000 - 1800 млн. років); дайки формації сублужних олівінових базальтів (останні складають три різновікових комплекси порід: коростенський (1800-1750 млн. років), післякоростенський (1750-1600 млн. років), післяовруцький (1230 - 1200 млн.років)).

Таким чином, вперше запропонована уточнена класифікація дайкових комплексів регіону, що враховує не тільки вік та комплексні характеристики речовинного складу дайок, але і їх структурно-тектонічну позицію.

2. Дайки вивчених комплексів створюють закономірні структурні парагенезиси здвигового типу у зонах динамічного впливу регіональних розломів (Красногорсько-Житомирського, Рівненсько-Черняхівського, Горинського, Сущано-Пержанського та ін.); ці закономірності є обгрунтуванням уточнених структурно-тектонічних факторів формування дайок.

Інтерпретація структурних парагенезисів найбільш давніх дайок сублужних діабазів і лампрофірів показує, що активними в той час, судячи з орієнтувань цих парагенезів, були регіональні розломи субширотного і ПЗ простягання, зони яких зазнавали спочатку деформації правого, а потім лівого здвигу з розтягненням. Діаграми простягання більш молодих дайок континентальних толеїтових базальтів виявляють здвигові деформації зон глибинних розломів ПЗ і ПС напрямків; з'ясовано, що знак здвигу по розломах ПЗ напрямку історично мінявся з лівого на правий. Дайки сублужних олівінових базальтів інтрудувалися в три етапи, при цьому активізувалися регіональні розломи переважно субширотного і субмеридіонального напрямків; незначна здвигова компонента деформації зафіксована лише в зонах діагональних розломів.

Дайки комплексу сублужних діабазів і лампрофірів і тіла лужних метасоматитів Красногорсько-Житомирської зони мають на діаграмах тотожні структурні парагенезиси; це відображує схожість тектонофізичних умов створення послідовних, просторово зближених структурно-парагенетичних асоціацій порід обох груп. Дайки цього комплексу виявляють структурні умови та ділянки просторового контролю тіл лужних метасоматитів і тому дайки можуть бути додатковим локальним структурно-геологічним критерієм рудоконцентрацій золота, урану, рідкісних металів.

3. Геохімічна і металогенічна спеціалізація дайок обумовлена як сингенетичними, так і епігенетичними процесами; найбільш значущі рудні концентрації в дайках пов'язані із сингенетичними рудоутворюючими процесами, які відбуваються при кристалізації магми: ліквацією, гравітаційною диференціацією, флюідно-магматичною диференціацією.

За таким сингенетичним механізмом утворювалися рудопрояви і родовища нікелю, міді, платіни, титану, фосфору в дайках комплексу континентальних толеїтових базальтів (Прутовське тіло, дайкові тіла Каменського масиву); титану і фосфору в дайках коростенського комплексу (Рудня-Базарське тіло і дрібніші тіла в межах Коростенського плутону).

Епігенетичні процеси сприяли формуванню геохімічної спеціалізації: рідкісні, благородні і поліметали в дайках сублужних діабазів і лампрофірів Красногорсько-Житомирської зони; підвищені концентрації рідкісних металів і магнетиту в дайках толеїтових базальтів Горинської і Сущано-Пержанської зон.

Основні роботи автора по темі дисертації

Статті:

1. Занкевич Б.А., Шмелев Е.Г. Структурно-геологическое положение базитових даек Новоград-Волынского блока (северо-западная часть Украинского щита)//Доклады АН Украины.-1993.-№5.-с. 96-99.

2. Шмелев Е.Г., Занкевич Б.А. Структурно-парагенетические ассоциации комплексов базитовых даек Волынского блока Украинского щита//Геол. журн.-1994.-№4-6.-с. 122-129.

3. Шмелев Е.Г. Геохимические особенности метасоматических процессов в базитовых дайках Красногорско-Житомирской зоны (Волынский блок Украинского щита)//Минерал. журнал.-2001.-т.23, №1.-с.88-91.

Тези доповідей:

4. Шмелев Е.Г. О парагенетической связи базальтоидов с формациями ультраосновных щелочных пород//Материалы 14 конф. молодых научных сотрудников по геологии и геофизике Восточной Сибири.-Иркутск, 1990.-с.57-58.

5. Занкевич Б.О., Шмельов Є.Г. Конформаційні структури комплексів малих інтрузій зони Криворізько-Кременчуцького глибинного розлому//Матеріали конф. “Геологія і магматизм докембрію Українського щита”.-Київ, 2000.-с. 34-37.

6. Шмелев Е.Г. Комплексы базитовых даек северо-западной части Украинского щита и их металлогения//Матеріали конф. “Геологія і магматизм докембрію Українського щита”.-Київ, 2000.-с. 231-233.

Анотация

Шмельов Є.Г. Систематика та металогенічна роль базитових дайок Волинського блоку Українського щита. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата геологічних наук за спеціальністю 04.00.11 - геологія металевих і неметалевих корисних копалин. - Інститут геохімії навколишнього середовища НАН України, Київ, 2001.

