Літолого-фаціальний склад і перспективи алмазоносності райгородської товщі Інгульського мегаблоку Українського щита

3

Размещено на http://www.allbest.ru/

міністерство освіти і науки, молоді та спорту УКРАЇНИ

Державний вищий навчальний заклад «НАЦІОНАЛЬНИЙ гірничий УНІВЕРСИТЕТ»

УДК 553.81:553.068.5 (477.54+477.46)

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата геологічних наук

Спеціальність 04.00.11 - Геологія металевих і неметалевих корисних копалин

Робота виконана на кафедрі загальної та структурної геології Державного вищого навчального закладу «Національний гірничий університет» Міністерства освіти і науки, молоді та спорту України (м. Дніпропетровськ).

Науковий керівник: доктор геологічних наук, доцент Рузіна Марина Вікторівна, професор кафедри геології та розвідки родовищ корисних копалин Державного вищого навчального закладу «Національний гірничий університет» Міністерства освіти і науки, молоді та спорту України (м. Дніпропетровськ).

Офіційні опоненти: доктор геолого-мінералогічних наук, професор Каталенець Анатолій Іванович, професор кафедри економіки підприємств Криворізького економічного інституту Державного вищого навчального закладу «Київський національний економічний університет ім. Вадима Гетьмана» Міністерства освіти і науки, молоді та спорту України;

доктор геологічних наук, доцент Березовський Анатолій Анатолійович, декан геолого-екологічного факультету Криворізького технічного університету Міністерства освіти і науки, молоді та спорту України.

Захист відбудеться "28" квітня 2011 р. о 14⁰⁰ год. на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 08.080.05 при Державному вищому навчальному закладі «Національний гірничий університет» Міністерства освіти і науки, молоді та спорту України (49005, м. Дніпропетровськ, просп. Карла Маркса, 19; тел. (0562) 47-24-11).

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Державного вищого навчального закладу «Національний гірничий університет» Міністерства освіти і науки, молоді та спорту України за адресою: 49005, м. Дніпропетровськ, просп. Карла Маркса, 19.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Д 08.080.05 кандидат геолого-мінералогічних наук, доцент А.Л. Лозовий

Актуальність теми дисертації визначена необхідністю вдосконалення існуючих критеріїв і ознак прогнозування родовищ алмазів для забезпечення сталого розвитку мінерально-сировинної бази України. На сьогоднішній день прогнозно-пошукові роботи з оцінки перспектив алмазоносності території України базуються на класичних уявленнях про утворення алмазів у зв'язку з кімберлітовим і лампроїтовим магматизмом. Однак, в області мінерагенії алмазу накопичилась велика кількість даних, які потребують нового погляду на вік, генетичні типи та закономірності формування джерел алмазів. На даний час найбільш перспективним відносно алмазоносності вважається Центральний алмазоперспективний район Інгульського мегаблоку Українського щита (УЩ), де за результатами прогнозно-пошукових робіт на корінні джерела алмазів у відкладеннях фанерозойського чохла, зокрема в породах райгородської товщі, встановлено алмази та їх мінерали-супутники. Оскільки вивчення алмазоносності осадового чохла в межах цього району практично не проводилося, було запропоновано розширити прогнозно-пошукові роботи на алмази, направивши їх у бік пошуку фанерозойських розсипів, які можуть мати як самостійне значення, так і сприяти виявленню корінних джерел, які до теперішнього часу не встановлено. У зв'язку з цим знадобилось всебічне вивчення райгородської товщі з метою обґрунтування її перспектив на алмази та розробкою нових пошуково-прогнозних критеріїв, що дозволить ефективно проводити пошуки і розвідку родовищ алмазів.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами і темами. Дисертаційна робота виконана відповідно до «Загальнодержавної програми розвитку мінерально-сировинної бази України на період до 2010 року», яка затверджена законом України від 22 лютого 2006 р. № 3458-IV, в рамках тематик Дніпропетровського відділення Українського державного геологорозвідувального інституту (ДВ УкрДГРІ) - держбюджетних «Підготовка до видання атласу основних літотипів пізнього протерозою і фанерозою України» (№ ДР 0105U001657); «Формування геологічних колекцій основних стратотипів фанерозою Українського щита і Донбасу для державної літотеки типових порідних комплексів» (№ ДР 0109U006885) і госпдоговірної «Детальне комплексне геолого-геофізичне вивчення тектонічно ущільнених зон в межах Лісової, центральної і північної частин Грузької площі для виділення ділянок, перспективних на пошуки алмазоносних структур» (№ 981-х (8/37-07)). Автор дисертації є одним з виконавців і співавторів звітів за результатами цих науково-дослідних робіт.

Мета і завдання досліджень. Мета роботи - на підставі результатів літолого-фаціального аналізу, петрографічних і палеогеографічних досліджень оцінити перспективи алмазоносності райгородської товщі Інгульського мегаблоку УЩ.

Для досягнення поставленої мети були визначені наступні задачі досліджень:

1) систематизувати і проаналізувати накопичені геологічні матеріали з алмазоносності райгородської товщі Інгульського мегаблоку УЩ;

2) вивчити речовинний склад і будову райгородської товщі;

3) уточнити стратиграфічне положення райгородської товщі та провести палеогеографічні дослідження палеоценових утворень району досліджень;

4) обґрунтувати генезис і формаційний тип виявлених в межах райгородської товщі проявів алмазів;

5) розробити прогнозно-пошукові критерії і виявити ділянки, перспективні на розсипи алмазів.

Об'єкт досліджень - райгородські утворення Інгульського мегаблоку УЩ.

Предмет досліджень - алмазоносність райгородської товщі Інгульського мегаблоку УЩ.

Методи досліджень. Для виконання поставлених завдань був використаний комплекс польових і лабораторних методів досліджень: відбір штуфних проб, вивчення керну пошукових свердловин, літолого-фаціальний аналіз, петрографічні, мінераграфічні дослідження, які проводились при безпосередній участі автора дисертації для вивчення речовинного складу основних різновидів вулканогенно-осадового комплексу порід райгородської товщі і супутніх флюїдизитів, рентгеноструктурний, термічний аналізи для вивчення тонкодисперсних мінеральних фаз і виявлення різних генерацій основних породоутворюючих мінералів, палеонтологічний і палеогеографічний методи для обґрунтування стратиграфічного положення і геологічної обстановки формування порід райгородської товщі. При обґрунтуванні перспектив алмазоносності райгородської товщі були використані порівняльно-геологічний метод досліджень і рудно-формаційний аналіз.

