Геохімія та рудоносність палеозойських магматичних порід зони зчленування Дніпровсько-Донецької западини з Приазовським мегаблоком Українського щита

Размещено на http://www.allbest.ru/

НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ

ІНСТИТУТ ГЕОХІМІЇ, МІНЕРАЛОГІЇ ТА РУДОУТВОРЕННЯ

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата геологічних наук

ГЕОХІМІЯ ТА РУДОНОСНІСТЬ ПАЛЕОЗОЙСЬКИХ МАГМАТИЧНИХ ПОРІД ЗОНИ ЗЧЛЕНУВАННЯ ДНІПРОВСЬКО-ДОНЕЦЬКОЇ ЗАПАДИНИ З ПРИАЗОВСЬКим мегаблоком УКРАЇНСЬКОГО ЩИТА

Донський Микола Олександрович

Спеціальність 04.00.02 - "геохімія"

Київ-2005

Анотація

Донський М.О. Геохімія та рудоносність палеозойських магматичних порід зони зчленування Дніпровсько-Донецької западини з Приазовським мегаблоком Українського щита. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата геологічних наук. Спеціальність 04.00.02 - "геохімія". - Інститут геохімії, мінералогії та рудоутворення НАН України, Київ, 2005.

Досліджені особливості розподілу петрогенних та малих елементів в породах девонського магматичного комплексу, а також пов'язаних з ними окремих метасоматичних утвореннях зони зчленування ДДЗ з Приазовським мегаблоком УЩ. Проведено співставлення петрохімічних характеристик порід девонського магматичного комплексу району, що досліджувався, з іншими подібними утвореннями Східного Приазов'я (Хомутовсько-Ростовська структура, штоки "Зірка"), ДДЗ (Білоцерківський виступ), Прип'ятської западини. Встановлені певні закономірності розподілу петрогенних та малих елементів в окремих субкомплексах девонського магматичного комплексу.

Досліджені геохімічні характеристики, розподіл ізотопів вуглецю та кисню в карбонатитоподібних породах зони зчленування. Зроблено висновок, що на території зони зчленування поширені як магматичні так і метасоматичні карбонатити. За ізотопним складом вуглецю та кисню, розподілом петрогенних та малих елементів магматичні карбонатити подібні до карбонатитів інших регіонів світу; геохімічні та ізотопно-геохімічні особливості метасоматичних карбонатитів відображають успадкування складу порід, за якими вони утворились.

На основі цих даних встановлена рудна спеціалізація субкомплексів девонського магматичного комплексу: першого субкомплексу - титанова спеціалізація, другого - поліметалічна, третього - рідкісні, рідкісноземельні елементи, глиноземні руди. Встановлені найбільш перспективні рудоносні ділянки - Покрово-Киреївська та Александринська структури. На південному фланзі зони зчленування можливі знахідки авлмазовміщуючих трубок вибуху.

Ключові слова: геохімія, рудоносність, алмазоносність, девонський магматичний комплекс, зона зчленування ДДЗ з Приазовським мегаблоком УЩ.

Аннотация

Донской Н.А. Геохимия и рудоносность палеозойских магматических пород зоны сочленения Днепровско-Донецкой впадины с Приазовским мегаблоком Украинского щита. - Рукопись.

Диссертация на соискание научного звания кандидата геологических наук. Специальность 04.00.02 - "геохимия". - Институт геохимии, минералогии и рудообразования НАН Украины, Киев, 2005.

Изучены закономерности распределения петрогенных и малых элементов в породах девонского магматического комплекса зоны сочленения ДДВ с Приазовским мегаблоком УЩ, в отдельных метасоматических образованиях. Проведено сопоставление петрохимических и геохимических характеристик пород зоны сочленения ДДВ с Приазовским мегаблоком УЩ с другими подобными образованиями (штоки "Зирка", Хомутовско-Ростовская структура, Белоцерковский выступ, Припятская впадина). Установлены определенные закономерности распределения петрогенных и малых элементов в отдельных субкомплексах девонского магматического комплекса.

Первый (базит-ультрабазитовый) субкомплекс. Для пород первого (базит-ультрабазитового) субкомплекса характерно уменьшение содержания Ti и V в ряду от рудных пироксенитов к габброидам. Содержания Ni, Cr, Mn снижаются постепенно от верлитов к габброидам; содержания Cu, Pb, Zn, а также таких редких металлов как Nb и Zr постоянны. Малые петрогенные элементы (Ba, Sr, Rb) повышают свои содержания вместе с увеличением роли плагиоклазов в габброидах. В целом, в породах первого субкомплекса отмечаются повышенные содержания Ti (в рудных пироксенитах содержание TiO₂ достигает 11,7 %), слабоповышенным Fe₂O₃, пониженным Al₂O₃ и SiO_2.

Второй (базальтоидный) субкомплекс. По распределению петрогенных элементов пикрит-базальты приближаются к среднему составу пикрита (по Р. Дэли), но отличаются большей основностью и щёлочностью. Базальт-анамезиты, долериты близки к среднему типу базальтов, однако содержат значительно больше SiO₂, Al₂O_3, щелочей и меньше окислов двухвалентных элементов, повышенное отношение Na/K. Для всех типов пород отмечается повышенное содержание Ti.

Третий (щелочной) субкомплекс. Породы третьего субкомплекса характеризуются повышенным содержанием K₂O (до 7-9%), TiO₂, Al₂O₃ и пониженным SiO₂ и Na₂O. В либернизированных разностях количество Na₂O резко снижается, тогда как K₂O достигает 10-11%.

Метасоматические образования. В кварц-полевошпатовых метасоматитах (ортоклазитах) содержание Be варьирует от 0,027 до 0,97%. Проявления Nb пространственно совпадают с проявлениями Be и часто обнаруживаются за его пределами. Проявления редкоземельных элементов достаточно распространены среди калиевошпат-карбонатных и карбонатных метасоматитов. Концентрации их достигают 0,1-1,4%. Проявления Zr приурочены к калиевошпатовым и калиевошпат-карбонатным метасоматитам, зонам грейзенизации. Содержание Zr колеблется в пределах 0,1-0,3%.

