CC BY
101
УДК 552.311:553.061.2:553.07(477)
С. Е. Поповченко*, П. К. Корниенко**
Государственный ВУЗ «Национальный горный университет» **Правобережная ГЭ ГГРП «Севукргеология»
КВАЛИФИКАЦИОННЫЕ ПРИЗНАКИ КАРБОНАТ-УЛЬТРАБАЗИТОВЫХ МАССИВОВ УКРАИНСКОГО ЩИТА
Проведены исследования геологии и вещественного состава силикатно-карбонатных пород Украинского щита. Сделан вывод об их принадлежности к карбонатитам нормального ряда. Приведены признаки и металлогеническая специализация, подтверждающие магматическое происхождение и сходство с карбонатитами щелочных серий.
Ключевые слова: карбонатиты, металлогения, вещественный состав, магматизм.
Проведені дослідження геології та речовинного складу силікатно-карбонатних порід Українського щита. Зроблено висновок про їх приуроченість до карбонатитів нормального ряду. Надані прикмети та металогенічна спеціалізація, які підтверджують їх магматичне походження та подібність карбонатитам лужних серій.
Ключові слова: карбонатити, металогенія, речовинний склад, магматизм.
Researches of geology and composition of silicate-carbonate rocks of the Ukrainian shield. Concluded that they belonged to the karbonatites of the normal series. Metallogenic characteristics and specialization are confirming to the magmatic origin and resemblance with karbonatites alkaline series.
Key words: karbonatites, metallogeny, material composition, magmatizm.
Введение. На Украинском щите все породы силикатно-карбонатного состава, кроме Черниговского массива, принято относить к осадочно-метаморфогенным образованиям, которые называют кальцифирами. Основными аргументами в защиту этой точки зрения являются отсутствие в пределах массивов щелочных интрузивных пород, месторождений редкоземельных металлов и апатита, фенитизации вмещающих пород, маловероятность формирования собственно доломитовых магматических расплавов и другие. Несмотря на это, в мире известны находки эффузивных карбонатитов, в том числе магнетитовых, редкометальных (например вулкан Керимаси в Танзании [1], которые не оставляют сомнений в существовании карбонатных расплавов в качестве самостоятельных магм. В связи с преобладанием в докембрии ультраосновного-основного магматизма образование карбонатитов имело, как представляется, более широкое площадное распространение на древних протоплатформах и рифтовых зонах. Многочисленные экспериментальные данные [2, 3] однозначно подтверждают возможность зарождения доломитовых расплавов из перидотитовой магмы при ее насыщенности СО2 и давлении более 5-7 ГПа.
В отношении силикатно-карбонатных пород Украинского щита,
ассоциирующих с ультрабазитами, многими исследователями также высказывалось мнение об их магматической природе. Так, Ю. И. Смирнов [4] приводил доказательства карбонатитовой природы силикатно-карбонатных пород
Капитановского массива и аналогичным ему массивов в Побужском рудном районе, М. И. Веригин, А. С. Киселев, В. Н. Трощенко, Л. Г. Хагуройко и другие [5] рассматривали кальцифиры родионовской свиты Криворожской шовной зоны в
© С. Е. Поповченко, П. К. Корниенко, 2014
ISSN 2313-2159. Вісник Дніпропетровського університету. Серія «Геологія. Географія», 2014. Вип. № 15
качестве карбонатитов, В. Д. Гейко с соавторами [6] привели факты, подтверждающие аналогию Дубовецкого, Лукашевского и других массивов Верхнего Побужья с Черниговским, Т. Э. Плоткина [7] доказала первично магматическую природу вмещающих кальцифиры эндербито-гнейсовых пород Хащевато-Завальевского блока. То же относится к Трояновскому, Сабаровскому и ряду других массивов, в которых, несмотря на наличие апатит-редкоземельной минерализации на уровне рудопроявлений, роль карбонатных пород сводится к благоприятной среде для их осаждения, а сами они рассматриваются в качестве первично-осадочных образований, несмотря на идентичность отношения изотопов стронция и близкие отношения изотопов углерода и кислорода с типичными карбонатитовыми и кимберлитовыми массивами.
Основной целью проведенного исследования явилось определение формационной принадлежности и потенциальной металлогенической специализации силикатно-карбонатных пород, ассоциирующих с ультрабазитовыми комплексами Украинского щита.
Особое внимание уделено выявлению признаков, по которым силикатнокарбонатные породы можно отнести к магматическим или метаморфогенноосадочным образованиям, сравнению их вещественного состава и геотектонического положения. В итоге выделены основные признаки для их распознавания. Из них к ведущим отнесены геотектонические, структурногеологические, петрографо-минералогические признаки, вещественный состав и строение силикатно-карбонатных пород, взаимоотношения ассоциирующих с ними ультрабазитов, минералого-геохимические особенности и связь с проявлениями полезной минерализации. При выделении признаков также необходимо учитывать влияние метаморфизма на характер преобразования карбонат-ультрабазитовых массивов и их современный облик на данном уровне эрозионного среза земной коры.
Результаты исследования. На Украинском щите силикатно-карбонатные породы распространены в пределах тектонически активных шовных зон или в зоне контакта мегаблоков. На восточной части - щита тяготеют к границе с ДнепровскоДонецкой впадиной, далее с востока на запад - достаточно чётко приурочены к Орехово-Павлоградской, Криворожской, Голованевской шовным зонам, а на западе - к границе Подольского и Бугско-Росинского блоков (рисунок).
Характерной особенностью изученных комплексов является тесная ассоциация силикатно-карбонатных пород с ультраосновными породами. Соотношение их объемов на разных массивах колеблется в широких пределах. Так, в Черниговском комплексе ультраосновные породы типа оливинитов, глиммеритов, слюдяных перидотитов и щелочных пироксенитов (последние преобладают) составляют не более 10%. Оливиниты в виде автолитов наиболее распространены среди карбонатитов. Существенный объем при этом занимают финиты, которые развиты по сиенитам и вмещающим породам рамы. Собственно силикатнокарбонатные породы, включая кимберлитовые карбонатиты, составляют около 65% объема массива.