Наукові положення, які захищаються в дисертації.

1. Алмазовміщуючі породи райгородської товщі представлені літифікованими змішаними прибережно-морськими відкладами тефри, резургентного і осадового матеріалу і відносяться до осадово-пірокластичної групи утворень, які формувалися в зоні літоралі мілководної затоки морського басейну у палеоцені.

2. Слюдяні лампрофіри, які вперше встановлені в складі райгородської товщі Інгульського мегаблоку Українського щита аналогічні флюїдизатно-експлозивним потенційно алмазоносним утворенням типу рівненськітів.

3. Перспективність алмазоносності райгородської товщі обумовлена виявленням в її складі алмазів, їх мінералів-супутників, туфогенних утворень кратерної фації кімберлітових трубок, а також схожістю формаційного типу з пірокластичними кімберлітами, що акумулюються в мілководних морських басейнах.

Наукова новизна отриманих результатів.

1. Виявлено особливості літолого-фаціального складу і стратиграфічного положення райгородської товщі, що дозволило встановити умови її формування від декількох джерел протягом пізнього маастрихту - раннього палеоцену.

2. Ґрунтуючись на палеогеографічних реконструкціях встановлено закономірності розповсюдження континентальних і прибережно-морських фацій райгородської товщі.

3. Визначена провідна роль процесів переробки хвильоприбійною діяльністю очікуваних слабоеродованих кімберлітових трубок, локалізованих в межах берегової лінії мілководної затоки палеоценового морського басейну при формуванні проявів алмазів у райгородській товщі.

4. На підставі аналогії слюдяних лампрофірів, які вперше встановлені у складі райгородської товщі, флюїдизатно-експлозивним утворенням типу рівненськітів та алмазоносних мінет, обґрунтована їх потенційна алмазоносність.

5. Обґрунтовано формаційний тип встановлених раніше проявів алмазів, визначено ймовірні напрямки перенесення і області акумуляції алмазоносного уламкового матеріалу та розроблені нові прогнозно-пошукові критерії алмазоносності райгородської товщі Інгульського мегаблоку Українського щита.

Обґрунтованість і достовірність наукових положень, висновків і рекомендацій підтверджена достатнім обсягом фактичного матеріалу із алмазоносних об'єктів світу та Українського щита; задовільним збігом теоретичних результатів із певними геологічними даними, участю автора на всіх етапах збору та обробки фактичного матеріалу, застосуванням комплексу сучасних методів досліджень, необхідного і достатнього для вирішення задач, поставлених в дисертації.

Наукове значення роботи полягає в теоретичному обґрунтуванні провідної ролі літолого-петрографічного, структурно-тектонічного, палеогеографічного факторів у формуванні потенційно алмазоносних формацій у породах чохла Українського щита у зв'язку з тектоно-магматичною активізацією у фанерозої.

Практичне значення отриманих результатів полягає в можливості застосування розроблених критеріїв алмазоносності райгородської товщі для планування в Центральному алмазоперспективному районі пошуково-прогнозних робіт на алмази, в розширенні меж раніше виділеної Кіровоградської алмазоперспективної площі та виділенні ділянок, перспективних на розсипи алмазів, а також у використанні отриманих результатів при геологічному картуванні. Результати досліджень використані ДВ УкрДГРІ при складанні звітів про виконання НДР і передані КП «Кіровгеологія» та ДП «Центрукргеологія» НАК «Надра України» для впровадження.

Особистий внесок автора. Автором у польовий період виконано вивчення відслонень, керну пошукових свердловин, проведено відбір проб для виконання комплексу подальших лабораторних досліджень. Виділені класи вулканогенно-осадових порід райгородської товщі і обґрунтовано їх стратиграфічне положення, побудована уточнена схематична палеогеографічна карта райгородського часу раннього палеоцену району досліджень та визначена геологічна обстановка утворення райгородської товщі; обґрунтована потенційна алмазоносність вперше встановлених флюїдизатно-експлозивних утворень у райгородській товщі; сформульовані нові прогнозно-пошукові критерії і виділені ділянки, перспективні на розсипи алмазів.

Під час підготовки публікацій, написаних у співавторстві, автором особисто проведено збір геологічного матеріалу, аналіз лабораторних досліджень, інтерпретацію результатів, зроблені висновки.

Апробація результатів дисертації. Основні результати роботи докладалися на Міжнародній науково-практичній конференції «Корінні і розсипні родовища алмазів і найважливіших металів» (м. Сімферополь-Судак, 2008), VI і VIІ Міжнародних наукових конференціях студентів і аспірантів «Географія, геоекологія, геологія: досвід наукових досліджень» (м. Дніпропетровськ, 2009, 2010), VIІ Міжнародній науково-практичній конференції «Проблеми теоретичної і прикладної мінералогії, геології, металогенії гірничодобувних регіонів» (м. Кривий Ріг, 2010).

Публікації. Основні положення дисертаційної роботи відображено в 10 наукових працях, з них у фахових виданнях - 6, в тому числі: у наукових журналах - 5, у збірниках наукових праць - 1, у збірниках конференцій - 4.

Структура і об'єм роботи. Дисертація загальним обсягом 178 сторінок складається із вступу, семи розділів, висновків і списку використаної літератури зі 175 джерел на 17 сторінках, містить 117 сторінок тексту, таблицю і 62 рисунка.

Автор висловлює велику подяку к.г.-м.н., зав. сектору досліджень фанерозою ДВ УкрДГРІ, доц. В.Л. Стефанському за наукові консультації та сприяння в організації досліджень, співробітникам КП «Кіровгеологія» к.г.н. Г.А. Калашник і ДП «Центрукргеологія» О.М. Нечаєнку за надання кернового, фондового і графічного матеріалу та всім колегам по роботі за допомогу і підтримку під час підготовки дисертації. Автор щиро вдячний проф. І.М. Баргу за цінні зауваження і конструктивну критику.

