Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Геофизическая и геохимическая специализация блоков Украинского щита в свете их глубинного строения

ВАК РФ 04.00.22, Геофизика

Автореферат диссертации по теме "Геофизическая и геохимическая специализация блоков Украинского щита в свете их глубинного строения"

, Академия наук Украшщ

Институт геофизики им. С.И.Субботина

На права! рукописи

Науненко Андрей Валентинович

ГЕОФИЗИЧЕСКАЯ И ГЕОХИМИЧЕСКАЯ СПЕЦИАЛИЗАЦИЯ БЛОКОВ УКРАИНСКОГО ЩИТА В СВЕТЕ ИХ ГЛУБИННОГО СТРОЕНИЯ

04.00.22 - Геофизика

Авторе ферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Киев - 1993

/

Работа выполнена в Институте геофизики им." С.И.Субботина Академии наук Украины

Научный руководитель: академик АН Украины

доктор геолого-минералогических наук' А. В. ЧЕКУ НОВ

Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогических наук

Ведущая организация: Отделение металлогении Института

геохимии, минералогии и рудообразо-вания АН Украины

II часов на заседании специализированного совета Д 016.02.01 при Институте геофизики им. С.И.Субботина АН Украины по адресу: 252680, г.Киев-142, пр.Палладина, 32.

Ваш отзыв на автореферат в двух экземплярах, заверенных печатьс учреждения, просим направить по адресу: 252680, г.Киев-142, пр.Палладина, 32, ученому, секретарю.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института геофизики им. С.И.Субботина АН Украины.

профессор С'.С.КРАСОВСКИЙ

доктор геолого-минералогических наук

профессор Л.С.ГАЛЕЦШ

Защита диссертации состоится

Автореферат разослан

Ученый секретарь специализирс доктор физико-математических

В.С.ГЕЙКО

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Ак ту а ль Н£С ть_п£о б л еш. Особенности строения геологических { труктур, контролирующих распределение месторождений полезшх скопаемых, являются следствием геологических процессов, проте-ающих в глубиншх частях Земли. Поэтому региональный геофизи-еские исследования, данные о глубинном строении регионов при-бретают первостепенное значение при выделении потенциально ру-оносшх площадей, геохимических и металлогенических областей

районов с учетом связи тектонического строения и геофизичес-их полей.

Геофизические данше используются для выявления связей ежду различиями геофизическими аномалиями тектоносферы и раз-ещением месторождений полезшх ископаемых в верхней части зем-ой коры. На основе таких взаимосвязей определяются геофйзичес-ие характеристики конкретшх рудоносшх структур и площадей азвития конкретшх месторождений, что используется затем для елей прогноза и установления дополнительных закономерностей азмещения в геологических структурах различите порядков. Гео-эго-геофизические параметры идентичшх рудоносшх площадей в дзличшх районах часто могут существенно различаться, однако становление геолого-геофизических критериев для каждой метал-эгенической провинции является существенной проблемой.

Геологические процессы, протекающие в земной коре и верх-;й мантии, по мнению некоторых исследователей ( В.И. Аронов, 590) , тлеют причинный, дегерминированшй характер, а геологи-зские структуры, контролирующие распределение рудных залежей, :обенности их строения, являются скорее уникальшми, чем под-шяются статистическим законам. Тем не менее поиск закономерней 'размещения эндогенного оруденения с глубинным строением пионов а использованием статистических методов является ак-гальной задачей.

К настоящему времени, когда накоплен обширшй материал о 'роении Украинского щита, особое значение приобретает ыного-:рный анализ имеющихся, иногда мало сравнимых, даншх, прове-нный на единой методической основе.

Украинский щит хорошо изучен гравиметрическими и магнито-трическими методами ( З.А. Крутиховская, И.К. Пашкегич, ИЛ. лина, H.K. Пашкевич, IS89; Г.И. Каратаев, И.К. Пашке-

ч, I99C; C.G. К?зсоескиЯ, 1981, 1988 я др.)'. Для центральной

- г -

части щита и областей региональшх магнитшх аномалий имеются данные о распределении плотности (А.О. Шмидт, В.К. Титов и др., 1975, 1980; М.Н. Кудрявцева, А.Я. Дьячкова, 1982) и остаточной намагниченности выходящих на поверхность горных пород (З.А. Кру тиховская, И.Ы. Силина и др., 1980; И.М. Силина, С.М. Подолян-ко и др., 1981 ) .'На основе совместной интерпретации геофиэичес них материалов были выделены гравитационные и магнитше неоднородности (С.С. Красовский, Р.И. Кутас, И.К. ПашкеЕИЧ, 1989;

A.B. Чекунов, В.Б. Соллогуб, 1990 и др.) . В комплексе геофизических методов, используемых для изучения глубинного строения земной коры, ведущее место занимает метод глубинного сейсмического зондирования. Данше, полученные с его помощь», лежат в основе интерпретации и построения комплексных моделей коры по другим геофизическим характеристикам. Сейсмические разрезы позволяют судить о мощности земной коры, ее внутренней структуре, изучать ее слоисто-блоковое строение. Скоростше модели среда дают возможность условно разделить ее на так называемые "гра-нитшй", "диоритошй" и "базальтовый" слои (A.B. Чекунов, 1972;

B.Б. Соллогуб, 1986; A.B. Чекунов, В.Б. Соллогуб и др., 1990 ) .