Малотерсянский лаколитоподобный массив размером около 12х3,5 км представлен базит-ультрабазитовыми породами типа габбро и сиенитов с дайкообразными телами оливинитов, пикритов, лампрофитов и собственно карбонатитоподобных пород, которые преимущественно распространены за пределами массива. По отношению ко всему массиву дайковый комплекс по объему составляет не более 1%. В дайковом комплексе карбонатитоподобные
3
ISSN 2313-2159. Вісник Дніпропетровського університету. Серія «Геологія. Географія», 2014. Вип. № 15
Рисунок. Проявления силикатно-карбонатных пород на УЩ. Основа по В. П. Кирилюк [8].
1 - основные структурные элементы: 1-6мегаблоки (цифры на схеме): Подольский гранулитовый (1); Приазовский гранулит - диафторитовий (2); Бугско - Росинский гранулит-амфиболитовый (3); Приднепровский гранитно - зеленокаменный (4); Кировоградский (5) и Волынский (6) гранитогнейсово- сланцевые; Волыно - Полесский вулкано - плутонический пояс (7); 2-9 главные структурно -формационные комплексы - этажи и подэтажи мегаблоков: 2 - гранулиты и супраструктуры Подольского мегаблока, 3 - гранулитовые структуры Бугско - Росинского и Кировоградского мегаблоков, 4 - гранулит - диафторит - гранитовые структуры Бугско - Росинского и Приазовского мегаблоков, 5 - амфиболиты, гранитовые супраструктуры Бугско - Росинского мегаблока,
6 - амфиболиты гранитовые структуры Приднепровского, Кировоградского и Волынского мегаблоков, 7 - зеленокаменные (метавулканогенные ) и железисто - кремнисто- сланцевые (метатеригенно- вулканогенно - хемогенные) супраструктуры Приднепровского мегаблока объединены в масштабе схеме, 8 - гранитно - гнейсово - сланцевые супраструктуры Кировоградского и Волынского мегаблоков, 9 - вулкано - плутонический структурно - формационный комплекс Волыно - Полесского пояса, 10 - зеленокаменные пояса - фрагменты супраструктуры Приднепровского мегаблока, 11 - крупные автономные интрузивные массивы (мелкие массивы включены в площади комплексов, которые они прорывают), 12 - Овручский прогиб и его сателлиты, 13 - граница щита с краевыми сбросами, 14 - граница щита, 15 - пограничные межмегаблоковые зоны разломов (а) и их продолжение под платформенным чехлом (б,) 16 - границы структурных этажей мегаблоков (подошва супраструктуры мегаблоков), 17 - граница гранулит - диафторитовых зон- структур, 18 - участки проявлений силикатно-карбонатных пород.
I. Приазовский мегаблок и Орехово-Павлоградская шовная зона: Черниговское, Малотерсянский массив, Октябрьский массив, Хлебодаровское, Петрово-Гнутовское, проявления Васиновского участка в пределах Орехово-Павлоградской шовной зоны, Могила Куксунгур, Сачкинско-Троицкое и Темрюкское месторождения графита, Мариупольское, Садовый участок, Першотравневое, Кременивское; ІІ. Среднеприднепровский мегаблок УЩ и КриворожскоКременчугская шовная зона: Славгородское, Казанковское, Родионовское, Гейковское; III. Среднее Побужье: Капитановский массив, Чемерпольский массив, Молдовское месторождение железа, Хащеватое, Трояновское; IV. Днестровско-Бугский район: Сабаровский участок, Проскуровское,
фениты Березовой Гати.
4
ISSN 2313-2159. Вісник Дніпропетровського університету. Серія «Геологія. Географія», 2014. Вип. № 15
породы занимают не более 5% (5 тел мощностью от 0,5-0,7 м до 9 м), а ультраосновные и близкие к ним - не более 25%. Остальная часть пород дайкового комплекса представлена различными сиенитами и метасоматитами. В экзоконтактовой зоне на удалении до 1 км от массива широко распространены фенитизированные участками гранитоиды.
В Орехово-Павлоградской шовной зоне силикатно-карбонатные породы изучены в пределах Ново-Даниловской магнитной аномалии и на Васильевском участке в пределах Таврической магнитной аномалии. Силикатно-карбонатные породы встречаются в примерно одинаковых геологических условиях. Они залегают в виде пластовых тел небольшой мощности (0,5-6,0 м) в сильно рассланцованной толще амфиболит-серпентинового (перидотитового) состава, чередующихся с пироксеновыми и плагиоклаз-амфиболовыми кристаллическими сланцами и темноцветными пироксенсодержащими гнейсами. Мощность данной толщи составляет от 30 до 120 м, реже более метров. На обоих участках отмечается фенитизация вмещающих пород, в т. ч. и железистых кварцитов с образованием в них эгирина, диопсида, фторапатита. По объему карбонатные породы в базит-ультрабазитовой толще занимают не более 2 - 3%, собственно ультраосновные (перидотиты, серпентиниты, актинолититы, амфиболиты и пироксен-амфиболовые кристаллические сланцы) - до 60%. Остальные породы представлены гнейсами и фенитизированными породами.
Лукашевский, как и Дубовецкий, и Бендеровский массивы, представляют собой несколько линейно вытянутых тел в глубокомеморфизованной толще. Силикатно-карбонатные породы мощностью около 250-320 м залегают в толще эндербитов, интенсивно мигматизированных гиперстеновых кристаллических сланцев метагарцбургитов (ультрабазитовая толща) и содержат тела сиенитов и сиенит-пегматитов. Объем силикатно-карбонатных пород в пределах эндербитовой толщи составляет около 70% и только 20% по объему занимают собственно ультрабазиты, преобразованные метаморфическими процессами в эндербиты и гиперстеновые кристаллические сланцы, около 10% - сиениты. Непосредственно в самих силикатно-карбонатных породах наблюдаются в виде автолитовых включений передотитовые серпентиниты. В боковых породах рамы, как и в эндербитах, наблюдаются фрагменты фенитизации и развитие метасоматических темно-серых существенно полевошпатовых гнейсов.