Особливу подяку за наукові консультації, постійну підтримку, увагу та участь у підготовці дисертаційної роботи автор висловлює науковому керівникові, професору кафедри геології та розвідки родовищ корисних копалин Державного ВНЗ «НГУ», доктору геологічних наук Марині Вікторівні Рузіній.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтована актуальність теми, сформульовані мета і задачі досліджень, наукова новизна і практичне значення результатів, наведені дані про їх апробацію.

У першому розділі наведені результати огляду накопиченого на сьогоднішній день матеріалу з алмазоносності території України в цілому і району досліджень зокрема, а також уявлення про геологію райгородської товщі.

Необхідність всебічного розвитку мінерально-сировинної бази України ставить перед геологами завдання з пошуку родовищ алмазів. Значний внесок до цих досліджень зробили: С.Т. Борисенко, І.Р. Вахно, М.П. Семененко, М.С. Усенко, А.П. Бобрієвіч, С.М. Цимбал, А.І. Чашка, Ю.О. Полканов, А.І. Каталенець, Ю.Ю. Юрк, В.Л. Масайтіс, Г.М. Яценко, Д.С. Гурський, Ю.В. Гейко, В.С. Металіді, В.М. Квасниця, А.П. Нікольський, С.Г. Кривдік, М.М. Кірьянов, В.Ю. Чорний, Ю.І. Федоришин, С.В. Бірук, О.В. Фесенко, Г.А. Калашник і багато інших дослідників. В результаті систематизації матеріалу на теперішній час виділені перспективні на алмази райони, одним з них вважається Інгульський мегаблок УЩ. З 1993 р. КП "Кіровгеологія" ГРЕ-37 із залученням науковців проводяться геолого-прогнозні роботи на алмази в північно-східній частині мегаблоку. В результаті цих робіт виділені перспективні ділянки, виявлені потенційно алмазоносні структури, у п'яти з них встановлено кристали алмазів і їх мінерали-супутники в породах чохла, зокрема в породах райгородської товщі. Г.М. Яценко припустив, що встановлені прояви алмазів і їх мінералів-супутників в піщано-глинистих відкладеннях бучацької світи, пов'язані з вторинними колекторами розсипних алмазів, з їх походженням із порід райгородської товщі і запропонував спрямувати прогнозно-пошукові роботи у бік пошуку фанерозойських розсипів, які можуть мати як самостійне значення, так і сприяти виявленню корінних джерел алмазів.

Впродовж багатьох років райгородські відкладення є предметом дискусії, як утворення суперечливого генезису і віку. Вивченням порід чохла УЩ, в тому числі райгородських відкладень, в різні роки займалися І.М. Етінгоф, В.А. Голубєв, Н.Ф. Піддубний, В.К. Рябчун, В.Г. Злобенко, Г.М. Карпов, І.Н. Панкратов, С.О. Мороз, Л.Г. Ткачук, Г.П. Калініченко, А.А. Березовський, Г.М. Яценко, Д.С. Гурський, Є.М. Слівко, Є.П. Гуров, П.Ф. Гожик, О.М. Нечаєнко і багато інших дослідників. До останнього часу райгородські утворення розглядалися у відкритому друці як елемент підошовної частини лузанівського опорного розрізу палеоцену або коротко характеризувалися в узагальнювальних роботах. З одного боку, на підставі знахідок сеноманської і маастрихтської фауни райгородські відкладення, або їх верхня частина відносилися до крейдових утворень, а з іншою їх датують палеоценом і неогеном.

Точка зору на будову райгородської товщі у багатьох дослідників схожа, однак питання щодо умов її утворення залишається дискусійним. Так можна виділити, як мінімум, три погляди на її генезис. Перший з них полягає в тому, що райгородські відкладення є геологічним тілом, представленим своєрідними перевідкладеними брекчієподібними породами, утвореними унаслідок тектонічних рухів, обвалення берегів, їх оповзання і утворення олістостромів. Другий пов'язан з проблемою фанерозойського вулканізму УЩ. Утворення райгородської товщі пов'язується з Бовтишською структурою, яка розглядається як вулканічний кратер. Генезис порід райгородської товщі в цьому випадку вважається вулканогенним. Третя точка зору пов'язана з уявленнями про амагматичність щитів у фанерозої. Згідно їй знайдені в межах щитів концентричні структури відносяться до метеоритних кратерів, а породи райгородської товщі розглядаються як закратерні викиди Бовтишської імпактної структури. Знахідки проявів алмазів у відкладах райгородської товщі потребують обґрунтування їх формаційного типу, а в зв'язку з дискусійностю умов утворення і віку потребується проведення детального вивчення її порід.

У розділі 2 приведено методи досліджень, вибір яких визначено змістом поставлених завдань і реальними умовами їх виконання. Площа досліджень обмежена областю поширення райгородських відкладень. В адміністративному відношенні район досліджень знаходиться в межах Черкаської і Кіровоградської області й умовно розділений на дві площі - Смілянську та Кіровоградську. Для виконання поставлених завдань було використано комплекс польових і лабораторних методів досліджень: відбір штуфних проб, вивчення керна пошукових свердловин, літолого-фаціальний аналіз, петрографічні, мінераграфічні дослідження для вивчення речовинного складу основних різновидів порід райгородської товщі, рентгеноструктурний, термічний аналізи для визначення тонкодисперсних мінеральних фаз і виявлення різних генерацій основних породоутворюючих мінералів, палеонтологічний і палеогеографічний методи для обґрунтування стратиграфічного положення і геологічної обстановки формування порід райгородської товщі. Для складання палеогеографічної карти використана літолого-фаціальна карта райгородської товщі, карти поверхні фундаменту та топографічні карти листів М-36-XXVI, XXVII, XXXII, XXXIII масштабу 1:200 000 (ДП «Центрукргеологія»).

У третьому розділі наведені короткі дані про геологічну будову району досліджень, який розташований в центральній частині Українського щита в межах Інгульського мегаблоку і відноситься до Кіровоградського рудного району. В геологічній будові території досліджень виділено кристалічний фундамент і осадовий чохол. Фундамент представлено сильно дислокованими кристалічними утвореннями докембрійського віку (Корсунь-Новомиргородським і Новоукраїнським масивами), чохол складений мезо - кайнозойськими морськими і континентальними відкладеннями, які залягають горизонтально. В межах мегаблоку розвинені зони регіональних розломів глибинного залягання ортогонального і діагонального напрямків (Кіровоградський, Звенігородсько-Анновський, Новоукраїнський, Суботсько-Мошорінський, Западно-Інгулецький та ін.), які зазнавали тектонічну активізацію в кайнозої з проявом магматизму на території УЩ. У зонах розломів і вузлах їх перетину локалізуються ендогенні родовища, характерні для мезо - кайнозойської активізації. Розвиток щита в кайнозої супроводжувався створенням родовищ кори вивітрювання і концентрацією розсипів, зокрема алмазів.