Исследованы геохимические характеристики, распределение изотопов углерода и кислорода в карбонатитоподобных породах зоны сочленения. Сделан вывод, что на территории зоны сочленения распространены как магматические так и метасоматические карбонатиты. По своему изотопному составу, распределению петрогенных и малых элементов магматические (эффузивные) карбонатиты сходны с карбонатитами других регионов мира; геохимические, изотопно-геохимические характеристики метасоматических карбонатитов отображают наследование состава пород, по которым они образовались.

На основе этих данных была установлена рудная специализации субкомплексов девонского магматического комплекса: первого субкомплекса- титановая специализация, второго - полиметаллическая, третьего - редкие, редкоземельные элементы, глиноземные руды.

Определены наиболее перспективные в отношении рудоносности участки - Покрово-Киреевская и Александринская структуры. На этих участках можно рекомендовать проведение поисково-съемочных работ на комплексное глиноземное сырье, редкие (Nb, Be), редкоземельные, полиметаллы и титан. На южном фланге зоны сочленения возможны находки алмазоносных трубок взрыва.

Ключевые слова: геохимия, рудоносность, алмазоносность, девонский магматический комплекс, зона сочленения ДДВ с Приазовским мегаблоком УЩ.

палеозой магматичний металогенічний

Summary

Donskoy N.A. Geochemistry and ore-bearing of Paleozoic magmatic rocks of junction zone of Dnieper-Donetsk depression and Azov megablock of Ukrainian shield - Manuscript.

Thesis for a candidate's degree in geological sciences by speciality 04.00.02 - "geochemistry". - Institute of Geochemistry, Minealogy and Ore Formation of National Academy of Sciences of Ukraine, Kiev, 2005.

The peculiarities of rock-forming and trace elements' distributions of Devonian magmatic complex's rocks and some concerned metasomatic formations of junction zone between Dniper-Donetsk depression (DDD) and Azov block of Ukrainian shield (USh) were investigated. Petrochemical characteristics of Devonian magmatic complex's rocks of the investigated area and some formations of East Azov (Khomutovsko-Rostovskaya structure, "Zirka" shtocks), DDD (Belotserkovskiy block), Pripyat depression were compared. Certain regularities of rock-forming and trace elements distribution of Devonian magmatic subcomplexes' rocks were established.

Carbon and oxygen isotope distribution of carbonatite-like rocks of the junction zone were investigated. It is drawn a conclusion about this formations' genesis. Structure peculiarities of placing of Devonian magmatic rocks were analyzed.

On base of the data ore specialization of subcomplexes of Devonian magmatic complex were established. The first subcomplex - titanium specialization, the second one - polymetalic, the third one - rare, rare-earth elements, alumina ores. Ore-bearing districts were determined - Pokrovo-Kireevskaya and Alexandrinskaya structures.

Key words: geochemistry, ore-bearing, diamond-bearing, Devonian magmatic complex, junction zone between DDD and Azov block of USh

1. Загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Зона зчленування Дніпровсько-Донецької западини (ДДЗ) з Приазовським мегаблоком Українського щита (УЩ) - один з найбільш перспективних районів України на пошуки різних видів мінеральної сировини. На сьогоднішній день встановлені родовища та рудопрояви флюориту, доломіту, флюсових вапняків, рідкісних металів, титану, поліметалів, нефелінових руд. З урахуванням промислового потенціалу району, значна частина з них могла б розроблятися. Є всі передумови для пошуків інших корисних копалин, зокрема корінних алмазів. Більшість цих рудопроявів пов'язані з девонським магматизмом. У той же час металогенія цих утворень вивчена недостатньо, оскільки більшість рудопроявів були виявлені супутньо під час пошукових робіт на інші види сировини чи глибинного картування. Цим і обумовлена актуальність теми роботи.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Основу роботи складають результати досліджень, які проводились під час виконання науково-дослідних тем відділу геології та геохімії рудних родовищ ІГМР НАН України "Геохімія рідкісних елементів в процесах ендогенного рудоутворення " (№ держ. реєстрації 0193U018276) та "Геохімія та петрологія ендогенних родовищ кольорових та дорогоцінних металів на території України" (№ держ. реєстрації 0101U000552). Результати цих робіт були використані для посилення мінерально-сировинної бази України.

Мета роботи. З'ясування геохімічної спеціалізації палеозойських магматичних комплексів зони зчленування ДДЗ з Приазовським мегаблоком УЩ, їхнього рудного навантаження і встановлення закономірностей розподілу корисних копалин в утвореннях, генетично пов'язаних з девонським магматизмом, перспектив пошуків корисних копалин.

Основні задачі досліджень. 1) Уточення геологічної будови та геохімічних особливостей палеозойських магматичних комплексів досліджуваного району; 2) виділення основних етапів розвитку магматичних утворень девону та визначення їхньої металогенічної спеціалізації; 3) вивчення перспектив рудоносності окремих геологічних об'єктів, складених з магматичних порід палеозою, на різні види мінеральної сировини; 4) порівняння девонських магматичних порід зони зчленування з іншими подібними утвореннями ДДЗ, Приазовського мегаблоку УЩ.

Об'єкт та методи дослідження. Головними об'єктами вивчення були магматичні та метасоматичні утворення зони зчленування. Одночасно вивчались також інші прояви девонського магматизму півдня Приазов'я, а також Прип'ятської западини та центральної частини ДДЗ. Основні висновки роботи базуються на результатах комплексних досліджень з використанням хімічного, спектрального, рентген-флюоресцентного методів аналізу. Для з'ясування генезису порід, що досліджувалися, застосовувався мас-спектрометрічний аналіз стабільних ізотопів. Вивчались шліфи та аншліфи зразків порід. З метою уточнення віку магматичних утворень проведений палеостратиграфічний аналіз вміщуючих осадових порід. Для виявлення геологічних особливостей будови девонських магматичних утворень складений та проаналізований великий об'єм геоструктурних карт.