Большое количество работ посвящено тектонике, металлогении

и геохимии Украинского щита (Г.И. Каляев, З.А. Крутиховская, 1972; Я.Н. Белевцев и др., 1974; A.A. Гойжевский и др., 1977; И.Б. Щербаков, К.Е. Есипчук и др., 1984; Л.С. Галецкий, 1985; Е.А. Кулиш, Б.А. Горлицкий, 1989; Л.С. Галецкий и др., 1990, 1991 и др.,) , в которых на основании закономерностей распределения в геологическом пространстве и времени .тех либо иных характеристик приводится его районирование. Однако "необходимо отметить недостаточное количество исследований по выявлению зависимости между геофизическими и геохимическими полями.

На основании изложенного, актуальность работы представляется как обобщение фактического материала, имеющего целью раскрытие закономерностей взаимосвязи геофизических и геохимических параметров,' а также возможностей регионального прогноза областей, перспективных на эндогенное оруденение.

Цель» диссертационной работы является комплексный анализ глубинного строения блоков и районов Украинского щита, их геофизических к геохимических характеристик, а также еыделение областей, перспектившх на эццогенное оруденение на основе совместной обработки геофизических и геохимических'параметров.

,В £0£тье^сТБШ_С_П£Сгавленной цельэ в £аботе_решались

слещтощие остош«е_эадачи.

1. Сбор, анализ и обобщение геолого-геофизических даншх, которле характеризуют структуру и вещественно-формационный состав блоков Украинского щита.

2. Создание сопряженных баз данных геофизических и геохимических параметров.

3. Выявление и анализ взаимосвязи геофизических, петрохи-мических и геохимических параметров в признаковом пространстве.

4. Районирование консолидированной ко£и Украинского щита по совокупности всех исходных даншх.

5. Классификация территории щита, выделение и характеристика областей, с которыми связано конкретное эцдогенное оруде-иение.

В каче£тве_зад\ип(аешх шно£ятся оледзтедие положения.

1. Создаш сопряженные базы данных, которые включают геофизические характеристики, полученные в результате геофизичес-сих съемок и интерпретации экспериментальных материалов, а так-1в данше по содержанию химических элементов и петрохимии зем-юй коры Украинского щита. На единой методической основе провеяна обработка геолого-геофизических характеристик щита и выяв-юна взаимосвязь геофизических, петро- и геохимических парамет->ов внутри факторного пространства.

2. На основе распределения значений глэешх факторшх ком-юнент, которые учитывают взаимосвязь геофизических, петро- и еохимических параметров, проведена спецификация блоков и струк-урно-геологических районов Украинского щита.

3. Украинский щит разделен на области, которле по своим арактеристикам относятся к пяти классам и являются перспективами на эндогенное оруденение различных типов. Площади выделен-ых областей разделены на участки с различной степенью рудопер-пективности на элементы группы железа, металлические рудше и едкие.

4. Геофизическая и геохимическая специализации Еыделеншх 5ластей и блоков Украинского щита отражают их глубинное строе-ие и фиксируют стадии формирования континентальной коры на энних этапах эсоллцни литосфера.

Нагнал ноькзна проведенных исследован::;": состоит в том, го впервые на региональном уровне на единэй методической осно-; (методами факторного и кластерного анчлизсь ) били согместно - 1

интерпретированы геофизические, петро- и геохимические данше, полученнле различными независимыми методами для Украинского щита в целом. В результате удалось еылвить закономерности их взаимосвязи во многопараметрическом признаковом пространстве, провести районирование консолидированной коры, разделить щит на области, различающиеся по глубинному строению и структуре кори, ее геохимической и металлогенической специализации.

Пр£к_тическая_ценн0£ть работы заключается в установлении закономерностей взаимосвязи геохимических и геофизических параметров, что представляется возможным использовать для регионального прогноза площадей, перспективных для поисков рудных залежей. Выделеш области, которые характеризуют земную кору Украинского щита на всю ее мощность и позволяют уточнить специализацию блоков и этапы их развития. Полученные результаты могут быть использоваш при построении комплексных геолого-геофизических моделей.

Апообадия работы. Основше положения шполненной работы докладывались и обсуждались на научной конференции молодах уче-шх Института геохимии и физики минералов АН Украиш (Киев, 1985 ) , на 1-ой республиканской школе-семинаре молодых геофизиков Украины (Алушта, 1986) , на III Всесоюзной школе "Структурный анализ кристаллических комплексов и геологическое картирование" (Киев, I9S0 ) , на УН Конгрессе Европейского геологического союза (Страсбург, IS93 ) .

Публикации^ Автором опубликовано 9 печатных работ, в том числе 4 - по теме диссертации.

Объем и стдукт^ра работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав и заключения, общим объемом 160 стр., в том числе 59 рисунков, 5 таблиц и список литературы из 108 наименований.

Диссертационная работа выполнена в отделе геологических проблем глубинной геофизики Института геофизики им. С.И. Субботина АН Украиш'под руководством академика АН Украиш, доктора геолого-минералогических наук А..В. Чекунова, которому автор выражает глубокую благодарность за постановку задачи, постоянное внимание и поддержку при .написании работы. Автор искренне признателен доктиру геол.-мин. наук Б.А. Горлицкому за помощь и консультации при выполнении исследований, а такте докторам геод.-мин. наук С.С. Красовскому, Ю.П. Орог.ецкому, В.Г. Гутерману, доктору физ.-мат. наук C.B. Мостовому и ст.н.с. U.K. Дашкевич

за полезные советы и консультации. Автор благодарен Л.С. Финке- . лю и Г.А. Саввакиной за оказанное содействие при расчетах на ЭВМ.