У розділі 4 наведені дані щодо вивчення будови і речовинного складу порід райгородської товщі різних площ досліджень для визначення літолого-фаціальних умов утворення проявів алмазів, встановлених раніше в їх складі. Породи райгородської товщі поширені в центральному районі Інгульського мегаблоку Українського щита і його північно-східній присхиловій частині і залягають, в основному, в долинах палеорічок і інших пониженнях рельєфу кристалічного фундаменту та заповнюють Кіровоградсько-Новоміргородську, Шостаковську, Виськовську, Сазонівську, Лебедіно-Балаклеєвську, Тясминську, Новоміргородсько-Ротмістровську і Чигиринську палеодолини, а також Ротмістровську, Зеленогайську, Адамівську і Оситняжську улоговини. Окремими плямами райгородські породи збереглися на підвищених ділянках поверхні фундаменту. Загальна територія розповсюдження порід складає близько 6 400 км², має близьку до ізометричної форму, витягнуту в північно-західному напрямку.

У результаті проведених досліджень детально вивчено керновий матеріал, що представляє як райгородську товщу, так і утворення, що залягають вище і нижче неї на території Кіровоградської площі поблизу сіл Грузьке та Лісове, в межах якої при проведенні прогнозно-пошукових робіт КП «Кіровгеологія» в райгородських породах встановлені алмази кімберлітового генезису без «ознак давнини» та їх мінерали-супутники. Тут райгородські утворення, загальною потужністю близько 70 м, залягають на корі вивітрювання гранітоїдів кристалічного фундаменту та зі стратиграфічною незгодою перекриваються безкарбонатною товщею глауконітових пісків еоцену. За наявності брил і валунів резургентного матеріалу (роздроблені бічні та перекриваючі породи жерла), відсотковому вмісту вулканогенної складової і наявності в покрівлях прошарків вторинного каоліну виділено дві пачки. Нижня пачка містить більше 50% вулканогенного матеріалу і може бути віднесена за класифікацією, запропонованою Л.Н. Ботвінкіною (1974) до псефіто-псамітових туфітів. У підошві нижньої пачки встановлені два малопотужних прошарки зміненого змішаного туфу. Верхня пачка містить до 30% пірокластики і являє собою карбонатні пірокласто-осадові породи різного гранулометричного складу, які представлені туфогравелітами, туфопісковиками, туфоалевролітами. Потужність літологічних різниць непостійна (від 0,1 до 10 м). У складі резургентного матеріалу встановлено осколкові і обкатані уламки (від піщаних до брил і валунів розміром 1 м) гранітоїдів, монцодіоритів і андезинітів. Багато уламків характеризуються ознаками сильного нагріву. З пірокластики зареєстровані кристалокласти, одиничні знахідки уламків вулканогенних порід і девітрифікованого скла. Осадова складова включає теригенні обкатані і кутасто-обкатані різниці карбонатних осадових порід з незначною кількістю глауконіту, залізистих порід з шамозитом. Райгородська товща Кіровоградського району характеризується великою кількістю залишків морських бентосних безхребетних палеоценового віку, встановлено також вуглефіковані рослинні залишки. Із головних мінералів визначені кварц, польові шпати, слюда, амфібол. Встановлені кальцит, доломіт, сидерит. Глинисті мінерали, згідно петрографічних, рентгеноструктурних і термічних досліджень, представлені каолінітом, гідрослюдою, монтморилонітом, глауконітом. З акцесорних встановлені циркон, апатит, рудні мінерали. На основі результатів досліджень припущено, що змішення тефри, біогенного, осадового і резургентного матеріалу райгородської товщі Кіровоградського району при експлозіях, які нерідко відбувалися в умовах суші і моря одночасно, привели до утворення і перешарування пірокласто-осадових і осадово-пірокластичних прибережно-морських фацій.

Райгородська товща і породи, які її перекривають, Тясминської депресії Смілянської площі вивчені за виходами порід у відслоненнях, розташованих в бортах річок Тясмин, Сухий і Сирий Ташлик поблизу сіл Лузановка, Копійчана, Лебедівка, Ярове, Райгород Каменського району Черкаської області. Тут породи райгородської товщі залягають субгоризонтально в основному на корі вивітрювання кристалічних порід фундаменту. Потужність товщі коливається в межах 3-11 м. Перекриті породи товщі палеогеновими і четвертинними відкладеннями. У відслоненнях біля сіл Копійчана, Ярове і Райгород порода складається зі слабозцементованої вулканічної матриці з численними, різною мірою вивітреними, уламками (резургентним матеріалом) кристалічних порід фундаменту місцевого геологічного розрізу. Зони випалу навколо резургентних уламків відсутні. Залишки фосілій нами не встановлено. Пірокласти представлені в основному кристалокластами псамітової розмірності. Мінеральний склад матричної породи райгородської товщі - кварц, слюда, плагіоклаз, мікроклін, амфібол; глинисті мінерали, відповідно до петрографічних и рентгеноструктурних досліджень, представлені каолінітом і монтморилонітом. За текстурно-структурними ознаками, мінеральним складом та співвідношенням осадової і вулканогенної складових породи райгородської товщі Тясминської депресії віднесені до псамітових туфів, що утворилися в континентальних умовах. У відслонені біля с. Лебедівка у складі товщі вперше встановлено слюдяні лампрофіри, які у зв'язку з їх очікуваною алмазоносністю детально охарактеризовані у розділі 6.