Основні положення, що захищаються.

1. Для кожного з девонських магматичних субкомплексів характерна своя рудна спеціалізація: для базит-ультрабазитового субкомплексу - титанова спеціалізація, базальтоїдного - поліметалічна, лужного - рідкіснометалева, нефелінові руди.

2. Найбільш перспективними для пошуків корисних копалин, зокрема титану, рідкісних металів та нефелінових руд, є Покрово-Киреївська та Александринська структури зони зчленування.

3. Порівняння магматичних утворень зони зчленування з іншими районами поширення девонського магматизму ДДЗ показує, що у зоні зчленування найбільш повно проявлені фази девонського магматизму.

Наукова новизна. На основі вивчення геохімічних особливостей палеозойських магматичних порід вперше обґрунтовані висновки про рудну спеціалізацію магматичних субкомплексів девону, визначені та вивчені нові райони, найбільш перспективні для пошуків родовищ та рудопроявів титану, флюориту, рідкісних та кольорових металів, нефелінових руд.

Виявлений зв'язок найбільш активних проявлень девонського магматизму з глибинними розломами, переважно із зонами перетину глибинних розломів субмеридіанального та субширотного простягання.

Вивчені нові прояви девонського магматизму на півдні Приазов'я, а також проаналізовані дані по районам розвитку девонського магматизму центральної частини ДДЗ, Прип'ятської западини та простежений їх зв'язок у спільній еволюції девонського магматизму.

Практичне значення отриманих результатів. Дані, наведені в роботі, можуть бути використані виробничими організаціями під час пошукових робіт на різні види мінеральної сировини - титан, флюорит, рідкісні метали, поліметали, нефелінові руди тощо.

Фактичний матеріал та особистий внесок автора. Автором був використаний кам'яний та фондовий матеріал, відібраний під час польових робіт 1999, 2002 рр. (Приазовська ГРЕ), а також кам'яний та фондовий матеріал відділів геології та геохімії рудних родовищ, геохімії ізотопів та мас-спектрометрії, проблем алмазоносності Інституту геохімії, мінералогії та рудоутворення НАН України. Особистий внесок автора полягає у відборі кам'яного та фондового матеріалу протягом польових робіт, підготовці проб для хімічних, спектральних, рентген-флюоресцентних та ізотопних аналізів, проведенні мікроскопічного аналізу шліфів та аншліфів, складанні та аналізі геоструктурних карт району, що досліджувався, інтерпретації отриманих даних. У випадках спільних публікацій внесок дисертанта та співавторів носив рівноправний характер.

Практичне значення роботи. Дані, які наведені в роботі, - геохімічні особливості порід зони зчленування ДДЗ з Приазовським мегаблоком УЩ, їхній зв'язок із структурним фактором - можуть бути використані виробничими організаціями під час пошукових робіт на різні види мінеральної сировини - титан, флюорит, рідкісні метали, поліметали, нефелінові руди тощо.

Апробація роботи. Основні положення обговорювались у ряді доповідей на українських та міжнародних наукових конференціях: Молодіжній науковій конференції "Наука про Землю-2001" (Львів, 19-21 жовтня 2001р.), науково-виробничій нараді "Мінерально-сировинна база чорних та кольорових металів. Стан і перспективи" (Київ, 11-12 червня 2002 р.), науково-технічній нараді "Геологія і генезис рудних родовищ України: сучасний стан, нові підходи, проблеми та рішення" (Київ, 27-29 квітня 2004 р.), Всеросійських семінарах "Школа. Щелочной магматизм Земли" (2001-2003 рр.), міжнародних семінарах "Metallogeny of Precambrian Shields" (Kiev, September 13-26, 2002).

2. Геолого-петрографічний нарис

Історія геологічних досліджень. Перші прояви девонського магматизму на території Приазовського мегаблоку УЩ були встановлені більше сотні років тому І.А. Морозевичем. У теперішній час найбільш вивченим та, вірогідно, найбільш перспективним є район зони зчленування ДДЗ з Приазовським мегаблоком УЩ. Палеозойський магматизм та пов'язані з ним корисні копалини вивчались багатьма дослідниками. Найбільш значними є роботи В.І. Лучицького, П.І. Лебедєва, Г.А. Макухіної, І.С. Усенка, Л.Г. Бернадської, І.Д. Царовського, М.П. Семененка та інших дослідників. Особливо значний внесок у вивчення магматизму вніс Н.В. Бутурлінов. Велика зведена колективна монографія під редакцією В.І. Гоньшакової присвячена вивченню базит-гіпербазитового магматизму та мінерагенії узагальнила значний фактичний матеріал по цьому району. Мінералогія магматичних комплексів докладно викладена в роботах Є.К. Лазаренка, Б.С. Панова, С.В. Нечаєва та інших дослідників. Геологічна зйомка масштабу 1:50000 проводилася К.О. Матюшенком, Г.Г. Коньковим та Р.М. Полуновським. Були вивчені площі, перспективні на різні види корисних копалин, широко використовувалися геофізичні та геохімічні методи досліджень. Під керівництвом О.І. Вороб'я та В.Ф. Юрченка було проведене структурно-профільне буріння. Значна узагальнена робота по вивченню металогенії вказаного району із складанням металогенічної карти масштабу 1:25000 була проведена О.М. Стремовським.

У 1950-1990 рр. були проведені інтенсивні пошуково-розвідувальні роботи на рідкісні та кольорові метали, алмази та комплексну глиноземну сировину під керівництвом С.Г Борисенка, О.Я. Древіна, О.І. Зарицького, М.Ф. Стрекозова, С.М. Стрекозова та ін. У районі Покрово-Киреївської структури О.І. Зарицьким та О.М. Стремовським було відкрите родовище плавикового шпату.