• СОДЕШАШЕ РАБОТЫ

Во_введении обосновывается актуальность проблемы, излагаются основная цель и задачи работы. Формулируются научная новизна и основше защищаете положения.

В пе£в£й_главе приводится характеристика геологического строения Украинского щита, рассматривается его тектоническое и структурно-геологическое районирование. Отмечается, что Украинский щит представляет собой одну из крупнейших структур Восточно-Европейской платформы. Он сложен мета- и ультраметагенны-ми образованиями и прошел длительную историю протогеосинклиналь-ного и протоплатформенного развития. Его тектоническое строение во многом определяется архей-протерозойскими, а также более поздними сводово-глыбовыми движениями, в результате которых возникла сложная гетерогенная блоковая структура, что нашло'отражение в работах многих исследователей (Г.II. Каляев, З.А. Крутихов-г шая, 1972; A.B. Чекунов, 1972, 1976; И.Б. Щербаков, K.S. Есип-1ук и -др., 1984; Jj.C. Галецкий, 1990, 1991 и др.) .

Проведенное в последние десятилетия геофизические исследо-зания ¿A.B. Чекунов, 1972;, В.Б. Соллогуб, 1982, 1986; и др.) юзволили выявить крутые разломы различной глубины заложения. Нормирование разрывных нарушений подихронно. Наиболее древними шляются субмеридиональные разломы, заложившиеся в архейское фемя. Именно с их образованием связано разделение Украинского [ита на блоки и межблоковые шовные зош, которые отличаются осо-енностями строения и формационнымм типами ( В.Б. Соллогуб, 986; A.B. Чекунов, В.Б. Соллогуб и др., 1990 и др. ) .

В основе принятого нами тектонического районирования Укра-нского щита лежит карта разломно-блоковой тектоники, состав-енная коллективом авторов ( Г.И. Каляев и др., 1984) по мате-иалам глубинного сейсмического зондирования, гравиметрошх и агнитных съемок, а также по результатам изучения геолого-гео-изическими методами основных зон разломов и глубинного строения локов, их Лормационного наполнения и характера метаморфизма Чутценней структуры. Наиболее крупными геотектонический зле-знтами является блоки первого порядка - Вола некий, Подольский,

Велоцерковский, Сокирянский, Кировоградский, Приднепровский, Западно- и Восточно-Приазовский, - и шовше межблоковые зош -Голованевская, Западно-Ингулецкая, Орехово-Павлоградская и Центрально-Приазовская. Каждай блок отличается друг от друга различим формационным наполнением, характером геофизических полей, особенностями глубинного строения земной кора. Именно в деталях строения коры и заложена-глубинная индивидуальность каждой отдельной структуры, образованной е особых условиях ее тектонического режима, связанного с первичшм составом, состоянием вещества кори и порождающей ее мантии, а также последующей эволюцией.-

В соответствии с особенностями строения блоки разделяются на протоплатфориенные - Волынский, Подольский, Кировоградский, Приазовский, - и протогеосинклинальные - Велоцерковский, Приднепровский. Для первых характерны формации мигматитов, грани-тоидов, основных пород, дайкоше комплексы, для вторых - гео-синклинальше комплексы формаций - авдезит-толеитовая, терри-генная лагунно-карбонагная и др. Их границами служат Тетеревская, Брусиловская, Немировская, Первомайско-Трактемировская, Криво-рожско-Кременчугская и Орехово-Павлоградская зош трансрегио-нальшх глубинных разломов.

Далее в работе приводится характеристика геологического строения блоков первого и второго порядков и комплексов слагающих их пород. Также отмечается, что для всех блоков Украинского щита общим является наличие трех струкгурно-формационшх этажей (И.Б. Щербаков, К.Е. Есипчук и др., 1984; Е.А. 'Кулии, Б.А. Гор-лицкий, 1989 и др.) . Нижний этаж характеризуегся'интенсивной складчатостью, его слагают глубоко метаморфизованные стратифицированные толщи, интрузии основного и ультраосновного состава, плагиопранитоиды архейского возраста. Средний .этаж характеризуется шсокодифференцированнами супракрустальшми комплексами. Эти породы интенсивно гранитизированы. Преобладают раннэпроте-розойские образования. Верхний этаж представлен интрузиями, плутонами гранитов рапакиви, габбро.-анортозитов, щелочно-ультра-основных пород, субщелочных гранитов, и др. Соотношение струк-туршх этажей в различных блоках варьирует, что наало отраженно в структурно-геологическом районировании щита.

Выделениям блокам первого порядка отвечают шесть структурно-геологических районов: Северо-Западный, Днестровско-Еугский, Росинско-Тикичский, Ингуло-Икгулецкий, Сре.цнеприднепроЕский и

1риазовский. Своеобразие геологического строения каждого из них обусловлено различным тектоническим режимом, характером эсадконакопления, магматизма и условиями проявления метаморфизма.