В Сабаровском массиве, представленном овально-вытянутой структурой в виде лополитоподобного тела размером 2х1 км, силикатно-карбонатные породы распространены как среди толщи ультрабазитов, так и в вышезалегающей толще среди гиперстеновых и диопсидовых кристаллических сланцев. Толща ультрабазитов имеет мощность более 250 м. В центральной части массива наблюдается развитие мощной толщи винницитов, которые по облику и составу близки к мариуполитам Октябрьского массива. Во вмещающих породах отмечаются процессы фельдшпатизации с образованием плагиоклазитов. Силикатно-карбонатные породы внутри ультрабазитовой толщи имеют мощность около 5 м, в перекрывающей толще до 15 м. По отношению к ультрабазитам по объему составляют около 10%.
Завальевский массив, как и находящийся рядом Хащеватский, представляют собой удлиненные изометрично-вытянутые штокообразные тела площадью около 10 км2 (примерно 4х2,5 км). В отличие от предыдущих, они характеризуются преобладающим развитием практически однородных по составу и строению силикатно-карбонатных пород, которые по объему слагают около 90% массива. На
5
ISSN 2313-2159. Вісник Дніпропетровського університету. Серія «Геологія. Географія», 2014. Вип. № 15
флангах массивов (по периферии) распространены ультрабазиты перидотит-дунитовой формации и эндербиты. Среди ультрабазитов выделяются собственно серпентиниты, возможно, аподунитовые, серпентинизированные и амфиболитизированные пироксениты, амфибол и амфиболовые гнейсы. Собственно среди ультрабазитов данных массивов в 30-е годы ХХ в. впервые в Побужье были обнаружены проявления хромитовых руд. В краевых частях обоих массивов наблюдается развитие графитовой минерализации среди биотитовых гнейсов, а за их пределами отмечается наличие силлиманитовых гнейсов, плагиоклазитов темно-серого цвета и безрудных кварцитов. Все они имеют признаки метасоматического происхождения и в отдаленном приближении напоминают процессы фенитизации, что подтверждается преобладающей натриевой направленностью преобразований.
Капитановско-Липовеньковская группа расположена в одной зоне глубинных разломов и представлена хромитоносными ультрабазитами дунит-перидотитовой формации. Капитановский и Липовеньковский массивы линейно вытянуты в северном и северо-западном направлении, имеют протяженность до 2,5 км и мощность от 50 до 250 м. Остальные Липовеньковские массивы имеют овальновытянутую форму при мощности около 150-300 м и протяженность около 1 км. Все массивы характеризуются наличием в их составе силикатно-карбонатных пород, которые развиваются преимущественно в лежачем боку внутри ультрабазитов и изредка по периферии. По объему они занимают от 3-5% (на Восточно-Липовеньковском) до 40-60% в южной части Капитановского массива. На Западно-Липовеньковском, отчасти Капитановском, массивах установлены дайки субщелочных пород с повышенным содержанием редкоземельных элементов и тория. Вмещающие породы, особенно в лежачем боку, подвержены интенсивной фельдшпатизации мощностью от 50 до 200 м, в пределах которой породы превращены в темно-серые безкварцевые плагиоклазиты и гнейсы. По отдельным зонам развивается щелочной метасоматоз с силлиманитовой и кордиеритовой минерализацией. Внутри массивов среди ультрабазитов развиваются эулизиты -породы гранат-кварц-олигоклазового состава.
Чемерпольский массив представляет собой близкое к изометричной форме штокообразное тело, в значительной степени преобразованное процессами ультраметаморфизма. Принадлежность к ультрабазитовым комплексам устанавливается только по отдельным частям и блокам. Ультрабазиты представлены серпентинитами, амфиболитами и метапироксенитами. Силикатнокарбонатные породы распространены внутри ультрабазитов, где составляют по объему не более 15%, а также распространены среди мигматизированной толщи с реликтами амфиболитов, где их объем возрастает до 65-70%. Среди вмещающих пород широко развиты процессы фельдшпатизации с образованием темно-серых плагиоклазитов андезин-олигоклазового состава, а также зоны щелочного метасоматоза с силлиманитом и кордиеритом. В зависимости от содержания темноцветных минералов и доломита силикатно-карбонатные породы разделяются по окраске на лейкократовые, мезократовые и меланократовые разновидности.
Лейкократовые разновидности состоят преимущественно из кальцита, содержат от 5 до 20% силикатных минералов и доломита от 10 до 30%. Среди них преобладают мелкозернистые и среднезернистые разновидности (табл. І, рис. 1, 2) с равномерным распределением по всему объему включений силикатных минералов гипидиоморфной микроструктуры. Как правило, в этих разновидностях силикатно-
6
ISSN 2313-2159. Вісник Дніпропетровського університету. Серія «Геологія. Географія», 2014. Вип. № 15
карбонатных пород магнитная восприимчивость изменяется в широких пределах от 50 до 1500 единиц СГСЭ при относительно выдержанной повышенной плотности (2,81 - 2,88 г/см3). Сильно магнитные разности обладают удельным весом 2,89-2,92 г/см3. Вместе с тем, во всех разновидностях систематически наблюдается в виде рассеянной вкрапленности присутствие от единичных до 3-4% апатита, магнетита, хроммагнетита и феррохромпикотита.
Лейкократовые силикатно-карбонатные породы в основной массе наблюдаются также в грубополосчатых разновидностях, которые наиболее распространены в Сабаровском и Лукашевском массивах. В них лейкократовые слойки образованы за счет перекристаллизации, имеют, как правило, средне- и крупнозернистое строение, содержат от единичных зерен до 5% силикатных минералов и в них отсутствует какая-либо рудная минерализация. По внешнему топологическому рисунку текстуры данные разновидности напоминают зоны мигматизации (фельдшпатизации) по основным породам. Магнитная восприимчивость таких разновидностей в 62% проб весьма низкая (до 70 единиц СГСЭ), а удельный вес закономерно понижается по сравнению с массивными разновидностями с 2,92 до 2,74г/см3 .