У 1976-1978 рр. в Хомутовсько-Ростовській зоні розломів виявлені штокові тіла девонських магматичних порід. На півдні Приазов'я у 80-х рр. XX сторіччя під час геолого-зйомочних робіт масштабу 1:50000 геологом В.Ф. Раздорожним були відкриті штоки лужних та сублужних порід "Зірка", а у 90-х рр. встановлені нові прояви магматизму: структури Кирилівська, Приморська, Кічіксу. За часом утворення всі ці прояви відносяться, ймовірно, до девонського періоду.

Породи району зони зчленування слабко відслонені; проведений невеликий обсяг бурових робіт. Спеціалізованих робіт із розвідки рідкісних та кольорових металів з використанням геохімічних та геофізичних методів не проводилося. Геологічний матеріал, який вивчався, був отриманий супутньо під час пошукових робіт на плавиковий шпат та алмази.

Геологія та стратиграфія вміщуючих порід. Магматичний комплекс девонського віку простежується у вигляді вузької смуги субширотного простягання довжиною 80 км та шириною біля 10 км. У будові цієї зони беруть участь чотири структурні яруси: архейський - метаморфогенний, протерозойський - інтрузивний, палеозойський - осадово-вулканогенний та мезо-кайнозойський - теригенний та магматичний.

Девонський структурний ярус залягає з кутовою неузгодженістю на еродованій поверхні докембрію. Були виділені чотири світи девону - три переважно осадові та одна вулканогенна. Безпосередньо на докембрійських відкладах залягають породи ніколаєвської світи ("білий девон"), які представлені теригенно-карбонатними відкладами з рідкісними прошарками лав та туфів, належать до живетського ярусу. На ніколаєвській світі з неузгодженістю залягає вулканогенна антон-тарамська світа, яка складена переважно з базальтоїдів. Середньо-верхньодевонський вік цієї світи визначається розташуванням її між двома фауністично охарактеризованими світами. Базальним горизонтом в цьому районі є долгінська світа ("бурий девон"), яка утворилась, переважно, за рахунок руйнування порід антон-тарамської світи та фундаменту. За палеонтологічними даними вона відноситься до франського ярусу. В гравелітах цієї світи знайдені майже всі мінерали, які характерні для кімберлітів. На породах долгінської світи без перерви згідно залягають відклади роздольненської світи ("сірий девон"), які представлені пісковиками, алевролітами та конгломератами, а у верхній частині світи - туфами та лавами ліпаритів. Вік порід цієї світи фаменський. Магматичні утворення та осадові відкладення девону перекриваються (з перервою) вапняками нижнього карбону, строкато-барвистими глинами нижньої крейди, піщано-глинистими відкладами верхньої крейди, палеогену і неогену та четвертинними суглинками.

Девонський магматичний комплекс. У складі магматичних порід девону виділяють три різновікові субкомплекси. Перший, найдавніший, - базит-ультрабазитовий. Породи цього субкомплексу, представлені піроксенітами, дунітами, габро та косьвітами, утворюють три штоки. Супроводжує їх жильна серія порід, яка має більш лужні властивості порівняно з інтрузивними породами. Другий субкомплекс - базальтоїдний - найбільш поширений, представлений туфами і лавами базальтоїдного складу. Породи цього субкомплексу входять до складу антон-тарамської світи. Для базальтоїдного субкомплексу характерна велика кількість вулканічного уламкового матеріалу (десь близько 50%), що, вірогідно, свідчить про насиченість магм леткими компонентами. Виділяються три типи утворень порід цього субкомплексу.

З першим типом пов'язані лімбургіти, пікрит-базальти та їх туфи. Вони складають нижні частини покривів. Для другого етапу характерне утворення трахібазальтів, анамезитів, долеритів, андезито-базальтів, трахіандезит-базальтів та їхніх туфів. Ці породи трапляються у вигляді дайок та покривів у центральній частині району. Третій етап другого магматичного субкомплексу характеризується утворенням трахітів (ортофірів) та їхніх туфів, що укорінилися в базальтових лавах які у вигляді покривів та дайок.

Третій, найбільш молодий, девонський магматичний субкомплекс - лужний. У ньому виділяються дві гілки - лейцитова та нефелінова. Породи лейцитової гілки представлені епі- та псевдолейцитовими порфірами, лейцитофірами та лейцитовими сієнітами. Породи нефелінової гілки найбільш поширені і представлені маліньїтами, ювітами (нефеліновими сієнітами), фонолітами, тингуаїтами, грорудитами, селвсбергітами, фонолітоїдними тефритами, а також лавобрекчіями цих порід. Переважно це екструзивні та ефузивні утворення складної морфології. Породи цього субкомплексу поширені тільки у східній частині зони зчленування - Покрово-Киреївській структурі.

Окремо слід розглянути питання про екструзивні типи вулканогенних утворень (трубки вибуху), з якими ряд дослідників пов'язують генезис алмазів. Виділяються два типи екструзивних утворень. Перший - це брекчії, які містять в своїх уламках тільки породи першого субкомплексу (порфірові кімберліти, кімберлітові туфобрекчії). Другий тип екструзивних утворень містить уламки другого і третього субкомплексів, а також екструзивні брекчії з псевдолейцитовим цементом типу лампроїта.

Пермо-тріасовий комплекс. Більш молоді магматичні породи виявлені на південному фланзі Покрово-Киреївської структури. В цю групу порід пермо-тріасового віку входять ефузивні породи середнього складу: андезито-базальти, андезити, трахіандезити, які утворюють лакколітоподібні міжпластові, штокоподібні й екструзивні тіла. З цим комплексом парагенетично пов'язані більш молоді метасоматичні процеси (калішпатизація, карбонатизація, флюоритизація та ін.), і серія дайкових порід, представлених шонкінітами, монцоніт-порфірами, трахідолеритами та плагіопорфірами.