Северо-Западный район отличается наличием практически не-летаморфизиванной вулканогенно-осадочной толщи пород позднепро-герозойского возраста ( овручская серия ) и субплатформенной •штрузии коростенского комплекса. Подобная интрузия корсунь-ювомиргородского комплекса характерна и для Ингуло-Ингулецкого эайона. В Днесгровско-Бугском районе широко развиты архейские летаморфические породы гранулиговой фации, в то время как в Ро-:инско-Тикичском и Среднеприднепровеком районах супракрусталь-«е толщи метаморфизоваш преимущественно в условиях амфиболи-?овой фации. К Среднеприднепровскому району приурочены наиболее ;ревние метаморфические серии и гранитоидные комплексы, а так- . се синклинальные структуры, сложенные породами зеленокаменных юясов. Для Приазовского района характерна комплексы щелочшх I ультраосновных пород с карбонатитами.

Соотноиение разломно-блоковой тектоники щита и его струк-урно-геологического районирования отражает как тектоническую рироду становления и этапы развития континентальной кори с одой стороны, так и эволюцию вещественного состава, процессов етаморфизма и термодинамики - с другой.

Во_вто£ой главе дается характеристика структуре геофизи-еских полей Украинского щита. Отмечается, что магнитное поле ита отличается большой дифференцированностью, широким диапа-оном интенсивности, размеров и форм аномалий. Данные наземной Зсолютной магнитной съемки высокой точности, повысотной аэро-агнитной съемки вдоль протяженных профилей, секущих щит, позволяй исследователям (З.А. Крутиховская, И.К. ПаакеЕич н др., 382; З.А. Крутиховская и др., 1984; И.К. Пашкевич, 1589, 1990 др. ) выделить, помимо локальных, класс крупшх региональных агнитных аномалий (ША). В поперечнике они составляют десят-1 и первые сотни километров, имеэт высокую интенсивность и об-:ловлеш источниками в глубинных частях земной коры.

В пределах Украинского щита выделено яееть ША: Ноноград-'лынск-зя, Винницкая, Гайсингкая, Западко-Ингулецкая, Синельговская и Зшацно-Лоназсвская. Их природа сзлэивается с глухими магнитна/и нео 1нс родне стлми и игточшктх в газеезе ко. Также е шгка'.'нсм поле рыделжгея уч/кальшс- по интенсиз-

ности Коростенский и Кировоградский региональные минимумы.

По современным представлениям, глубина эрозионного среза щита достигает на некоторых участках 5-7 км. Следовательно, кристаллические образования, выходящие на поверхность, представляют различные по глубине этажи. По мнению некоторых авторов(И.К. Пашкевич, 1989 и др.) , полученные в поверхностных условиях значения намагниченности пород можно считать характерными для них в низах коры. Качественной мерой намагниченности, которая отражает степень насыщенности фундамента магнитоактившми телами, является средняя намагниченность блоков щита, которая составляет'0.3 АЛл. Распределение ее значений по блокам следующее (в A4i) : Волынский- 0.3, Подольский - 0.2, Гайсинский и Гайворонский - 0.7, Кировоградский - 0.1, Приднепровский - 0.3, Приазоьский - 0.5, Голованевская шовная зона - 0.6, Западно-Ингулецкая - 0.3, Оре-хово-Павлоградская - 0.5.

Гравитационное поле Украинского щита характеризуется различным региональным фоном, наибольшая интенсивность которого принадлежит восточной части щита ('Приднепровский и Приазовский блоки) . В западной и центральной частях щита отмечается в целом пониженный фон, на котором фиксируются уникальные по интенсивности отрицательные аномалии в районах Кировограда и Коростеня и положительная Голованевская аномалия. Наблюденное гравитационное поле не всегда соответствует глубинным структурам, определенным по данным сейсморазведки. Например, гравитационный эффект от поверхности Мохоровичича часто вступает в противоречие с наблюденными аномалиями. Следовательно, гравитационное поле щита следует рассматривать как сложную суперпозицию полей от различных 'источников, расположенных в пределах всего разреза литосферы (В.Б. Бурьянов, В.В.-Гордиенко и др., 1985; С.С. Красовский, 1989, 1991 ) .

Сопоставление карт гравитационного псля с фактическими материалами геологических исследований показывает, что все крупные синклинальные зоны, сложенные метаморфизованкыми осацочно-вулка-ногенными формациями, проявляются положительными аномалиями силы тяжести. Подобным образом проявляются порода чарнокитовой серии, а также интрузивные образования основного состава. Отрицательные аномалии силы тяжести соответствуют площадям развития гранитои-дов, которые, как правило, приурочены к антиклинальным формам складчатости.

Петроплотностше характеристики горных пород'были привлече-

ш по даншм СА.О. Шмидт, В.К. Титов и др., 1975, 1980 ) .

Проведенное магнитное и гравитационное моделирование, синтез сейсмических и тепловых дашых позволили авторам ("A.B. Чекунов, U.K. Пашкевич, С.С. Красовский, 1989; 1990 и др.) получить оценку степени неоднородности земной кори Украинского щита. В итоге было установлено, что участки земной коры, фиксируемые положительными ША, можно• отнести к трем носновшм типам: древнейшим гра-нулирошм ядрам, этим же ядрам, подвергшимся более поздней переработке, и к шовным зонам, приуроченшм к сочленению блоков с разрой мощностью и составом коры.