Лейкократовые метасоматически переотложенные силикатно-карбонатные породы имеют не только массивную текстуру и средне-крупнозернистую структуру, но обладают пятнистой, прожилковой, натечной текстурой. Силикатные минералы в них сосредоточены преимущественно в гнездах или в округлых останцах (овоидах) исходной силикатно-карбонатной породы. Метасоматически переотложенные силикатно-карбонатные породы характеризуются в 71% пробах весьма низкой магнитной восприимчивостью и средними, ближе к низким, показателями удельного веса (р = 2,76-2,68 г/см3). Сильно магнитные породы отсутствуют. Из рудной минерализации в них распространен апатит и гнездовидные выделения графита, изредка обнаруживается молибденит.
Мезократовые разновидности силикатно-карбонатных пород наиболее распространены и во всех изученных массивах составляют от 45% до 70%. Представлены доломит-кальцитовыми разновидностями преимущественно среднезернистого строения с содержанием силикатных минералов от 15% до 35%. В различной степени содержат вкрапленность магнетита, хромпикотита, реже шпинели и апатита (в сумме от 4 до 15%). На Капитановском и Липовеньковских массивах в них локализуются прожилки и жилы, иногда шлиры хромита мощностью от первых сантиметров до 1,2 м, в шлирах до 2,5 м. Характеризуются широким диапазоном магнитной восприимчивости: 22% до 100 един. СГСЭ, 33% от 100 до 1000 единиц СГСЭ, 22% -1000 -5000 единиц СГСЭ и 23% более 5000 единиц СГСЭ. При этом слабомагнитные и очень магнитные обладают наибольшей плотностью (около 3,01 г/см3), в то время как в среднемагнитных и, особенно, в сильномагнитных она опускается до значений 2,71 г/см3 и 2,45 г/см3. В основной массе имеют массивную или пятнистую за счет перекристаллизованных гнезд карбоната (кальцита) текстуру, иногда с нечетко выраженной линейностью за счет ориентировки силикатных минералов. Возможно большая часть сильномагнитных разновидностей является перекристаллизованными или метасоматическими породами.
Полосчатые мезократовые силикатно-карбонатные породы встречаются в двух позициях: мезократовые слойки чередуются с лейкократовыми (последние образуются за счет послойной перекристаллизации) и мезократовые слойки образуются за счет перекристаллизации меланократовых разновидностей). На
7
ISSN 2313-2159. Вісник Дніпропетровського університету. Серія «Геологія. Географія», 2014. Вип. № 15
перекристаллизацию осветленных слойков в обоих случаях указывает нарушение равновесных взаимоотношений минералов. Так, в перекристаллизованных слойках карбонат корродирует зерна силикатов, карбонатным материалом заполняются мелкие трещинки, хромит и магнетит в перекристаллизованных слойках практически отсутствует и концентрируется вблизи границы раздела в более меланократовых слойках, а среди них появляются новообразованные идиоморфные зерна апатита, иногда сульфидов. Магнитная восприимчивость в полосчатых разновидностях мезократовых пород изменяется в широком диапазоне от средней 200-500 единиц СГСЭ (60%) до 1000 единиц СГСЭ и более (40%), а плотность понижается по мере нарастания степени намагниченности от 2,83 до 2,65 г/см3.
Меланократовые разновидности силикатно-карбонатных пород на разных массивах имеют распространение от 10% до 35% и характеризуются повышенным содержанием доломита (от 30 до 70%), иногда железистого, присутствием в виде отдельных минералов сидерита, родохрозита, редко брейнерита. Кальцит также содержит до 7% примеси магнезитовой составляющей и около 3% сидеритовой и родохрозитовой.
В данной группе преобладают мелкозернистые и среднезернистые разновидности (табл. І, рис. 3, 4). Содержание силикатных минералов колеблется от 10% до 40%.
Преобладают породы со средней (50%) и сильной (1000 - 1500 единиц СГСЭ) намагниченностью (33%) при средней плотности 2,85 г/см3. В слабомагнитных разновидностях (до 100 единиц СГСЭ) отмечается повышенная плотность (3,1 г/см3) при незначительном содержании (около 15%) темноцветных минералов. Данное вполне объяснимо весьма плотной упаковкой карбонатных минералов, что характерно только для карбонатных пород магматического генезиса. Среди рудных минералов, образующих иногда сидеронитовую микроструктуру, в виде рассеянной вкрапленности наблюдается магнетит, хроммагнетит, хромпикотит, апатит (нами встречен до 8%), ильменит, возможно, брукит, изредка циркон. В меланократовых породах часто наблюдаются гнезда размером 1-6 см и прожилки до 0,5 см светлосерого цвета с перекристаллизованным карбонатом. Силикатные минералы в них отсутствуют, что, возможно, указывает на местную перекристаллизацию по типу образования альпийских жил. В меланократовых разновидностях полосчатой и пятнистой текстуры до 60% распространены слабомагнитные силикатнокарбонатные породы, которые характеризуются пониженной плотностью (2,59 г/см3). Падение плотности породы, возможно, обусловлено разуплотнением структуры породы и выносом рудных минералов при послойной
перекристаллизации. Вместе с тем, в средне- и сильномагнитных разновидностях плотность пород сохраняется на уровне 2,94-3,0 г/см3. Они, как правило, характеризуются нечетко выраженной полосчатостью и пятнистостью, что можно отнести к начальным фазам метаморфического преобразования исходных силикатно-карбонатных пород. В осветленных зонах нарушаются равновесные отношения между карбонатными и силикатными минералами с тенденцией выноса рудных минералов от лейкократовых к меланократовым слойкам. Так же, как и в породах с массивной текстурой, присутствует рассеянная вкрапленность магнетита, ильменита, апатита. Хромсодержащие минералы практически отсутствуют, а на границах перехода к лейкократовым слойкам наблюдается выделение вновь образованных зерен магнетита и сфена идиоморфной или близкой к ней формы.
8
ISSN 2313-2159. Вісник Дніпропетровського університету. Серія «Геологія. Географія», 2014. Вип. № 15
Взаимоотношения ультрабазитов и силикатно-карбонатных пород весьма сложные. Преимущественно распространены четкие ровные контакты с резкой границей раздела, на которой часто выделяется темная каемка 1-3 мм (табл. І, рис. 4; табл. ІІ, рис. 5).