Робота присвячена актуальним питанням дайкового магматизму і геології металевих копалин Волинського блоку Українського щита. За нашими висновками базитові дайки північно-західної частини Українського щита відносяться до трьох формаційних типів та утворюють пґять різновікових комплексів порід: дайки диабаз-лампрофировой формации; дайки формации континентальных толеитовых базальтов; дайки формации субщелочных оливиновых базальтов, образующие три разновозрастных комплекса пород (коростенский, посткоростенский , постовручский). Дайки вивчених комплексів утворюють закономірні структурні парагенезиси зсувного типу в зонах регіональних розломів. Геохімічна та металогенічна спеціалізація дайок зумовлена як сингенетичними, так й епігенетичними процесами; найбільш значимі рудні концентрації в дайках (Ni, Cu, Ti, Fe, P) повґязані з сингенетичними рудоутворюючими процесами.

Ключові слова: базитові дайки, геохімія, металогенія, петрохімія, систематика, структурний парагенезис.

Аннотация

Шмелев Е.Г. Систематика и металлогеническая роль базитовых даек Волынского блока Украинского щита. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата геологических наук по специальности 04.00.11 - геология металлических и неметаллических полезных ископаемых. - Институт геохимии окружающей среды НАН Украины, Киев, 2001.

Работа посвящена наиболее актуальным вопросам дайкового магматизма Волынского блока Украинского щита. Проведенные исследования позволили сделать выводы, имеющие как общее теоретическое, так и практическое значение для геологии металлических полезных ископаемых региона.

Базитовые дайки северо-западной части Украинского щита относятся к трем формационным типам и образуют пять разновозрастных комплексов пород: дайки диабаз-лампрофировой формации (2100 - 1700 млн. лет); дайки формации континентальных толеитовых базальтов (2000 - 1800 млн. лет); дайки формации субщелочных оливиновых базальтов, образующие три разновозрастных комплекса пород: коростенский (1800-1750 млн. лет), посткоростенский (1750-1600 млн. лет), постовручский (1230 - 1200 млн.лет).

Дайки изученных комплексов образуют закономерные структурные парагенезисы сдвигового типа в зонах региональных разломов. Интерпретация структурных парагенезисов наиболее древних даек субщелочных диабазов и лампрофиров показывает, что активными в этот промежуток времени, судя по ориентировкам вторичных разломов, были региональные разломы субширотного и СЗ простирания, зоны которых испытывавали сначала деформации правого, а потом левого сдвига с растяжением. Диаграммы простирания более молодых даек континентальных толеитовых базальтов выявляют смещение вдоль глубинных разломов СЗ и СВ направлений; при этом знак смещения по разломам СЗ направления исторически менялся с левого на правый. Дайки субщелочных оливиновых базальтов внедрялись в три этапа; при этом активизировались в основном региональные разломы субширотного и субмеридионального направлений. Сдвиговая компонента небольшой амплитуды зафиксирована лишь в зонах диагональных разломов.

Дайки комплекса субщелочных диабазов и лампрофиров и тела щелочных метасоматитов Красногорско-Житомирской зоны имеют на диаграммах тождественные структурные парагенезисы. Это отражает условия образования последовательных пространственно сближенных структурно-парагенетических ассоциаций пород обеих групп. Дайки этого комплекса обеспечивают структурный контроль тел щелочных метасоматитов и могут служить дополнительным локальным структурно-геологическим критерием рудопроявлений и месторождений золота, редких металлов, урана.

Геохимическая и металлогеническая специализация даек обусловлена как сингенетическими, так и эпигенетическими процессами; наиболее значимые рудные концентрации в дайках связаны с сингенетическими рудообразующими процессами последовательно протекающими при кристаллизации магмы: ликвация - гравитационная дифференциация - флюидно-магматическая дифференциация. По такому механизму образовались рудопроявления и месторождения никеля, меди, платины, титана, фосфора в дайках комплекса континентальных толеитовых базальтов (Прутовское тело, дайковые тела Каменского массива); титана и фосфора в дайках коростенского комплекса (Рудня-Базарское тело и другие более мелкие тела в пределах Коростенского плутона. Эпигенетические процессы способствуют формированию геохимической специализации: редкие, благородные и полиметаллы в дайках субщелочных диабазов и лампрофиров Красногорско-Житомирсой зоны; повышенные концентрации редких металлов и магнетита в дайках толеитовых базальтов Горынской и Сущано-Пержанской зон.

Ключевые слова: базитовые дайки, геохимия, металлогения, петрохимия, систематика, структурный парагенезис.

Summary

Ye. G. Shmelev. Systematization and metallogenic role of basic dikes of the Volynskyi block of the Ukrainian shield - Manuscript.

Dissertation for candidate's degree of science in geology, the speciality 04.00.11 - Geology of metal and unmetal minerals. - Institut of geochemistry of an environment of National Academy of Science of Ukraine, Kyiv, 2001.

The work is devoted to topical issues of dike magmatism of the Volynskyi block of the Ukrainian shield. Our investigations allowed to make conclusions of a great theoretical and practical importance with respect to geology of metal-containing minerals of the region. Basic dikes of the northwest part of the Ukrainian shield refer to three formation types and form five rock complexes of different age. Dikes of studied complexes form regular structural shear-type parageneses in the regional rift zones. Geochemical and metallogenic dike specialization is conditioned by both syngenetic and epigenetic processes; the most important ore concentrations in dikes refer to syngenetic ore formation processes.

Key words: basic dikes, geochemistry, metallogeny, petrochemistry, systematization, structural paragenesis.

Размещено на Allbest.ru