Вдоль сейсмических профилей, пересекающих Украинский щит и выполненных по детальным системам, наблюдений построены структур-ше сейсмические разрезы и составлена двухмерно-непрерывше ско-ростше модели земной коры ("В.Б. Соллогуб, 1982; A.A. Трипольский, З.С. Гейко, 1986; В.Б. Соллогуб, 1986 и др.). На их базе созданы схематические "петрологические" модели консолидированной дорифей-:кой коры, в которых выделены комплексы, условно назЕанше "гранитными", "диоритовыми" и "базальтовыми" (В.Б. Бурьянов, В.В.Горбенко и др., 1985; А,В Чекунов, В.Б. Соллогуб и др., 1990, и др.). 'Гранитный" слой характеризуется скоростями продольшх волн 5.83.4 км'^с, "диоритовый" - 6.4-6.8 км А:, "базальтовый" - 6.8-7.6 <м/с. Границами между слоями служат изолинии скоростей 6,4 и 3.8 кмАс соответственно, не привязываясь к структурным особенностям. Отмечается, что мощности отдельных слоев варьируют от блока с блоку.

Результаты исследований методом глубинного сейсмического зонирования позволили составить схему изоглубин раздела Мохоровичи-m (М)> представляющего собой выдержанную сейсмическую границу гатосферы. Раздел М прослежен на Украинском щите повсеместно на 'лубинах 35-60 км. Участки, где мощность коры достигает в сред-гем 40 км относятся к протоплатформенным массивам. Области, где 1 залегает на 50 км и глубже принято считать протогеосинклнналь-ыми зонами.

Такт,! образом показано, что Украинский щит достаточно полно !зучен геофизическими методами, результаты которых подчеркивают :лонную слоисго-блоковуп его структуру и позволяют создать пред-:тавительше базы геофизических данных.

В третьей главе приводится районирование Украинского щита о геохимическим и металлогенкческим данном. Рассматриваются гео-3> '

химические классификации элементов предложенные В.М. Гольдшмидтом, В.И. Вернадским, А.Е. Ферсманом и А.Н. Заварицким. По классификации В.М. Гольдшмидта все элементы подразделяются на четыре геохимические группы: атмофильные (инертные газы) , литофильные, слагающие земную кору и верхнюю мантию, халькофильные, сосредоточенные в нижней мантии и сидерофильные, слагающие земной ядро. По классификации В.И. Вернадского элементы разделяются на шесть групп: благородные газы, благородные металлы, циклические элементы, рассеянные элементы, элементы сильно радиоактивные и элементы редких земель. Классификация А.Е. Ферсмана Еыделяет элементы, дающие концентрации в определенных магматических горных породах: кислых, средних и ультраосновных магм и сульфидных месторождений. По классификации А.Н. Завар ицкого выделяются следующие группы элементов: благородше газы, элементы горшк пород, элемента магматических эманации, элементы группа железа, редкие элементы, радиоактивные элементы, элементы металлические рудные, элементы металлоидше и металлогенше, элементы группы платины, тяжелые галоиды.

В работе для комплексного анализа были привлечет данные о распределении в земной коре Украинского щита содержаний девяти химических элементов. Это литофильше (71 , V , Сг , Х.г ) , халькофильные (Си , Рё X м) , сидерофильные (М ,Со) - по В.М.Гольд-шми.дту, либо элементы группы железа (№ , Со ,77 .V ,Сг) , редкие элементы (2>") и элементы металлические рудные (Си , Р£> , по А.Н. Заварицкому.

Характер распределения средних содержаний основных оксидов пегрогеншх элементов,М$0уМпО,СаО^ацО, Кл0, ) в пределах щита использовался в виде результатов факторного анализа методом главных компонент. Он показал, что поле содержаний оксидов петрсгенных элементов достаточно полно описывается распределением всего трех независимых между собой ассоциаций признаков. Эти ассоциации, по. мнению (Е.А. Кулиш, В.А. Горлицкий, 1989 ) , характеризуют основные этапы становления гранитно-метаморфического слоя." Эпигенетические наложенные процессы, ведущие к перераспределению первичных накоплений, приводят к появлению локальных, но гесьма контрастных концентрат«' рудогеиных элементов (Б.Л. Горлицкий, 1509) . Результаты интерпретации распределения подобных геохимических аномалий были использованы нами для совместной обработки с другими данными. 3 пределах УЕсраинского щита выделяется семь геохимических областей, в целом еоотсетстгутщих: тектоническим' блоком петого попчдка, и дго межблоковие геочикичвскне

зоны Сл.С. Галецкий, Б.А. Горлицкий, 1984 и др.) . В работе приводится их краткая характеристика. Миграция рудных элементов, приводящая к формированию рудных скоплений, определяет геохимическую и металлогеническую специализацию областей.

Украинский щит рассматривается как металлогеническая провинция, состоящая из отдельных металлогенических областей: Волынской, Подольской, Еелоцерковской, Кировоградской, Западно-Ингулецко-Кги-ворожской, Днепровской и Приазовской. В истории развития щита выделяются архейская, раннэ- и позднепротерозойская металлогсничес-кие эпохи (Я.Н. Белевцев и др., 1974; и др.). Для каждой эпохи характерно накопление определенных металлов в связи с-формированием различных формаций.

В четвертой главе рассматриваются методические принципы обработки геолого-геофизИческих данных и особенности строения Украинского щита на основе синтеза геофизических характеристик.