Такие контакты характерны не только для крупных тел или жил, но и для разноветвящихся жил силикатно-карбонатных пород в ультрабазитах и наоборот, жильного материала ультрабазитов в силикатно-карбонатных породах (табл. ІІ, рис. 6). По форме различаются прямолинейные жилы с относительно выдержанной мощностью, изогнутые и ветвящиеся жилы с переменной мощностью, глухие выклинивающиеся жилы, которые не прослеживаются далее по направлению выклинивания.
На всех изученных массивах отмечается присутствие округлых (возможно оплавленных) автолитовых включений ультрабазитов в силикатно-карбонатных породах (табл. ІІ, рис. 6), в меньшей степени наоборот - округлые включения силикатно-карбонатных пород в ультрабазитах. В последнем случае карбонатный материал часто сохраняется в реликтах, а автолитовое включение почти нацело замещается крупнозернистым диопсидом. Подобные диопсиды крупно- и гигантозернистой (до 5-8 см) структуры нередко наблюдаются и на котакте массивных ультрабазитов и силикатно-карбонатных пород мощностью 0,5-2,2 м. На Черниговском и Чемерпольском массивах в основном в автолитах развивается биотит, на Западно-Липовеньковском - флогопит.
В отличие от описанных взаимоотношений, зоны метасоматического переотложения силикатно-карбонатных пород характеризуются «очищением» от силикатных и рудных минералов, а кальцита от доломитовой молекулы, имеют постепенные расплывчатые контакты (табл. ІІ, рис. 7). В отличие от них, секреционные переотложенные жилы представлены практически чистым кальцитом, часто секут метасоматическую полосчатость и имеют четкие резкие контакты с силикатно-карбонатными породами (табл. ІІ, рис. 5) и ультрабазитами.
Таким образом, изученные массивы характеризуются значительной степеню метаморфического преобразования как собственно ультрабазитов, преобразованных в гиперстен-диопсидовые кристаллические сланцы, чарнокиты или эндербиты, так и силикатно-карбонатных пород. По сохранившимся контурам распространения карбонат-ультрабазитовых комплексов исходные магматические массивы имели предпочтительно жильную или линейно-вытянутую формы, локализуясь в пределах линии разрыва глубинных разломов, значительно реже в виде овально-вытянутых или близких к изометричным формам, локализуясь в виде штоков, лакколитов и лопполитов на пересечении разноориентированных разломов. По составу и строению наименее измененные метаморфическими процессам силикатно-карбонатные породы соответствуют бефорситам, кимберлитовым карбонатитам и карбонатитоидам. Характеризуются несколько повышенной плотностью, средней и сильной остаточной намагниченностью, предимущественно равновесными резкими контактами с ультрабазитами.
В отличие от высокометаморфизованных силикатно-карбонатных пород осадочного генезиса, наметились признаки отличия по внешнему облику и характеру взаимоотношений силикатных и карбонатных пород.
Структурно-геологические признаки. Согласно модели формирования силикатно-карбонатной магмы, необходимым условием является глубокофокусность зарождения магматического очага, соответствующая подкоровому уровню на глубинах 150-250 км, и насыщенность магмы СО2. Данное
9
ISSN 2313-2159. Вісник Дніпропетровського університету. Серія «Геологія. Географія», 2014. Вип. № 15
условие предполагает неразрывную связь местоположения карбонат-ультрабазитовых массивов с зонами глубинных разломов, которые преимущественно формируются на окраинах щитов, на стыке отдельных крупных мегаблоков, которые на Украинском щите многие исследователи называют шовными зонами, и в постметаморфическое время зоны рифтогенеза. В связи с этим распространение карбонат-ультрабазитового магматизма ограничивается именно такими геоструктурными элементами и примыкающими к ним областями. Для примера можно указать, что Октябрьский, Петрово-Гнутовский массивы сформировались на восточной окраине Украинского щита Приазовского блока точно также, как и Маломурунский массив на западной окраине Алданского щита, Черниговский на протоплатформе вблизи Орехово-Павлоградской шовной зоны, а Малотерсянский и Васильевский непосредственно в пределах названной зоны.
Силикатно-карбонатные толщи родионовской свиты распространены параллельно Криворожской шовной зоне в субмеридиональном направлении, располагаясь в восточной части на окраине протоплатформы Кировоградского блока. Карбонат-ультрабазитовые массивы Среднего и Верхнего Побужья сформированы в пределах Голованевской шовной зоны и в ее восточной части также на протоплатформе среди оперяющих ее зон разломов (Тальновская зона и другие). Отдельные группы силикатно-карбонатных пород известны и восточнее Голованевской зоны на окраине Кировоградского блока. Таким образом, все силикатно-карбонатные породы магматического происхождения могут быть сформированы только в долгоживущих тектонических зонах глубокого подкорового уровня заложения, тяготея к зонам крутопадающих разломов различного порядка.
Вторым признаком является тесная ассоциация силикатно-карбонатных пород с ультрабазитами щелочного или нормального ряда, наличие зон фенитизации для первых и фельдшпатизации, вмещающих массивы пород рамы для вторых, наличие в пределах массивов щелочных пород, в том числе нефелиновых сиенитов для первых и микроклиновых (ортоклазовых) аплитов, гранитов и пегматитов для вторых. При определении контуров массивов необходимо учитывать влияние метаморфических процессов на их преобразование. Так, в областях высокоградиентного метаморфизма амфиболитовой и гранулитовой фаций в результате гранитизации и мигматизации ультраосновные породы могут быть представлены различными амфиболитами, кристаллическими сланцами, серыми гнейсами и эндербитами с реликтами серпентинитовых тел. Щелочные породы также преобразовываются в различные микроклиновые разновидности глиноземистых гнейсов или плагиоклазитов. При этом объемы силикатнокарбонатных пород в составе комплекса могут колебаться в широких пределах от первых процентов до 90-95 %, также могут быть подвергнуты различным преобразованиям, среди которых наиболее широко распространены мигматизация и послойная перекристаллизация со скарнированием.