У результаті досліджень з'ясовано, що алмази та їх мінерали-супутники, які були встановлені раніше в райгородській товщі, розташовані у гравійно-галечниково-валунних прибережно-морських осадово-пірокластичних райгородських утвореннях нижньої частини розрізу. На підставі літолого-фаціального складу райгородської товщі та проаналізувавши палеогеографічні умови району досліджень різних епох, припущено, що джерелами алмазоносного уламкового матеріалу, який поступав в прибережно-морські відклади товщі, можуть виступати безпосередньо перероблені хвильоприбійною діяльністю алмазоносні джерела, котрі локалізуються в межах берегової лінії мілководного морського басейну, а також його алювіальне знесення з континентальної частини території досліджень.

У п'ятому розділі висвітлена стратиграфічна характеристика та умови утворення вивчених порід райгородської товщі, які ґрунтуються на узагальненні результатів досліджень, проведених за участю автора та матеріалів раніше проведених робіт. Вік райгородської товщі за даними Л.К. Коломійцевою, Є.І. Ніколаєвською, М.В. Ярцевою, Т.Б. Губкіною, С.О. Люльєвої та багатьох інших дослідників датувався сеноманом, маастрихтом або нижнім палеоценом. Результати проведених за участю автора мікропалеонтологічних досліджень показали повну відсутність нанопланктону, що свідчить про несприятливе екологічне середовище для існування планктонних організмів. Вік прибережно-морських відкладів райгородської товщі Кіровоградського району відповідає ранньому палеоцену і ґрунтується на визначенні (М.В. Ярцева) сингенетичної палеоценової фауни матричного матеріалу, що включає зокрема зональний вид Cibicides lectus. У райгородських відкладах Тясминської депресії залишки фосілій нами не встановлено. У зв'язку з цим проведені палеонтологічні дослідження фауни лузанівських шарів (ранній палеоцен), які їх перекривають у відслоненнях біля с. Лузанівка. Отримані дані не суперечать результатам Г.П. Калініченко відносно віку райгородської товщі за вивченням нанопланктону в районі с. Райгород, що відповідає пізньому маастрихту в обсязі зони Nephrolithus frequens. Палеонтологічні дослідження дозволили припустити, що формування райгородської товщі відбувалося протягом пізнього маастрихту - раннього палеоцену.

Умови утворення райгородської товщі до теперішнього часу остаточно не охарактеризовано. Це пов'язано з визначенням походження джерела відкладень товщі. Утворення райгородських порід пов'язується в основному з Бовтишською структурою, генезис якої до теперішнього часу залишається дискусійним.

Визначення генезису Бовтишської структури не входило до завдань дослідження, тому проаналізувавши дані науковців, які вивчають це питання, враховуючи її структурно-тектонічне положення, нами за основу прийнята вулкано-тектонічна природа її утворення, яку підтримують вчені, що вивчають проблему алмазоносності в Україні - Г.М. Яценко, Ю.В. Гейко, Д.С. Гурський, В.С. Металіді, В.Л. Приходько та багато інших.

У результаті проведених за участю автора досліджень у складі райгородської товщі вперше встановлені вулканогенно-осадові і флюїдизатно-експлозивні утворення, Ю.І. Федоришиним та ін. (2008) встановлені ксенотуфобрекчії кімберлітів з автолітами, лапілями, пізолітами, Г.А. Калашник та ін.( 2008, 2010) встановлені алмази кімберлітового генезису без ознак далекого переміщення, октаедричного габітусу, найбільш характерного для фанерозойських алмазів (Б.І. Прокопчук, 1979) і їх мінерали-супутники. Наведені вище дані дозволили припустити, що формування товщі відбувалося протягом пізнього маастрихту - раннього палеоцену при вулканізмі вибухового характеру, при цьому різноманітність речовинного складу і фаціальні відмінності порід товщі дозволяють вважати їх утворення від декількох джерел, розташованих, як на суші, так і в мілководній частині морського палеобасейну. Відомо, що навколо Бовтишської структури встановлено низку концентричних структур різного рангу - Ротмістровська, Адамівська, Зеленогайська і Осітняжська, котрі розглядаються як експлозивні. Крім того, за даними Г.А. Калашник та ін. (2010) встановлені контури негативних гравіаномалій, що контролюють експлозивні структури мезо-кайнозойського етапу тектонічної активізації, котрі локалізовані у Кіровоградському глобальному вузлі перетину розломів, приурочених до субширотної Суботсько-Мошорінської зони. Дані структури розташовані в межах розповсюдження прибережно-морських порід райгородської товщі Кіровоградського району. Різноманітність експлозивних структур району досліджень залежить від багатьох причин, основними з них є розломна будова кори, склад флюїдизатів і глибина закладення. Таке поширення експлозивних структур, на думку Г.М. Яценко, Ю.В. Гейко, Д.С. Гурського та ін. може бути свідченням активізації магматичних процесів на щиті у фанерозої.

На території України, за даними А.А. Гойжевського та ін. (1976, 1982) активізованими є Закарпатський прогин і Дніпровсько-Донецька западина (ДДЗ), а областями з проявом процесів активізації - УЩ, Крим, Донбас. Фіксуються зони активізації розломами першого порядку і виражаються блоковими рухами, проявами магматизму, зокрема експлозивної діяльності і створенням розломних структур - зон другого порядку. Можливо, специфіка геологічного розвитку території досліджень пов'язана з її геоструктурним положенням в окраїнній частині щита, поблизу зони зчленування з ДДЗ, в якій у фанерозої встановлено три етапи тектономагматичної активізації - раннєгерцинський (середній - верхній девон), кімерійський (верхня юра) і ларамійський (верхня крейда - нижній палеоген).

Таким чином, тектонічна активність в межах ДДЗ на ларамійському етапі ймовірно спричинила прояв процесів тектоно-магматичної активізації на щиті, в наслідок чого в пізньому маастрихті - ранньому палеоцені формувалися вулканогенно-осадові, флюїдизатно-експлозивні райгородські утворення і, вірогідно, кімберлітові джерела, що локалізуються в Кіровоградському глобальному вузлі перетину розломів Інгульського мегаблоку УЩ.