Территория Украинского щита была разделена на 869 элементарных ячеек, которые соответствуют листу геологической съемки масштаба 1:50 СО0. Каждая ячейка описывается следующими значениями: аномального магнитного поля, остаточной намагниченности горных пород, гравитационного поля в редукции Буге, петроплотностшх характеристик пород щита, магнитных и гравитационных неоднород-ностей, мощности "гранитного", "диоритового", "базальтового" слоев и земной коры, а также распределения содержаний девяти химических элементов и петрохимических характеристик.

Для анализа взаимоотношений в пределах заданного множества параметров был использован метод главных компонент - разновидность факторного анализа, который, по существу, является многомерным методом представления результатов наблюдений в более компактной форме. Он позволяет выявить структуру зависимостей в рассматриваемом множестве геолого-геофизических параметров и, исходя из этого, разделить признаки на группы, внутпи которлх они более тесно связаны между собой, чем с признаками, относимыми к другой группе; выдвинуть гипотезу о тождестве выявленных формальных факторов с некоторыми геологическими процессами и струн- -турами.

Разделение исходной совокупности объектов нч классы поовс-цилооь методами кластерного анализа, что включает в себя:■замену исходных признаков ( геолого-геофиэических параметров ) • новыми [пкгпрнми) , представляющими линейные комбиняции -неходких; ото;"

дестьление выявленных факторов с геологическими процессами по всей совокупности имеющейся геологической информации; классификацию объектов в факторном признаковом пространстве, то есть использование при классификации уже геологически осмыслении признаков и их комбинаций.

В результате обработки геофизических дашых методом главных компонент были вычислены коэффициенты корреляции, построена диаграмма в координатах значений факторов, с которыми связана максимально факторные нагрузки. Распределение значений факторных компонент позволило выделить в рамках Украинского щита области, тлеющие сходное глубинное строение и отражающее этапы развития континентальной коры.

С помощью комплекса £ГйМ(Н.А. Голярчук, 1987) был проведен корреляционный анализ карт мощности земной коры, аномального магнитного и гравитационного полей. Вычисленные значения двухмерных авто- и взаимнокорреляционных функций, коэффициентов взаимной норреляции карт в скользящем пространственном окне показали, что среднестатистические размеры аномалии для магнитного поря - 90 х 40 юл, гравитационного поря - 80 х 50 км, структуры раздела М -80 х 45 км. Значения коэффициентов корреляции, полученные с помощью методики скользящего пространственного окна, для отдельных блоков достигают 0,9. В результате определены области с прямой и обратной корреляцией потенциальных полей и мощности кори. Для магнитного и гравитационного полей областями с пршой корреляцией являются: Коростенский, Осницкий, Кировоградский, Запорожский, Западно- и Восточно-Приазовские блоки. К областям с обратной корреляцией относятся - северо-восточная часть Б"~лоцерковского блока, Сокирянский блок, Бердичевский, Бугско-Днвстровский блоки и южная часть Новоград-Волынского блока. Для карт мощности коры и гравитационного поля областями с прямой корреляцией являются Ко-■ росгенский и Корсунь-Новомиргородский плутоны, Сокирянский блок, зона Хмельницкого разлома в Бердичевском и Бугско-Днестровеком блоках. Обратная корреляция отмечена в западной части Новоград-Волынского блока, в Запорожском, Западно- и Восточно-Приазовском блоках. Для карт мощности земной коры и аномального-магнитного . поля областями с прямой корреляцией лвляются Коростенский плутон, Новоград-Волынекий блок,- Гайьоронский блок, Голованевская шовная зона, Кирог-оградский блок, а областями с обратной корреляцией -Бугско-Днестровский блок, восточная часть Езрдичевского блока, сеЕеро-задад Сокирянского, а также Западно- и Зосточно-Псиазозе-

кий блоки.

Вдавленная взаимосвязь по нашему мнении отражает однотипность процессов формирования коры в различных блоках. Примечательно, что прямая корреляция соответствует сводовым поднятиям позднепро-терозойского этапа кратонизации земной кори - Коростенскому, Кировоградскому и Приазовскому ( В.В. Науменко, Б.А. Николаенко, Ю.П. Оровецкий, 1987 ) .

Корреляционный анализ опорных сейсмических поверхностей про-тофундаменга и М для центральной части Кировоградского блока показал следующее. Основные структурные элементы горизонтов К^ч М характеризуются различим простиранием. Для поверхности Кр - это субширотное, для раздела !,1 - северо-восточное (азимут 60 ) У обеих поверхностей достаточно много структурных общих особенностей, что позволяет заключить о влиянии горизонта М на формирование КШиротная система разломов очевидно была сформирована во время формирования горизонта К^, что и определило субширотное простирание структур последнего. Изучение взаимосвязи струкгур-шх элементов для данного района является актуальной задачей в связи с приуроченностью к нему золоторудных проявлений.

В пятой главе рассматривается структура Украинского цита на основе взаимосвязи геофизических и геохимических дашнх.

Представленные и обобщешые в настоящей работе даннде о распределении геофизических, пегро- и геохимических параметров были подвергнуты обработке методами факторного аначиэа. В результате были рассчиташ коэффициента корреляции между различили параметрами, протроена диаграмма в трехмерном факторном пространстве, которая определяет структуру зависимостей в рассматриваемом множестве геолого-геофиэических признаков. Распределение значений полученных компонент-факторов, отображающее систему взаимосвязей геофизических и геохимических параметров на пространство щита, позволило рассмотреть геофизическую и геохимическую специализацию блоков щита в свете их глубинного строения.