Третьим признаком является форма тел силикатно-карбонатных пород. Однозначно интерпретируются в качестве магматических образований секущие дайки и штоки. Относительно дискуссионными являются лакколито- и лаполитоподобные тела силикатно-карбонатных пород. Однако наиболее дискуссионными являются овально-вытянутые и пластовые тела. Первые, овальновытянутые тела, объясняют складчатостью именно силикатно-карбонатных пород при моноклинальном залегании вмещающих их пород или отрицательными
10
ISSN 2313-2159. Вісник Дніпропетровського університету. Серія «Геологія. Географія», 2014. Вип. № 15
депрессиями при осадконакоплении, что при переслаивании их с ультрабазитами и крутопадающими границами распространения представляется маловероятным. Для пластовых или дайкообразных тел, в отличие от осадочных толщ, характерна удлиненно-линзовидная форма с постоянными выклиниваниями или раздувами мощности вдоль тектонических разломов или на их пересечении при относительно выдержанном составе. Протяженность таких дайкообразных тел может достигать десятка километров с повторением особенностей внутреннего строения, химического и минерального состава.
Признаки по составу и строению. Силикатно-карбонатные породы характеризуются относительно выдержанными минеральными парагенезисами независимо от площади их распространения. Наименее преобразованные метаморфизмом породы отвечают севитам, бефорситам и кимберлитовым карбонатитам. Как правило, незатронутые метасоматозом (в т.ч. и автометасоматозом) - породы представлены оливин-пироксен-карбонатными разновидностями с широким колебанием по количеству силикатов - от первых процентов до 50-80 %. Весьма редко встречаются карбонатные породы, практически не содержащие силикатных минералов, которые относят к кальцитовым или доломитовым мраморам. Содержание доломита также колеблется в широких пределах от первых до 70-80 %.
При всем разнообразии минерального состава в качестве определяющего признака необходимо выделить наличие полнокристаллических силикатнокарбонатных пород с массивными текстурами, которые преимущественно распространены в центральных частях их тел независимо от содержания силикатов и доломита. Распространение массивных текстур должно еще сопровождаться на микроуровне наличием панидиоморфнозернистых и топологически схожих гранобластовых структур. Среди таких участков пород в карбонатах на уровне акцессорных, протогенетических и сингенетических твердых минеральных включений присутствует апатит, циркон, монацит, зеленая шпинель, не всегда ортит, ильменит, рутил. При этом наиболее важным признаком является наличие расплавных включений в апатите. Иногда подобные минеральные включения наблюдаются также и в оливине. Также характерными являются пойкилитовые включения зеленой шпинели в оливине.
Одним из косвенных признаков, который также необходимо использовать для распознавания силикатно-карбонатных пород магматического происхождения, является нодулярное строение зерен оливина с келифитовыми каемками, которые имеют равновесные взаимоотношения с карбонатами такого же округлого или близкого к ним строения, в более редких случаях - с признаками идиоморфизма зерен карбонатов. Наличие в таких участках рудных минералов гипидиоморфной, нодулярной или сидеронитовой микроструктуры также относится к косвенным признакам.
Одними из основных признаков является характер взаимоотношений силикатно-карбонатных пород с ультрабазитами и вмещающими породами рамы. На магматическое происхождение силикатно-карбонатных пород указывают резкие секущие контакты с гнейсами, ровные, четкие, иногда извилистые и ветвящиеся контакты с ультрабазитами, которые иногда сопровождаются зонами закалки и распознаются только на микроуровне. К ним также относится наличие в ультрабазитах разноориентированных жил, прожилков силикатно-карбонатных пород с ровными резкими контактами, которые часто выклиниваются и не прослеживаются по простиранию. Наиболее важным признаком является наличие
11
ISSN 2313-2159. Вісник Дніпропетровського університету. Серія «Геологія. Географія», 2014. Вип. № 15
автолитовых включений силикатно-карбонатных пород в серпентинитах размером от первых сантиметров до нескольких метров и наоборот, автолитовых включений и разноориентированных жил ультрабазитов в силикатно-карбонатных породах с характерными, иногда, оплавленными границами, представляющие собой зоны закалки и реакционные каемки. На Капитановском и Липовеньковских массивах в качестве автолитовых включений в силикатно-карбонатных породах наблюдаются в виде шлиров и гнезд хромитовые руды массивной и густовкрапленной текстуры. На отдельных участках в силикатно-карбонатных породах хромит, хроммагнетит и магнетит являются породообразующими минералами с содержанием их в породе 20-40%, имея при этом с карбонатами равновесные взаимоотношения.
Признаки по геохимическим особенностям. Одним из определяющих признаков магматического, а не осадочного происхождения силикатнокарбонатных пород, являются повышенные концентрации никеля в оливинах от 0,1 до 1,0 % и церия в отдельных зернах карбонатов от 0,01 до 0,2 %. Среди первично осадочных высокометаморфизованных карбонатных или мергелистых отложений нами по литературным данным и на практике, в пределах Украинского и Алданского щитов, восточного склона Урала, не было встречено информации о таких высоких содержаниях названных элементов, включая даже магнезиальные скарны.
Вторым геохимическим признаком является повышенное по сравнению с кларком ультраосновных пород фоновое содержание таких элементов, как барий, стронций (барий-стронциевые карбонатиты Маломурунского массива), скандий, иттрий, бериллий, вольфрам, цирконий, иногда литий, олово, германий, галлий и ниобий. Обращают внимание также близкие к ультрабазитам глубинного заложения отношения титан/ванадий, титан/цирконий, титан/скандий, хром/ванадий, отчасти ванадий/литий, которые, по-видимому, обусловлены генетическим родством силикатно-карбонатных пород и ультрабазитов. Данное подтверждается и близостью характера кривых спектров распределения микроэлементов в этих породах. Обращает внимание в качестве использования геохимического признака отношение изотопов (87Sr/86Sr). По этому показателю силикатно-карбонатные породы изученных массивов характеризуются относительно узким диапазоном от 0,7029 до 0,7082, а отношения стабильных изотопов углерода и кислорода карбонатов близки по показателям карбонатам и алмазам некоторых кимберлитовых трубок мира и карбонатитов.
