Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Петрофизика докембрийских образований и геологическое строение Воронежского кристаллического массива

ВАК РФ 04.00.01, Общая и региональная геология

Содержание диссертации, доктора геолого-минералогических наук, Афанасьев, Николай Сергеевич

ВВЕДЕНИЕ

Глава I. ГЕОЛОГО-ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ ПЕТРОФИЗИ-ЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИИ. МЕТОДЫ И МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ПРИЕМЫ ПЕТР0ФИЗИЧЕСК0Г0 АНАЛИЗА.

1. Краткие сведения геолого-геофизической изученности кристаллических пород до-кембрийского фундамента ВКМ.

2. Состояние петрофизических исследований (петрологические, геологические, геофизические аспекты).

3. Методика петрофизических обобщений.

Основные методологические принципы петрофизических исследований. 54

Глава П. ГЕОЛОГО-ПЕТРОЛОГИЧЕСКАЯ ИНФОРМАТИВНОСТЬ ФИЗИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ГОРНЫХ ПОРОД.

Направления изучения физических свойств горных пород при геолого-геофизических исследованиях. а. Плотность. б. Скорость упругих волн. в. Магнитные свойства. г. Вызванная поляризуемость. д. Пористость.

Глава Ш. ПЕТРОФИЗИЧЕСКАЯ И ПЕТРОЛОГИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ГОРНЫХ ПОРОД ДОКЕМБРИЯ ВКМ.

А. Супракрустальные породы.

1. Гнейсы, кристаллические сланцы.

2. Сланцы, метапесчаники, кварцито-песчаники и туфы.

3. Еелезисто-кремнистые образования докембрия ВКМ.

4-. Метабазиты (амфиболиты, порфироиды).

Б. Ультраметаморфические и магматические комплексы.

1. Мигматиты.

2. Гранитоиды.

Базит-гипербазитовые комплексы:

3. Габброиды, диориты.

4. Перидотиты, пироксениты, апоперидотиты, апопироксениты.

Глава 1У. ПЕТРОФИЗИЧЕСКИЕ СХЕМЫ ДОКЕМБРИЯ ВКМ.

1. Основные предпосылки построения петро-физических схем, разрезов.

2. Петрофизические эталоны геолого-геофизического картирования, их описание.

3. Некоторые правила построения петрофи-зических схем.

Краткая характеристика петрофизических схем ВКМ (геолого-геофизические аспекты)

Глава У. ОСНОВНЫЕ ЧЕРТЫ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ

ВКМ ПО ПЕТРОФИЗИЧЕСКИМ И ГЕ0Л0Г0-ГЕ0ФИЗИ-ЧЕСКИМ МАТЕРИАЛАМ.

1. Стратиграфия докембрийских образований

2. Ультраметаморфические и магматические комплексы в структуре ВКМ.

3. История геологического развития докембрия и оценка его рудоперспектив. Збб

Глава У1. ПЕТРОФИЗИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ЗЕМНОЙ КОРЫ И ВЕРХНЕЙ МАНТИИ ВОРОНЕЖСКОГО КРИСТАЛЛИЧЕСКОГО МАССИВА.

1. Обзор предшествующих работ.

2. Характеристика материалов принятых в разработке модели строения литосферы

3. Петрофизическая модель литосферы ВКМ

Введение Диссертация по геологии, на тему "Петрофизика докембрийских образований и геологическое строение Воронежского кристаллического массива"

новым прогрессивным геолого-геофизическим, геохимическим методам исследований геологическиго строения земной коры уделено особое внимание в директивных документах ХХУ1 съезда КПСС и перспективном плане развития народного хозяйства на предстоящее XI пятилетие и последующие годы /1,2/. Немаловажное значение в этом общем плане отводится развитию территориально-производственного комплекса КМА.

Только всестороннее комплексирование различных областей геологической науки и опережающее развертывание ее ведущих направлений способны обеспечить быстрые темпы роста промышленности необходимыми запасами минерального сырья. Воронежский кристаллический массив (ВКМ), в пределах которого сосредоточены уникальные запасы железных руд (КМА), а также выявлены промышленные концентрации сульфидных медно-никелевых руд, перспективы на поиски редких, цветных, включая редкие щелочи, металлов, может служить эталоном применения и совершенствования современных методов и способов геологического познания. Изучение глубинного строения, состава и металлогении докембрийских кристаллических образований, перекрытых осадочными толщами (подобных ВКМ), является актуальнейшей проблемой геологической науки.