Компонента-фактор I наиболее представительна по вкладу в суммарную изменчивость. Она характеризует, в основном, три области щита. Это - западная часть Волынского блока ( Горынский, Ос-ницкий, Новоград-Воланекий блоки) , Подольский блок (особенно ГайЕоронский, на котором ярко видна зона эклогитизации ) , Головановская шовная зона. Во-вторых, это - Верхогцевский блок, где проявились структуры зеленокаменшх поясов, и, в-третьих, Западно-Приазовский блок. Все эти области характеризуются высокими

положительными значениями потенциальных полей, шсокой плотностью и высокими значениями остаточной намагниченности, выходящих на поверхность и слагающих их горных пород. В основном они представлены супракрусгальными образованиями, метаморфизованными в гра-нулитовой фации метаморфизма. Они обладают повышенным содержанием N1 , У ,Сг , Си 1 Что характерно для фемических блоков, существенно представленных породами базитового состава.

Компонента-фактор II характеризуется поялрньм расположением значений мощности земной коры, "базальтового"4слоя, содержания

- с одной стороны, и мощностью "гранитного" слоя, содержанием V , N1 - с другой. Перше показатели характерны для Волынского блока, в незначительной степени - для Белоцерковского, БердичеЬ-ского, Бугско-Днестровского, западной части Приднепровского блоков. Наибольшие значения фактора зафиксированы в пределах Гайво-ронского и Гайсинского блоков, где по данным ( Ю.П. Оровецкий, А.В. Чекунов, 1991) обнаружена криптоинтрузия основного состава. Вторые показатели характерны для Кировоградского и Приазовского блоков.

Компонента-фактор III описывает противоположное расположение значений содержания 71 , мощности "диоритового" слоя и областей с высоким содержанием Со. В первом случае - это западная часть щита: Коростенский, Бердичевский, Бугско-Днестровский, Гайсинский и Белоценковский блоки. Здесь действительно увеличена мощность "диоритового" слоя, в породах отмечено высокое содержание 77 . Аномальное содержание Со обнаружено в породах Приднепровского блока, что нашло отражение в распределении значений данной компоненты.

Компонента-фактор 1У вносит гораздо меньший вклад в суммар- ' ную изменчивость чем преды,цущие, и отличается противопоставлением мощности "гранитного" слоя - с одной стороны и щелочности • пород с высоким содержанием V - с другой. Соответственно вкладом мощности "гранитного" слоя характеризуются юго-запад Белоцерковского блока, область сочленения Коростенского, Гайсинского, Бер-дичевского и Белоцерковского блоков. А также западная часть Го-лованевской шовной зоны, Ингульский блок и значительная часть . Приднепровского блока. В: втором случае - это Волынский блок, юг-Гайьоронского блока и Приазовский блок, где были развиты щелочные процессы.

Последующие компоненти-факторы имеют меньший вес, хя ошете— ризуготся только пегро- и геохимическими параметрами и не поедешь-

ляют большой значимости.

Итак, получены ассоциации взаимосвязанных геофизических:, петро- и геохимических параметров, которые можно использовать для выработки критериев прогноза и поисков рудных месторождений. Следует обратить внимание на следующие зависимости:

- значения аномального магнитного и гравитационного полей, остаточной намагниченности, плотности с содержаниями в породах никеля, ванадия, хрома, меди;

- мощности земной коры, "гранитного", "базальтового" слоев с содержаниями в породах циркония, ванадия, никеля;

- мощности "диоритового" слоя с содержаниями в породах титана и кобальта;

- мощности "гранитного" слоя с содержанием в породах ванадия.

Перечисленные выше геофизические и геохимические параметры,

результаты их обработки методами факторного анализа легли в основу разделения Украинского щита на области, имеющие специфические черта строения и представляющие интерес для дальнейшего прогноза и поисков месторождений металлических рудных, группы неле-за,.редких элементов.

Исходные признаки были заменены вычисленными значениями факторов, которые отождествляются с геолого-геофизическими процессами по всей совокупности имеющейся информации. По распределению элементарных ячеек в пределах факторного пространства были заданы центры пяти классов. В итоге, Украинский щит был разделен на области, различающиеся по присущим им геофизически- и геохимическим признакам и относящиеся к пяти классам.

Область, относящаяся к первому классу, располагается на стыке Росинско-Тикичского и Днестровско-Бугского районов и пространственно охватывает южную часть Гайсинского и северную часть Гай-воронского блоков. Здесь развиты древнеархейскиэ порода гранули-тоеой фации метаморфизма (чарнокиты гайворонского типа и грани-то иди бердичевского типа ) и обнаружена мантийная крпптоинтрузия основного состава. Область относится к Побужскому району Вело-церковской мегаллогенической области. К ней приурочено Гайворон- ■ ское рудное поле. В геохимическом плане - расположена на стыке Белоцерковской и Псбужской редкоземельно-сидерофильной геохимических областей. Слагающие ее порода тлеют повышенное содержание гитана,- меди и аномальные содержания циркония и цинка. -Здесь расположена Гайсинская региональная магнитная аномалия, отмечаются гысгкне значения намагниченности и плотности пород.