За результатами літолого-фаціального аналізу встановлено закономірності розповсюдження континентальних і прибережно-морських фацій райгородської товщі. На підставі отриманих результатів, даних з гіпсометрії фундаменту, з урахуванням результатів палеогеографічних досліджень раннього палеоцену Д.Є. Макаренко (1970, 1976), а також ґрунтуючись на палеогеографічних картах СРСР і України під редакцією О.П. Виноградова (1968) і В.Г. Бондарчука (1960) побудована уточнена схематична палеогеографічна карта раннього палеоцену території досліджень, на основі якої були виділені перспективні ділянки на пошуки літоральних розсипів алмазів в райгородській товщі. Встановлено, що море крейдового часу досягло максимальних розмірів у сеномані і в маастрихті практично відступило з території досліджень. У ранньому палеоцені знову відбулося опускання великих площ Східноєвропейської платформи, і води Північного моря проникли в межі УЩ, з півночі, і Тетіса з півдня. Утворилося море Архангельського, яке з'єднало акваторію між Північною Атлантикою і шельфовими зонами Тетіса східніше території досліджень протоками. Сумський басейн в ранньому палеоцені затоками вторгався на територію УЩ. Суша мала острівний характер із різаними берегами. На початку у нижньому палеоцені (райгородський час) морський басейн мав невеликі розміри, потім він досяг максимуму (лузанівський час), а далі зменшувався. У райгородський час раннього палеоцену центральна частина території досліджень представляла собою суходіл, море займало відносно невеликі площі на північному сході та півдні.

В результаті встановлено, що утворення прибережно-морських алмазовміщуючих фацій райгородської товщі обумовлено особливостями палеогеографії периферії Сумського морського басейну, який глибоко врізаними мілководними затоками поширювався на територію досліджень у ранньому палеоцені. Перенесення уламкового матеріалу, ймовірно, відбувалося з підвищених ділянок центральної частини району досліджень у північно-східному та південному напрямках. При цьому провідну роль у формуванні розсипних проявів алмазів в прибережно-морських породах райгородської товщі Кіровоградського району можливо грали процеси переробки хвильоприбійною діяльністю слабоеродованих кімберлітових трубок, що локалізувалися в межах берегової лінії мілководного палеоценового басейну. У структурно-тектонічному плані очікувані кімберлітові джерела приурочені до Кіровоградського глобального вузла перетину розломів, котрі зазнали активізації на ларамійському етапі тектоно-магматичної активизації у мезо-кайнозої.

У розділі 6 охарактеризовані слюдяні лампрофіри, які вперше встановлені у складі райгородської товщі та обґрунтована їх потенційна алмазоносність. Як відомо, в кристалічному фундаменті і чохлі УЩ зосереджені прояви алмазів, що виникли на етапах активізації в докембрії та фанерозої, що пов'язані з формаційними комплексами фундаменту, корами їх вивітрювання і осадовими колекторами. У результаті вивчення алмазоносних формацій різних генетичних типів у межах УЩ Г.М Яценко та ін. дослідниками була обґрунтована значна роль флюїдизатно-експлозивних процесів у формуванні алмазів і багатьох інших корисних компонентів. Встановлено, що алмазоносні утворення Інгульського мегаблоку представлені не тільки кімберлітовою, але і нетрадиційними формаціями - лампроїтовою і ще більш лейкократовою і сублужною рівненськітовою (Г.М. Яценко та ін., 2006). За даними Г.М. Яценко рівненськіти, що встановлені в межах Новоукраїнського масиву трахітоїдних гранітів Інгульського мегаблоку Українського щита, представлені сублужними слюдистими утвореннями середнього складу з флюїдальною або уламковою текстурами. Серед породоутворюючих мінералів присутні тетраферіфлогопіт, сублужні амфіболи типу калієвого ріхтеріту, діопсид, ортоклаз, санідін; для матриці характерні пилуваті скупчення дрібних зерен магнетиту. Встановлені дрібні частинки змінених гіпербазитів, алмази. Описані породи поширені у Рівненському полі дайок і трубок вибуху.

У результаті вивчення розрізів райгородської товщі Тясминської палеодепресії, в штучному відслонені у схилі р. Сухий Ташлик біля с. Лебедівка Кам'янського району Черкаської області, встановлено брекчієвидні породи, що представлені уламками кристалічних порід, які зцементовані дрібнозернистою масою. Розріз ускладнений жилами, які заповнені світло-сірим з блакитним відтінком матеріалом. У результаті проведених петрографічних та рентгеноструктурних досліджень встановлена практично повна відповідність складу «жильних» порід флюїдно-експлозивним утворенням (флюїдизитам) в осадових комплексах Росії, Білорусі, Китаю, що детально вивчені А.П. Казаком та ін. (2008).

За мінеральним складом вивчені за участю автора дисертації «жильні» породи в райгородській товщі проявляють аналогію із слюдяними лампрофірами типу мінет і керсантитів. Головними породоутворюючими мінералами є біотит, зустрінутий у вигляді двох генерацій, калієві польові шпати, представлені мікрокліном і ортоклазом, а також агрегати псевдолейциту. Присутні релікти амфіболу, піроксену, діопсиду. Відзначається наявність апатиту (свідоцтво привносу летючих компонентів), лейкоксену, кварцу і рудного мінералу. Біотит представлено двома генераціями: 1) мілколускатим різновидом світло-коричневого кольору, що формує вигнуті, іноді розщеплені на окремі фрагменти агрегати, зі слідами флюїдальності, які огинають зерна інших породоутворюючих мінералів; 2) великими лейстовидними і таблитчастими зернами (метазернами), зонально забарвленими в червонувато-бурі тони.

Характерна деталь мікроструктури біотитових зерен - «ступінчасті», зазубрені форми, дозволяють проводити аналогію з мінетами, для яких ця деталь дуже характерна, на відміну від керсантитів. Спостерігаються зростки мілколускатого біотиту із зернами польових шпатів, що також характерно для флюїдизатно-експлозивних утворень. При цьому лейстовидні зерна біотиту на окремих ділянках як би пристосовуються до міжзернового простору кластогенних мінералів, огинаючи їх і, рідше формуючи з ними зростки. Вміст біотиту варіює від 10 до 30%. Калієві польові шпати представлені як поодинокими зернами, так і їх зростками. У межах окремих зерен простежується заміщення мікрокліном імовірно лейциту, судячи з різноорієнтованих полісинтетичних двійників в межах одного зерна. Польові шпати інтенсивно пелітизовані, процентне співвідношення зважаючи на вивітрілість досліджуваної породи однозначно не визначається. Спостерігаються агрегати лейкоксену, можливо сформованого по ільменіту.