Признаки по металлогенической направленности. С учетом потенциальной металлоносности даже на уровне минерализации непромышленного значения или факта ее проявления обращает внимание присутствие признаков наличия апатит-редкоземельной минерализации во всех исследованных массивах. Кроме широко известных месторождений и рудопроявлений этого типа на Черниговском, Малотерсянском, Октябрьском массивах, необходимо отметить их наличие в Криворожской шовной зоне (Желтянка и Желтореченское, признаки на Гуровском), на Лукашевском, Дубовецком и Сабаровском массивах. Собственно апатитовое проявление известно среди кальцифиров Трояновского массива со средним содержанием Р2О5 около 7 %. На уровне отдельных геохимических аномалий апатит-редкоземельная минерализация зафиксирована во всех массивах гипербазитовой формации Побужского рудного района в корах выветривания на Хащеватском и Завальевском массивах, на Васильевском участке Орехово-Павлоградской шовной зоны. Ее проявления преимущественно локализуются в
12
ISSN 2313-2159. Вісник Дніпропетровського університету. Серія «Геологія. Географія», 2014. Вип. № 15
зонах фенитизации или фельдшпатизации, которые в основном развиваются по вмещающим массивы гнейсам, значительно реже непосредственно среди силикатно-карбонатных пород или зон карбонатного метасоматоза. При этом наметилась тенденция к понижению интенсивности проявления апатит-редкоземельной минерализации при увеличении степени переработки массивов процессами метаморфизма. Подобное обстоятельство позволяет отнести апатит-редкоземельную минерализацию к дометаморфическому этапу и на основании пространственной связи с рассматриваемыми массивами предположить и их генетическое родство.
На всех массивах установлена тантал-ниобиевая и циркониевая минерализация, иногда с гафнием и скандием. Пространственно она тяготеет к карбонат-ультрабазитовым массивам и неразрывно связана с зонами щелочного метасоматоза и, отчасти, редкоземельной минерализацией. Их месторождения и рудопроявления известны на Черниговском, Малотерсянском, Октябрьском в Приазовье, Сабаровском, Лукашевском, Дубовецком массивах в Верхнем Побужье, в пределах Криворожской шовной зоны на Желтореченском месторождении, в районе Желтяки и Гуровского массива, в Среднем Побужье в пределах Лепняговского массива. На уровне минерализации тантал и ниобий зафиксированы в коре выветривания Хащеватского массива, на Западном, Восточно-Липовеньковском и других массивах, а максимальное содержание циркония достигает 0,8%, в карбонатных секреционных жилках и прожилках мощностью до 5см на Завальевском массиве. Наиболее высокие концентрации ниобия до 2% и тантала до 0,5% в зонах послойного метасоматоза вблизи контакта с силикатнокарбонатными породами установлены на Васильевском участке Орехово-Павлоградской шовной зоны. Здесь с такими метасоматитами практически повсеместно наблюдаются повышенные до 0,3% содержания циркония и до 2% олова. Его аномально повышенные концентрации наблюдаются и на ряде других выше перечисленных массивах.
Кроме олова, в массивах Среднего Побужья и Криворожской шовной зоны (район Желтянского участка и Гуровского массива) зафиксированы слабо изученные проявления вольфрамовой минерализации, очень часто сопряженной с молибденитом. Вольфрам присутствует в виде шеелита и тесно сопряжен с распространением силикатно-карбонатных пород. Так, на Капитановском массиве содержание трехокиси вольфрама достигает 0,05%, на Восточно-Липовеньковском массиве - от 0,06 до 0,4%. По данным В. В. Кислюка на Чемерпольском массиве промышленные концентрации вольфрама выявлены как в корах выветривания, так и в коренных породах среди золотоносных метасоматитов. Косвенные признаки вольфрамоносности по аллювиальным отложениям устанавливаются также в районе Сабаровского, Хащеватского и Кумаровского массивов. Отдельные «точечные» проявления вольфрама в коренных породах и в отложениях полтавской свиты известны также и в Приазовье.
На упомянутых массивах и участках вольфрамовая минерализация довольно часто сопровождается аномальными концентрациями молибдена. В Побужском рудном поле известно 1 рудопроявление и 10 пунктов минерализации молибдена с содержаниями от 0,01 до 0,1%. На Западно-Липовеньковском массиве в слюдитах биотит-флогопитового состава, развитых по ультрабазитам и в обрамляющих их плагиоклазитах, мощность молибденсодержащих интервалов колеблется от 0,1 до 7,6 м [4]. Проявления молибденитовой минерализации также известны на Черниговском и Октябрьском массивах в Приазовье.
13
ISSN 2313-2159. Вісник Дніпропетровського університету. Серія «Геологія. Географія», 2014. Вип. № 15
Особого внимания заслуживает хромитовая минерализация карбонат -ультрабазитовых комплексов Среднего Побужья, где известны десятки рудопроявлений. Хромитовое оруденение локализуется среди ультрабазитов и, отчасти, в силикатно-карбонатных породах. В качестве примесей в хромитовых рудах присутствуют платиноиды, сумма которых в среднем составляет около 0,2 %.
В промышленном отношении особого внимания заслуживает золоторудная минерализация. Месторождения золота известны на Северо-Капитановском и Южно-Капитановском массивах, где они локализуются на выклинивании тел ультрабазитов среди плагиоклазитов и гнейсов в пределах оперяющих трещин более глубинных разломов. Золотая минерализация также установлена и в пределах Западно-Липовеньковского, Восточно-Липовеньковского, Школьного массивов среди зон фельдшпатизации и внутри массивов. На Чемерпольском массиве она часто ассоциирует с вольфрамовой минерализацией и локализуется приблизительно в тех же условиях, что и на Капитановском массиве. Признаки золотоносности установлены также на Завальевском, Хащеватском, Сабаровском массивах.