Тектонічна будова. Для зони зчленування характерна блокова тектоніка. Виділяються розломи значних розмірів північно-західного, субмеридіанального і субширотного простягання. Поєднання систем розломів утворює мозаїчну горсто-грабенову структуру. Виділяються два структурних поверхи: докембрійський (за субширотними сходами йде під утворення девону) і фанерозойський (він безпосередньо виходить на поверхню). Час закладення розломів - від докембрію до мезозою. Головні фази орогенезу пов'язані з герцинською складчастістю. У бретонську фазу відбувалось поновлення древніх розломів. Інтенсивність проявів девонського магматизму обумовлена сполученням субширотних і субмеридіанальних розломів.

Найбільш перспективними для пошуків проявів девонського магматизму та пов'язаних з ними корисних копалин представляються блоки, складені докембрійськими та девонськими породами, в яких проявились каледонська і варисційська складчастості, пов'язані з субширотними і субмеридіанальними розломами, а також зони їх сполучення (табл. 1).

Таблиця 1 Головні стадії девонського магматизму

Примітка. * За даними геохронологічних датувань.

3. Петрохімічні та геохімічні особливості девонського магматичного комплексу

Для вулканогенного комплексу девону властиві наступні петрохімічні та геохімічні особливості. Специфічна особливість порід першого (базит-ультрабазитового) субкомплексу - високий вміст титану. У рудних піроксенітах (косьвітах) він сягає 7,7-11,7 % TiO₂ (середнє з 26 аналізів 9,05 %). Сидеронітова структура цих порід свідчить про більш пізнє, на відміну від піроксену, виділення титаномагнетиту. Характерне зменшення вмісту титану та ванадію від рудних піроксенітів до габроїдів та верлітів, що пов'язано із зменшенням вмісту титаномагнетиту у цьому ряду (значну кількість ванадію, можливо, вміщає титаномагнетит). Вміст хрому та марганцю постійно знижується від верлітів до габроїдів. Вміст таких кольорових металів як мідь, цинк, свинець та деяких рідкісних (ніобій, цирконій, берилій) майже незмінний. У цілому, породи першого субкомплексу характеризуються підвищеним вмістом TiO_2, дещо підвищеним Fe₂O₃ та FeO, зниженим - Al₂O₃ та SiO_2.

Для порід другого (базальтоїдного) субкомплексу слід відмітити наступні особливості. Пікрит-базальти наближуються до середнього складу пікриту (за Р. Делі) та відрізняються дещо більшою лужністю та основністю. Базальти (анамезити) та долерити - до середнього складу базальта. Вони більш кислі ніж покривні базальти, а андезито-базальти на відміну від трахібазальтів містять значно більшу кількість кремнієвої кислоти, лужних елементів та меншу - петрогенних двовалентних (Ca, Мg, та ін.) елементів. Для них характерна перевага натрію над калієм. В усіх типах порід цього субкомплексу відмічається підвищений вміст титану.

Породи третього (лужного) субкомплексу мають підвищений вміст K₂О, TiO₂, Al₂O₃ і знижений SiO₂ та Na₂O. Утворення лужних порід відбувалося в результаті магматичної диференціації, яка супроводжувалась потужними метасоматичними процесами. В лейцитових породах головними концентраторами калію є лейцит та калієвий польовий шпат, а в нефелінових породах - мікроклін та нефелін. Максимальний вміст лугів - в інтрузивних породах. Коефіцієнт агпаїтності коливається від 0,88 до 1,65. У породах встановлені як типово агпаїтові мінерали (Са-ринкіт), так і типово міаскітові (сфен). Ефузивні породи близькі за хімічним складом до маліньїтів, але відрізняються підвищеним вмістом СаО та лугів і зниженим MgO. Накопичення танталоніобатів і берилію спостерігається в постмагматичних метасоматитах - ортоклазитах.

За петрохімічними властивостями експлозивні породи району не відрізняються від кімберлітових порід інших провінцій світу. Порівняно з нормальними ультрабазитами для них характерний підвищений вміст стронцію, барію, бору, цирконію, ванадію, а також таких летких компонентів, як фосфор, вода і CO₂ та знижений вміст титану й алюмінію. В них трапляються всі типоморфні мінерали кімберлітів, за винятком алмазу та хромдіопсиду.

Загальною геохімічною особливістю магматичних порід девонського магматичного комплексу зони зчленування ДДЗ з Приазовським мегаблоком УЩ є підвищений вміст титану - в декілька разів (у піроксенітах у 100), міді у 2-8 разів (переважно в піроксенітах), цирконію - у 7-20, фтору у 4, рідкісноземельних елементів церієвої підгрупи - в декілька разів, а також знижений вміст SiO₂.

Петрохімічні та геохімічні особливості порід девонського магматичного комплексу дозволяють віднести їх до лужно-ультрабазитового - лужно-базальтового типу магматизму.

Все розмаїття порід пермо-тріасового магматизму обумовлене зміною вмісту головних породоутворюючих мінералів: плагіоклазу, рогової обманки, кварцу, авгіту та калієвого польового шпату. Усі породи комплексу характеризуються одними й тими ж елементами-домішками, вміст яких наближується до кларкового. Породи цього комплексу виділені Н.В. Бутурліновим у одну андезит-трахіандезитову формацію.

Особливості метасоматичних процессів. Прояви девонського магматизму супроводжуються значними процесами метасоматозу. Переважає лужний метасоматоз.

З постмагматичних процесів, пов'язаних з першим субкомплексом, треба виділити хлоритизацію та серпентинізацію, а також утворення рудних серпентинітів. З породами другого субкомплексу - скарнування та формування сульфідного зруденіння.

Виділяється декілька фаз лужного метасоматозу - фенітизація (три стадії), ранні карбонатизація, калішпатизація, альбітизація та пізня карбонатизація. Найбільш інтенсивно проявлені процеси калішпатизації, з якими пов'язана рудна мінералізація берилієвих, ніобієвих і рідкісноземельних мінералів. Встановлений також підвищений вміст міді (0,3%), цинку (до 1%), нікелю (0,2%), та молібдену порівняно із середнім вмістом порід цього типу.