Встановлені характерні особливості вивчених порід, що властиві для флюїдно-експлозивних утворень: наявність кулястих відокремлень вулканічного скла з реакційною облямівкою, виповненою агрегатом пилоподібного рудного мінералу, наявність мікрокульок рудного мінералу; дезінтеграція зерен «in situ» з розсуванням часток у флюїдному потоці; флюїдальні структури (структури течії); «вихрове» обростання новоутвореним біотитом зерен плагіоклазу за типом структур «снігової кулі» та присутність девітрифікованого скла.

За мінеральним складом слюдяні лампрофіри, встановлені в райгородській товщі, виявляють схожість з рівненськітами («мінетами»), які описані Г.М. Яценко (2002, 2003, 2006). Як і в рівненськітах, у складі вивчених слюдяних лампрофірів райгородської товщі, переважає зонально забарвлений біотит, зустрінуті релікти рогової обманки і піроксену, калієвого польового шпату, псевдолейциту, апатиту. Макроскопічний вигляд порід флюїдизитовий, брекчієвидний.

В останні десятиріччя встановлена також низка нових типів алмазоносних порід, у т.ч. дайки мінет в зоні Паркер Лейк в Північно-західних територіях Канади. Головні мінерали алмазоносних мінет - мікроклін, що містить вростки біотиту і апатиту, апатит, епідот. Акцесорії представлені сфеном, цирконом і рудними мінералами. Дайки містять алмаз і ксенозерна глибинного парагенезису. Виявлені флюїдизатно-експлозивні утворення в райгородській товщі, за складом аналогічні слюдяним лампрофірам типу мінет, перспективним щодо алмазоносності.

Петрографічна аналогія слюдяних лампрофірів райгородської товщі з рівненськітами Новоукраїнського масиву УЩ і минетами зони Паркер Лейк, Канада дозволяє припустити потенційну алмазоносність даних порід. Встановлені в складі райгородської товщі флюїдизатно-експлозивні утворення, просторово пов'язані з Лелеківською зоною глибинних розломів (простягання 315є), перспективною щодо алмазоносності. У поверхневих умовах флюїдизатно-експлозивні формації починають інші, змішані ряди, зокрема ендогенно-екзогенний ряд формацій (Г. М. Яценко та ін., 2006): ендогенна > кор вивітрювання > розсипна. Встановлені в межах райгородської товщі флюїдизатно-експлозивні потенційно алмазоносні утворення є проміжним членом даного ряду формацій, в зв'язку з чим райгородські відкладення можуть виступати в ролі проміжних колекторів розсипів алмазів.

У розділі 7 обґрунтовані перспективи алмазоносності райгородської товщі Інгульського мегаблоку Украинского щита. Алмази та їх мінерали-супутники в породах райгородської товщі за даними Г.А. Калашник та ін. дослідників (2008, 2010) встановлені в межах Грузької, Лісової та Осітняжської алмазоперспективних ділянок. За морфологією встановлені кристали алмазів подібні таким з кімберлітових джерел і не мають «ознак давнини». В межах досліджуваної території за даними Ю.І. Федоришина та ін. при вивченні керна свердловин на Грузькій алмазоперспективній ділянці встановлені ксенотуфобрекчії кімберлітового (лампроїтового) складу з автолітами, пізоліти і лапілі з вельми нерівномірним розподілом породоутворюючих компонентів і високим ступенем заміщення вторинними мінералами в складі кімберлітових різновидів. При вивченні розрізу вище і нижче ксенотуфобрекчій кімберлітів були встановлені туфи кімберлітів з острівним розподілом вторинного смектитового матеріалу, який замістив первинні компоненти вулканічного походження (тефри), що приурочені до нижньої частини розрізу райгородської товщі (Г.А. Калашник, 2008).

Дані кімберлітові породи за низкою ознак виявляють схожість з алмазоносними пірокластичними кімберлітами у морських осадах області Форт а ля Корн в центральному Саскачевані, Канада. У даному районі П. Ніксоном і К. Лехою (1997) встановлені позакратерні вулканокластичні відкладення, представлені двома різновидами - пірокластичними і переробленими пірокластичними кімберлітами. У таблиці 1 наведено дані щодо зіставлення складів пірокластичних кімберлітів в районі Форт а ля Корн, Центральний Саскачеван, Канада і туфогенних порід райгородської товщі Кіровоградської площі.

стратиграфічний райгородський товща алмазоносний

Таблиця 1

За даними С.В. Бєлова та ін. (2008), пірокластичні кімберліти і перероблені пірокластичні кімберліти найімовірніше походять від декількох вулканічних будівель, розташованих в сотнях метрів від вулканокластичних відкладень. Парагенезис вторинних мінералів у кімберлітах в складі серпентин + сапоніт + вермикуліт (як результат перетворення флогопіту), за даними М.М. Зінчука (2000) може свідчити про незначний рівень ерозійного зрізу кімберлітових тіл.

У відношенні генетичної природи вулканокластичних кімберлітів, в даний час прийнято вважати, що пірокластичні кімберліти в морських осадах - особливий тип алмазоносних утворень, генезис яких знаходиться на стику первинних кімберлітів і перевідкладених розсипів (С.В. Бєлов та ін., 2008).

На підставі проведених досліджень з урахуванням даних Ю.І. Федоришина, Г.А. Калашник, С.В. Бєлова, М.М. Зінчука, Г.М. Яценко та інших дослідників пропонуються наступні прогнозно-пошукові критерії алмазоносності райгородської товщі Інгульського мегаблоку УЩ.

Петрологічні критерії. Основним петрологічним критерієм, що визначає перспективи алмазоносності території, слід вважати присутність в районі досліджень кімберлітів, лампроїтів і слюдяних лампрофірів. При цьому слід зазначити, що особливо важливою ознакою слід вважати наявність кімберлітів експлозивної фації, які встановлені в нижній частині прибережно-морських відкладень райгородської товщі.

Структурно-тектонічні критерії. Найбільш загальним регіональним критерієм, є приуроченість алмазоносних кімберлітів до платформ з древнім докембрійським фундаментом. У межах платформ прояви кімберлітового магматизму приурочені до зон глибинних розломів і вузлів їх перетину. У межах Кіровоградського глобального вузла перетину розломів першого порядку простягання 0є, 270є, 332є, 347є, 305є, 315є і Зеленогайського - 35є встановлені прояви ендогенного лужно-ультраосновного магматизму. Флюїдно-експлозивні утворення, встановлені у складі райгородської товщі, а також кімберліти Лелеківської і Щорсівської ділянок просторово приурочені до зони Лелеківського глибинного розлому північно-західного простягання (315є), перспективної щодо алмазоносності.