В Криворожской шовной зоне проявления золоторудной минерализации известны на Желтореченском, Желтянском участках и вблизи Гуровского массива. Однако, кроме пространственной ее близости к участкам распространения линейно вытянутых в субмеридиональном направлении силикатно-карбонатных пород, прямых признаков генетической связи не устанавливается. На Васильевском участке Орехово-Павлоградской шовной зоны среди послойно метасоматически измененных амфиболитов и серых гнейсов нами также зафиксировано наличие золоторудной минерализации, подтвержденной пробирным анализом, с содержанием золота от 0,5 до 54 г/т.
Выводы. На Украинском щите распространены силикатно-карбонатные породы магматического происхождения щелочного и нормального ряда в ассоциации с ультрабазитовыми комплексами. Первые характеризуются развитием фенитов и сиенитов, вторые сопровождаются микроклинизацией, натровым метасоматозом и фельдшпатизацией, развитием слюдитов, пегматоидов и
эулизитов. Они сформировались вместе с сопутствующей минерализацией до метаморфизма высоких степеней, что обусловило в дальнейшем существенное преобразование и уничтожение явных признаков магматического генезиса.
В отличие от высокометаморфизованных осадочных толщ, силикатнокарбонатные породы магматического происхождения характеризуются наличием псевдогабброидных структур, расплавных включений в апатите, повышенными коэффициентами накопления и концентрации фосфора, лантана, церия, иттербия, иттрия, циркония, марганца, повышенными содержаниями Ni, Сг, ванадия, наличием автолитов ультрабазитов среди силикатно-карбонатных пород с каемками закалки и резкими интрузивными контактами между ними.
Карбонат-ультрабазитовые массивы докембрия характеризуются проявлением классической для карбонатитов редкоземельной, ниобиевой, циркониевой, апатитовой минерализацией (Черниговский, Малотерсянский, Октябрьский, Лукашевский, Дубовецкий массивы), а также магнетитовой (Молодовский), вермикулитовой (Среднее Побужье), флюоритовой (Петрово-Гнутовское), баритовой (Сабаровский), золото-платиноидной (Капитановский, Липовеньковские, Пушковский, Лукашевский, Чемерпольский, Желтянский, Гуровский). Участки их распространения перспективны для поиска алмазов.
14
ISSN 2313-2159. Вісник Дніпропетровського університету. Серія «Геологія. Географія», 2014. Вип. № 15
Библиографические ссылки
1. Купцова А. В. Редкометальная минерализация карбонатитового вулкана Керимаси (Восточно-африканский рифт, С.Танзания) / А. В. Купцова, С. В. Петров // Геология, полезные ископаемые и геоэкология Северо-Запада России. - Санкт-Петербург, 2007.- С. 96-99.
2. Рябчиков И. Д Происхождение низкокальциевых кимберлитовых магм / И. Д. Рябчиков, А. В. Гирнис // Геол. и геофиз. - 2005. - 46, № 12. - С. 1223-1233.
3. Фоновые отношения при плавлении алмазообразующих карбонат-силикат-сульфидных систем / Шушканов А. В., Литвин Ю. А. // Геол. и геофиз. - 2005. -№ 12.- С. 1335-1344.
4. Корниенко П. К. Поиски силикатного никеля в площадных корах выветривания в Побужском рудном районе 1989-94 гг. - Геологический отчет.: Правобережная ГРЭ ГГП «Севукргеология». - С. Фурсы, 1996. - 236 с.
5. О геологической съемке масштаба 1:50000 в пределах листов L-36-18-B, L-36-18-Г в 1974-1978 гг. [под. ред. Курлова Н. С. и др]. - Кривой Рог, 1978. - 346 с.
6. Отчет о результатах глубинного геологического картирования м-ба 1:200 000 территории листа М-35-ХХІХ (Винница) и групповой геологической съемки м-ба 1:50 000 листов М-35-105,106 [ Гейко В. Д. и др.] - 1982. - К.: Геоінформ.
7. Плоткина Т. Э. Реконструкция первичного состава эндербито-гнейсов Хащеватско-Завальевского блока / Т. Э. Плоткина / Геологический журнал. - 1994. - № 1. - С. 97-102.
Пояснения к таблицам
ТаблицаІ
Рис. 1. Меланократовый кальцифир массивной текстуры. Капитановский массив, скважина 3568, ствол 1, глуб. 152,1 м; х 1.
Рис. 2. Мезократовый кальцифир массивной текстуры со слабо выраженной линейностью темноцветных минералов. Капитановский массив, скважина 3568, ствол 2, глуб. 242,3 м; х 1.
Рис. 3. Меланократовый кальцифир массивной текстуры. Капитановский массив, скважина 3568, ствол 1, глуб. 152,1 м; х 1.
Рис. 4. Ровная граница контакта между мезо-кратовым кальцифиром и серпентинитом. Чемерпольский массив, скважина 44, глуб. 118,0 м; х 1.
Таблица II
Рис. 1 . Характер контакта кальцифира с ультраосновной породой на Черниговском массиве. Скважина 814, глубина 316 м; х 1.
Рис. 2. Автолиты серпентинита в кальцифире с характерной темной окаемкой на границе. Чемерпольский массив, скважина 44, глубина 119,2 м; х 1.
Рис. 3. Вынос силикатных минералов при перекристаллизации кальцифира. Чемерпольский массив, скважина 23, глубина 53,2 м; х 1,5.
Рис. 4. Характер контакта переотложенной жилы карбоната с кальцифиром на Черниговском массиве. Скважина 814, глубина 436,1 м; х 0,7.
Надійшла до редколегії 02.04.2014 р.
15
ISSN 2313-2159. Вісник Дніпропетровського університету. Серія «Геологія. Географія», 2014. Вип. № 15
К статье С. Е. Поповченко, П. К. Корниенко «Квалификационные признаки карбонат-ультрабазитовых массивов Украинского щита»
1
ТаблицаІ
2
3
4
16
ISSN 2313-2159. Вісник Дніпропетровського університету. Серія «Геологія. Географія», 2014. Вип. № 15
К статье С. Е. Поповченко, П. К. Корниенко «Квалификационные признаки карбонат-ультрабазитовых массивов Украинского щита»
Таблица ІІ
1 2
3 4
17