Метасоматичні процеси широко розвинені і в експлозивних породах - під час перетворення цементу туфобрекчій в агрегати серпентину, тальку, хлориту і карбонатів; на окремих ділянках експлозивні породи перетворені на слюди.

З магматичними породами пермо-тріасового віку пов'язані ще слабко вивчені метасоматичні процеси. Встановлені карбонатизація, окварцювання і калішпатизація. З ними пов'язана флюоритова, поліметалічна, ртутна і мідна мінералізації. Вірогідно, метасоматити, які пов'язані з пермо-тріасовим магматизмом були транспортними артеріями для переносу фтору з девонських порід і їх відкладення в більш сприятливих умовах.

4. Рудоносність окремих ділянок поширення порід девонського магматичного комплексу

За геологічним положенням окремих ділянок, складених породами девонського магматичного комплексу, зону зчленування ДДЗ з Приазовським мегаблоком УЩ можна поділити на три структури: західний фланг, центральна частина та Покрово-Киреївська структура.

На західному фланзі зони зчленування встановлене зруденіння в районі ділянки балка Мандрикіна. В цьому місці знайдені зони епідот-хлорит-гранатових скарнів із сульфідною мінералізацією. Рудні мінерали представлені піритом, халькопіритом, піротином, магнетитом, гематитом, борнітом, халькозином. Середній вміст міді в цій зоні 0,91 %, кобальту - 0,3%. На цій же ділянці встановлені ортоклазити потужністю до 10 м з рідкісноземельним та ніобієвим зруденінням (сума рідкісноземельних елементів до 0,5 %, Nb₂O₅ до 0,15 %). Ділянка розташована у сприятливих гірничо-технічних умовах та може бути рекомендована для проведення геолого-розвідувальних робіт.

У центральній частині зони зчленування знайдене невеликих розмірів штокоподібне тіло, складене породами першого субкомплексу та жильні тіла фонолітів і ортоклазитів. Тут спостерігаються зони сульфідної мінералізації потужністю до 1 м, представлені кварцовими жилами з піритом, піротином і халькопіритом із вмістом міді до 1%, свинцю до 0,6%, цинку до 0,4%. У зонах ортоклазитизації відмічається підвищений вміст рідкісноземельних елементів церієвої підгрупи - до 1% та ніобію до 0,2%. Встановлено декілька кімберлітових трубок.

Найбільш вивченою та перспективною ділянкою є Покрово-Киреївська структура, яка розташована на східному фланзі зони зчленування. В районі структури виявлені всі різновиди порід девонського магматичного комплексу, а також магматичні породи пермо-тріасу.

У західній частині структури встановлені три штоки порід першого субкомплексу. У найбільш вивченому центральному штоці знайдені ділянки овальної форми довжиною 400-600м та шириною 200-300 м, складені рудними піроксенітами. Ці породи створюють також смугасті виділення серед польовошпатових піроксенітів та габро. Головним рудним мінералом є титаномагнетит, вміст якого сягає 35% породи. Встановлено п'ять генерацій титаномагнетиту.

Найбільший практичний інтерес представляють вулканогенні породи третього субкомплексу та пов'язані з ними метасоматити.

Комплексне родовище нефелінових руд виявлене в південній частині Покрово-Киреївської структури. Воно створює кільцеподібну структуру розміром 4 км у поперечнику. За текстурними та мінералогічними ознаками виділяють три типи нефелінових руд: маліньїти дрібнозернисті, маліньїти крупнозернисті та маліньїт-ювіти чи нефелінові сієніти. Всі породи маліньїтової гілки представлені одними й тими ж мінералами (%): нефеліном (30-40), калієвим польовим шпатом (19-42), егірин-авгітом (11-32), лужною роговою обманкою (3-5), біотитом (близько 2). Найбільша кількість калієвого польового шпату та нефеліну міститься в ювітах. Запаси нефелінових руд значні (близько 1 млрд. т).

Поблизу родовища нефелінових руд розташовані величезні поля калієвих метасоматитів (ортоклазитів) з берилієвим та ніобієвим зруденінням. Вміст берилію коливається від 0,025 до 1,08% за потужності полів від 1 до 35 м. Основні мінерали-концентратори берилію - гадолініт, бавеніт, бертрандит, бериліт, бариліт, можливо є розчинні фосфати берилію. В берилієвих ортоклазитах встановлено підвищений вміст ніобію. З мінералів-концентраторів ніобію встановлені колумбіт та ільменорутил. У них виявлено підвищений вміст рідкісноземельних елементів, титану, цинку, міді, нікелю та молібдену.

З інших порід, пов'язаних з метасоматичними процесами, необхідно відзначити карбонатитову метасоматичну брекчію із вмістом рідкісноземельних елементів до 1%. Головний мінерал-концентратор - монацит.

На півночі структури встановлені екструзивні породи з уламками всього вулканогенного комплексу девону, а також вулканогенні брекчії з лейцитовим та нефеліновим цементом.

У південній частині структури відкрите родовище флюориту, пов'язане з пермо-тріасовим магматизмом.

5. Порівняння рудно-геохімічної спеціалізації палеозойського магматизму району досліджень з іншими районами східної частини УЩ та ДДЗ

Тіла магматичних порід палеозойського віку на даний час встановлені на східному (Хомутовська-Ростовська зона розломів чи Хомутовська аномалія) та південному фланзі Приазовського мегаблоку УЩ (штоки "Зірка", Приморський масив, Кічиксу та інші), центральній частині ДДЗ (Білоцерківський виступ та ряд більш мілких масивів), а також у районі Прип'ятської западини на північному фланзі ДДЗ, що свідчить про широке поширення палеозойського (переважно девонського) магматизму в ДДЗ.

Хомутовсько-Ростовська зона розломів. Південніше зони зчленування на межі Ростовської та Донецької областей під час пошуково-зйомочних робіт 1976-1978 рр. на глибині близько 300 м на перетині Хомутовсько-Ростовської та Грузько-Єланчицької тектонічних зон знайдені штокоподібні тіла до 700 м у попереку, складені, переважно, магматичними породами першого субкомплексу девону. Спостерігаються продукти лужного метасоматозу, переважно калієвого. Ці прояви девонського магматизму практичного значення не мають.