Магматичні критерії обумовлені проявами в межах потенційно алмазоносних територій ознак багатостадійного лужно-ультраосновного магматизму у вигляді дайкової фації, що і було встановлено в Кіровоградському вузлі перетину розломів південної частини території розповсюдження райгородської товщі.

Мінералогічні критерії та ознаки. Прямими мінералогічними ознаками алмазоносності досліджуваної райгородської товщі являється виявлення природних алмазів та їх мінералів-індикаторів у туфогенних прибережно-морських утвореннях її нижньої частини розрізу.

Літологічні критерії. До числа літологічних критеріїв, що визначають потенційну алмазоносність слід віднести встановлені за даними автора дисертації в складі райгородської товщі поліміктові туфогенні грубоуламкові гравійно-галичниково-валунні утворення та їх залягання на щільних кристалічних породах фундаменту.

Палеогеографічні критерії. Основоположним критерієм є наявність в райгородській товщі алмазовміщуючих відкладів, що формувалися в прибережно-морських умовах при гумідному кліматі.

За типом джерела очікувані кімберлітові утворення, ймовірно, відносяться до пірокластичних кімберлітів, які визначаються як дистальні попільні продукти вулканів, що акумулюються в мілководних басейнах.

Таким чином, перспективність алмазоносності райгородської товщі обумовлена виявленням у складі її кластогенних утворень алмазів та їх мінералів-супутників, кімберлітових ксенотуфобрекчій з автолітами, схожістю формаційного типу з особливим типом алмазоносних утворень - пірокластичними кімберлітами в морських осадах, а також наявністю вперше виявлених флюїдизатно-експлозивних утворень, перспективних щодо алмазоносності.

ВИСНОВКИ

У дисертації наведене теоретичне узагальнення і нове вирішення актуального наукового завдання, що виявляється в обґрунтуванні ролі літолого-петрографічного, структурно-тектонічного, палеогеографічного факторів у формуванні потенційно алмазоносних формацій райгородської товщі Інгульського мегаблоку Українського щита, яка вирішена на підставі комплексу методів досліджень і призначена для прогнозування родовищ алмазів в межах Центрального алмазоперспективного району УЩ. Проведені дослідження дозволили вперше одержати такі наукові та практичні результати:

1. За текстурно-структурними ознаками, мінеральним складом і співвідношенням вулканогенної і осадової складових гравійно-галечниково-валунні алмазовміщуючі породи райгородської товщі Кіровоградського району відносяться до прибережно-морського типу утворень осадово-пірокластичної групи порід.

2. Імовірними джерелами надходжень в райгородські відкладення алмазоносного уламкового матеріалу можуть бути безпосередньо перероблені хвильоприбійною діяльністю алмазоносні породи, що локалізовані в межах берегової лінії морського басейну, а також його алювіальне знесення з континентальної частини території досліджень.

3. Тектонічна активність в межах ДДЗ на ларамійському етапі спричинила прояв процесів тектоно-магматичної активізації на щиті, в наслідок чого на межі крейди і палеоцену формувалися вулканогенно-осадові породи й, вірогідно, кімберлітові корінні джерела алмазів райгородської товщі, які локалізовані в Кіровоградському вузлі перетину розломів, в межах Суботсько-Мошорінської зони.

4. На підставі палеогеографічних реконструкцій встановлено, що утворення прибережно-морських алмазовміщуючих фацій райгородської товщі Кіровоградського району обумовлене особливостями палеогеографії периферії Сумського морського басейну, який глибоко врізаними мілководними затоками поширювався на територію досліджень у ранньому палеоцені. Провідну роль у формуванні проявів алмазів в райгородській товщі грали процеси переробки хвильоприбійною діяльністю слабоеродованих кімберлітових трубок, локалізованих в межах берегової лінії мілководної затоки морського палеобасейну в південній частині території досліджень.

5. У складі райгородської товщі Тясминської палеодепресії вперше встановлені флюїдно-експлозивні утворення, просторово пов'язані з Лелеківською зоною глибинних розломів, перспективною щодо алмазоносності. Виявлені флюїдизатно-експлозивні утворення за складом аналогічні алмазоносним слюдяним лампрофірам типу мінет зони Паркер Лейк, Канада, і алмазоносним рівненськітам Новоукраїнського масиву Інгульського мегаблоку Українського щита.

6. Встановлені флюїдизатно-експлозивні потенційно алмазоносні утворення, подібно рівненськітам, є середнім членом ендогенно-екзогенного ряду формацій: ендогенна > кор вивітрювання > розсипна. У зв'язку з цим, сформовані у континентальних умовах райгородські породи, що їх вміщують, можуть виступати в ролі проміжних колекторів розсипів алмазів. Алювіальне знесення алмазоносного уламкового матеріалу могло відбуватися у північно-східному напрямку, з його подальшою акумуляцією у зоні літоралі мілководного палеобасейну.

7. Прояви алмазів, які були встановлені раніше в прибережно-морських породах райгородської товщі Кіровоградського району проявляють схожість формаційного типу з пірокластичними кімберлітами області Форт а ля Корн (Саскачеван, Канада), що акумулювались в мілководних морських басейнах. Парагенезис серпентин + сапоніт у складі кімберлітових ксенотуфобрекчій, що раніше встановлено в райгородських відкладеннях, є характерним для порід кратерної фації кімберлітів і свідчить про невеликий рівень ерозійного зрізу.

8. Сформульовані нові прогнозно-пошукові критерії, що дозволило виділити ділянки, перспективні для пошуків розсипів алмазів, які пов'язані із зоною літоралі палеоценового морського басейну в північно-східній і південній частині району досліджень. Перспективність алмазоносності райгородської товщі обумовлена виявленням алмазів, їх мінералів-супутників, кімберлітових ксенотуфобрекчій, а також вперше встановлених флюїдизатно-експлозивних потенційно алмазоносних утворень у складі райгородської товщі.