Область,'относящаяся ко второму классу, охватывает площадь Приднепровского блока, что соответствует Среднеприднепровскому структурно-геологическому району, для которого характерно развитие гранитоидных куполов и гранит-зеленокаменшх толщ архея. В большей.степени данный класс характеризует порода гранитоидшх куполов. Область расположена в пределах Днепровской метал-логенической и Приднепровской халькофильно-сидерофильной геохимической областей. Верховцевский геохимический район, расположенный в рамках одноименного блока, имеет специализацию на никель, хром, ванадий, кобальт, медь, железо. Аномальные для Украинского щита значения содержания кобальта отмечаются в породах Запорожского блока. Приднепровский блок является ядром относительно мафической восточной части щита. Область этого класса охватывает площадь Западно-Ингулецкой и Синельниковской региональных магнитных аномалий, где интенсивность намагничения низов коры имеет высокое значение. Также блок характеризует гравитационная аномалия.

К третьему классу относятся несколько областей, расположенных в различных геоструктуршх элементах Украинского щита. Это центральная часть Голованевской шовной зоны, фрагментарною вкрапления в рамках Приднепровского блока, Западно-Приазовский блок и Центрально-Приазовская межблоковая зона. Последние являются наибольшей областью, принадлежащей к третьему классу."Здесь развиты породы гранулит-базитового комплекса архея и раннепротеро-зойские'гранитоиды, метаморфи?ованнле в гранулиговой и амфибо-литовой фациях. Это площадь Приазовской металлогеническая и одноименная литофильно-сидерофильная геохимическая области, в пределах которых расположены Каменномогильский геохимический район, Федоровская, Черниговская, Сорокинская структурно-геохимические зоны. В целом для области характерно аномальное содержание ванадия и никеля. Здесь расположена Западно-Приазовская ША, отмечаются высокие значения аномалии силы тяжести.

Область, относящаяся к четвертому классу, расположена в Гайсинском блоке. Здесь развиты чарнокиты и гранитоида. Область находится в пределах Белоцерковской металлогенической и геохи-■ ыической зон. Характерны высокие содержания титана, меди, цинка. Магнитное поле - отрицательное, гравитационное - положительное.

Область, относящаяся к пятому классу, явл'.етсн наиболее обширной и охватывает в основном северо-западную и центральную

часть щита. Ото Волынский, Белоцерковский, Кировоградский и, частично, Подольский блоки. Класс охватывает широкий спектр структурно-формационных комплексов пород архей-протерозойского возраста, характерных для У1Д. К ним относятся Коростенский и Корсунь-Новомиргородский плутоны, где отмечены повышешше содержания титана и циркония. В пределах плутонов находятся уни-кальше по интенсивности минимумы магнитного и гравитационного полей.

Внутри областей каждого класса было произведено районирование по величине удаления значений параметров каждой ячейки от заданных центров классов. Ячейки, отстоящие от рассчитанного центра класса на равном удалении, по нашему мнению соответствуют участкам земной коры, для которых характерны одинаковые значения геофизических и геохимических полей, сходное структурно-формацконное наполнение, и, в конечном счете - этапы развития и процессы рудообразовакчя. Таким образом на региональном уровне выделеш участки перспектигше на орудененне. Для первого класса - на хром, цинк, цирконий, медь. Для второго класса па цинк и кобальт. Для третьего класса - на медь, ванадий, кобальт и никель. Для четвертого класса - на медь, ванадий, титан, хром и ци!ж. Для пятого класса - на титан, цирконий и цинк.

В заключении_ сформулироваш основше результаты, получсн-ше в.диссертации.

1. Впервые на региональном уровне для Украинского щита в целом проведена совместная обработка геофизических, петрохнми-ческих и геохимических даншх.

2. Установлена и изучена взаимосвязь между геолого-геофи-зическкми параметрами во многопараметрическом признаковом пространстве.

3. Выделены районы Украинского щита, которые характеризуются сходным глубинным строением, вещественном составом и отражают этапы развития земной коры региона.

4. Проведена классификация площади щита. Выделены области, имеющие специфические-черты строения и перспективнее на эндогенное орудененне.

5. Внутри каждой области выделены и уточнены участки, перспективные по рудоносности на элементы группы нелепа, металлические рудные и редкие элемонгы.

Основные положения диссертации опубликованы ч работах:

1. Корреляционный анализ опорных сейсмических поверхностей Кировоградского блока // Материалы научной конференции молодых ученых ИГВМ АН УССР - Киев: 1987. Деп. в ВИНИТИ 3 200-В 87 -

С. 64-71 (в соавторстве с H.A. Голярчуком) .

2. Корреляционный анализ площадных геофизических, данных Украинского щита // Материалы I Республиканской школы-семинара молодых геофизиков Украины, г. Алушта /Институт геофизики АН УССР. - Киев, 1987. Деп. в ВИНИТИ JÍ 7768 - В 87 - С. 136-137.

3. Результаты корреляционного анализа Геофизических полей Украинского щита // Структурный анализ кристаллических комплексов и геологическое картирование. Тез. докл. III Всесоюзной шк. - Киев: Ин-т геофизики АН УССР, 1990. 4.2. - С. 15-16.

4. The Ukraine shield's deep structure: the correlation between geophysical and geochemical data // TERRA abstracts Abstract supplement По. 1 to TERRA, nova, Volume 5, 1993, pp. 448-449.

. Формат 60X847ií.

• Ффма «ВШОЛ» 252151, Kiiíb, пул. Волннська, 60.