Прояви палеозойського магматизму півдня східного Приазов'я. Південніше Октябрьського лужного масиву знайдено декілька масивів незначних розмірів, складених девонськими магматичними породами: штоки "Зірка" та масиви Приморський, Кічиксу та інші. Вони відносно слабо вивчені. Штоки "Зірка" складаються переважно з порід першого субкомплексу (піроксеніти, габро-сієніти, есексити, шонкініти та ін.). Також знайдені у невеликій кількості породи другого субкомплексу трахіт-латитового ряду. Породи третього субкомплексу утворюють незначні жильні тіла, представлені якупірангітами, сієніт-порфірами, бостонітами та нефеліновими сієнітами. Всі інші прояви девонських магмаматитів складені породами першого субкомплексу. Невеликі розміри проявів девонського магматизму півдня східного Приазов'я та розташування їх у складних геологічних умовах поки що не дозволяє розглядати їх як об'єкти для пошуків корисних копалин.

Прип'ятська западина. В 1960-1980 рр. був встановлений новий район поширення девонського магматизму - Прип'ятська западина. Вивчення речовинного складу та стратиграфічного положення цього комплексу виявило його велику подібність до девонських магматитів зони зчленування. Ці породи відносяться до одного типу вулканізму. Серед них поширені такі рідкісні для вулканогенних комплексів породи, як нефелінові та лейцитові. Спільною їх особливістю є збіднілість на кремнієву кислоту, підвищений вміст таких малих елементів як цирконій, ніобій, рідкісноземельні елементи, поширення процесів трахітизації.

Тектонічно Прип'ятська западина є зоною зчленування ДДЗ з білоруською частиною докембрійського щита. Стратиграфічно девонські товщі охоплюють менший відрізок часу (від верхньофранських євланівсько-лівеньських до данково-лебедянських відкладів). Виділяється тільки один субкомплекс - лужний. Вулканогенні породи представлені, переважно, туфами, менше - покривами; глибинні магматичні породи відсутні. В зоні зчленування ДДЗ з Приазовським мегаблоком УЩ нефелінові та лейцитові породи створюють дві групи, які розділяються просторово і за часом, тоді як в районі Прип'ятської западини спостерігається поступовий перехід між нефеліновими і лейцитовими породами. Нефелінові породи суттєво змінені, містять у своєму складі велику частину осадового матеріалу і тому не можуть бути рекомендовані у якості комплексної сировини. Можливо, більш близькі до маліньїтів та ювітів породи будуть знайдені на більшій глибині. Виявлено велику кількість трубок вибуху девонського віку (більше 100), але корінних алмазів не знайдено.

У центральній частині Дніпровсько-Донецької западини встановлений новий район поширення девонських магматитів (Білоцерківський виступ). Вулканічний центр передбачається в районі палеокуполу поблизу м. Хорол. На близькість кратера вказують текстурні особливості туфів і лавобрекчій. Сумарна потужність ефузивно-туфових товщ біля 260 м, а площа, зайнята під ці утворення, біля 600 км².

Вік порід фауністично охарактеризований як семилуцький (верхи нижньофранського ярусу) і є аналогом нижньої вулканогенної світи девону Прип'ятської западини. Вулканічні породи складають покриви ефузивів, поля туфів; інтрузивні породи трапляються лише у вигляді уламків. Виділяються три пачки вулканогенних порід які, вірогідно, відповідають стадіям вулканізму. В нижній пачці в уламках переважають породи базит-ультрабазитового складу. Лужні породи - в уламках другої пачки (в конгломератах) та малопотужних покривах третьої. Переважають нефелінові породи, рідше трапляються лейцитові. Необхідно відмітити наявність мельтейгітів, ійолітів та нефелінових піроксенітів, які не виявлені в інших районах ДДЗ.

Вулканогенні породи Білоцерківського виступу збагачені рідкісноземельними елементами, зазвичай за умови підвищеного вмісту калію та кальцію. Для порід калій-натрієвого ряду характерна збагаченість ураном та торієм. Відмічається також підвищений вміст титану, ванадію, ніобію, цирконію, міді та свинцю. За петрохімічними та геохімічними критеріями комплекс цих порід найбільш походить на девонські магматити Прип'ятської западини. Можна припустити, що в результаті значного обсягу пошукових робіт у районі ДДЗ будуть відкриті нові прояви девонського магматизму.

Висновки

На підставі досліджень, викладених в дисертаційній роботі, можна зробити ряд основних висновків:

1. У районі, що досліджувався, широко розвинені породи девонського віку, які поділяються на три субкомплекси: найдавніший - базит-ультрабазитовий D₁-D₂; найбільш поширений - базальтоїдний D₃ та лужний нефелін-лейцитовий (верхи D₃).

2. Головні фази магматизму пов'язані з герцинським орогенезом. Оновлення стародавніх розломів відбувалося в бретонську фазу. Найбільш інтенсивні прояви вулканізму (і пов'язані з ними корисні копалини) встановлюються в зонах перетину субширотних та субмеридіанальних розломів.

3. Породи першого субкомплексу мають підвищений вміст TiO₂ (порівняно з кларком цих порід), незначно підвищений вміст Fe₂O₃ та FeO, знижений Al₂O₃ та Si₂O₃. Породи другого субкомплексу відповідають середньому складу базальтоїдів (за Р.Делі), але з дещо підвищеним вмістом SiO₂, Al₂O₃, лугів, TiO₂ та меншим вмістом петрогенних двовалентних елементів. Характерна перевага натрію над калієм. Для порід третього субкомплексу властивий підвищений вміст К₂О, TiO₂, Al₂O₃ та знижений вміст SiO₂ та Na₂O. Коефіцієнт агпаїтності коливається в межах 0,88-1,65, а ефузивні породи близькі за хімічним складом до інтрузивних, але в них більш високий вміст СаО та лугів і знижений вміст MgO. Загальною геохімічною особливістю магматичних порід девону є підвищений вміст титану в декілька разів (у піроксенітах у 100), міді - 2-8 разів (переважно у піроксенітах), фтору - у 4, рідкісноземельних елементів церієвої підгрупи - у декілька разів; знижений вміст SiO₂. Петрохімічні та геохімічні особливості девонського магматизму дозволяють віднести породи цього комплексу до лужно-ультрабазитового та лужно-базальтового типу магматизму.

4. Для магматичного комплексу девону характерна наступна рудна спеціалізація:

· перший субкомплекс - титанові руди (рудні піроксеніти, серпентинізація та хлоритизація);

· другий субкомплекс - скарни з сульфідним поліметалічним зруденінням;

· третій субкомплекс - комплексні нефелінові руди, калієві та карбонатні метасоматити з берилієвою, ніобієвою та рідкісноземельною мінералізацією; в них встановлений підвищений вміст міді, нікелю, цинку і молібдену.

5. В зоні зчленування найбільш повно представлене все розмаїття порід девонського магматизму. На півдні Приазов'я (Хомутовсько-Ростовська зона розломів, "Зірка", Кічиксу, Маріупольський та Приморський масиви) переважають інтрузивні породи першого субкомплексу, а в Прип'ятській западині та центральній частині ДДЗ - ефузиви третього субкомплексу,

6. Головні ділянки встановлених у цьому районі родовищ та рудопроявів - Покрово-Киреївська та Александринська структури. Вони найбільш перспективні для проведення пошуково-розвідувальних робіт на титан, рідкісні, рідкісноземельні елементи, поліметали. .Можливі знахідки проявів корінних алмазів.

Список опублікованих праць за темою дисертації

1. Донской А.Н., Кулиш Е.А., Донской Н.А. Нефелиновые породы Украины - комплексные алюминий-глиноземные и редкометальные руды. - К.: Логос, 2004. - 222 с. Автором розглянуті петро- та геохімічні особливості порід девонського магматичного комплексу зони зчленування ДДЗ з Приазовським мегаблоком УЩ, деяких геологічних об'єктів Приазовського мегаблоку УЩ та ДДЗ; зроблені висновки щодо використання порід лужного субкомлексу як комплексних алюміній-глиноземних та рідкіснометалевих руд.

2. Донской Н.А. Геохимия палеозойских карбонатитоподобных пород Восточного Приазовья // Сб. науч. трудов. Метасоматизм, рудообразование, полезные ископаемые. - Киев, 2003. - Вып. 1. - С. 308-316.

3. Донской Н.А., Загнитко В.Н. Геохронология и рудоносность палеозойских вулканогенных пород Днепровско-Донецкой впадины и Донбасса // Аспекти геології металевих і неметалевих корисних копалин: Зб. наук. пр. Ін-та геол. наук НАН України. - Київ, 2002. - Т.1. - С. 95-115. Автором проведено зіставлення палеостратиграфічних даних та геохронологічних датувань проявів девонського магматизму зони зчленування ДДЗ з Приазовським мегаблоком УЩ та центральної частини ДДЗ.

4. Донской А.Н., Донской Н.А. Покрово-Киреевский рудный узел. Перспективы поисков и разведки на цветные, редкие металлы, флюорит и алмазы // Мінеральні ресурси України, 2003. - №1. - С. 20-22. Автором досліджені особливості розподілу кольорових та рідкісних металів в магматичних породах Покрово-Киреївської структури.

5. Vasyl M. Zagnitko, Stepan G. Kryvdik, Mykola O. Donskiy. Isotopic geochemistry of carbonatites of Ukraine // Periodico di mineralogia. Special issue. - 2003. - 72. - Eurocarb, 153-159. Автором розглянуті ізотопно-геохімічні особливості палеозойських карбонатитів Східного Приазов'я.

6. Донской А.Н., Донской Н.А. Геохимические особенности докембрийского и фанерозойского щелочного магматизма юго-запада Русской платформы // Тр. XXI Всерос. семинара "Геохимия магматических пород" (3-5 сентября, 2003 г.). - Апатиты, 2003. - С. 53.

7. Донской А.Н., Донской Н.А. Покрово-Киреевский рудный узел. Перспективы поисков и разведки на цветные, редкие металлы, флюорит и алмазы // Матеріали наради "Мінерально-сировинна база чорних та кольорових металів. Стан і перспективи" (11-13 червня, 2002 р.). - Київ, 2002. - С. 95-97. Автором досліджені особливості розподілу кольорових та рідкісних металів в магматичних породах Покрово-Киреївської структури.

8. Zagnitko V.N., Matviychuk M.V., Donskoy N.A. Isotopic geochemistry and metallogeny of carbonatites of Ukrainian Shield // The Abstracts. "Metallogeny of Precambrian Shields" (Kyiv, Ukraine, September 13-26, 2002). - Kiev, 2002. - P. 111. Автором розглянуті ізотопно-геохімічні властивості палезойських карбонатитоподібних порід зони зчленування ДДЗ з Приазовським мегаблоком УЩ та зроблені металогенічні висновки.

9. Донський М.О. Глибинна тектоніка зони зчленування ДДЗ з Приазовською частиною УЩ і її зв'язок з проявами девонського магматизму // Тез. доп. молодіж. наук. конфер. "Наука про Землю - 2001" (19-21 жовтня, 2001 р.). - Львів, 2001. - С. 17-18.

10. Донський М.О. Геохімія девонського магматичного комплексу Східного Приазов'я " // Мат. нарад. "Геологія і магматизм докембрію Українського щита". - Київ., 2000. - С. 156-157.

11. Донской Н.А. Особенности образования щелочных пород среднепалеозойского возраста Днепрово-Донецкой впадины и Украинского щита // Тез. докл. семин. "Геохимия магматических пород. Щелочной магматизм Земли" (20-21 марта, 2002 г.). - М., 2002. - С. 39.

Размещено на Allbest.ru