Одно из ведущих мест в структуре геолого-геофизических методов изучения геологии докембрийского фундамента ВКМ получила петрофизика, как неотъемлемое и связующее звено геологии и геофизики, как модель описания геологических явлений и, наконец, как способ геологического анализа. Петрофизические исследования в значительной мере расширяют физико-химические основы петрологии, способствуют более глубокому пониманию процессов магматизма, метаморфизма, тектоногенеза, рудоформирования, гидротермально-метасоматических и гипергенных явлений. С другой стороны, формирование петрофизических классов объектов, отождествление последних в геофизических полях, является основой геологической интерпретации данных геофизики и как следствие геологического картирования закрытых осадочными толщами кристаллических фундаментов.

В предстоящий период петрофизические работы необходимо ориентировать на взаимопроникновение геолого-геофизических исследований. Разветвданность геологических и геофизических направлений определяет соответствующее преломление петрофизической проблематики. В работе основное внимание уделено ее петрологическим аспектам и на этой основе решению вопросов геологии и геофизики докембрийских образований ВКМ.

Цель работы состоит в развитии петрофизических исследований и на их основе повышении эффективности изучения геологического строения, состава и металлогении докембрийского фундамента ВКМ.

Поскольку главное внимание обращено на изучение состава, строения докембрия ВКМ на базе петрофизических исследований, в работе ставятся соответствующие задачи:

1. Разработка оптимальной для целей петрологии и геологической интерпретации геофизических данных петрофизической классификации горных пород на основе анализа корреляции физических параметров со структурно-вещественными признаками для генетически различных комплексов горных пород докембрия ВКМ.

2. Детальная пехрошизическая характеристика горных пород и рудных образований на эталонных объектах и установление принципов опознавания в геофизических полях выделенных петрофизических классов пород. Геологическая интерпретация геофизических данных в слабо разбуренных структурно-формационных зонах с подобными для соответствующих эталонов геолого-геофизическими связями.

3. Построение петрофизических карт докембрия ВКМ как основы геологических и формационных карт.

Анализ геологического строения докембрия ВКМ на основе региональной петрофизической характеристики дорифейского фундамента.

5. Разработка петрофизической модели земной коры и верхов мантии ВКМ. Анализ связи петрофизики верхней части консолидированной коры докембрия и глубинных структурных этажей земной коры.

Основные положения работы:

1. Разработана первая петрофизическая классификация кристаллических пород Воронежского кристаллического массива на основе статистически изученных связей физических параметров, минерального и химического составов, строения и генезиса объектов. Установлена дискретность физических свойств одноименных мине-рально-петрохимических типов пород среди супракрустальных и магматических комплексов, в том числе салических, мафических и ультрамафических их типов. Выделенные петрофизические классы и группы положены в основу геологической интерпретации геофизических полей ВКМ.

2. Петрофизические эталонные схемы детально изученных объектов, впервые предложенные автором, обосновывают типизацию структурно-вещественной интерпретации геофизических полей на неопоис-кованных бурением закрытых территориях. Контрастно разделяющиеся по петрофизическим данным метабазиты архея, раннего и позднего протерозоя, наряду с железорудными образованиями, приняты в качестве опорных объектов геологического картирования докембрия ВКМ по материалам геологии и геофизики.

3. Образования архейского комплекса характеризуются относительной однородностью и силическим типом блоков. Протерозойские комплексы отличаются более дифференцированными составами, насыщенностью их метабазитовыми ассоциациями. В связи с этим выделены структурно-формационные комплексы прогеосинклинально-го архейского, протогеосинклинального нижнепротерозойского и протоорогенного позднепротерозойского этапов. Архейские образования формируют срединные массивы, купола, протерозойские -протяженные синклинорные зоны и грабен-синклинории.

По петрофизическим картам современного эрозионного среза фундамента установлено, что мегаструктурам КМА, Карачевской и Восточно-Воронежской, обладающих относительно высокой и пониженными плотностями, по геофизическим данным соответствует "легкий" (КМА) и "тяжелые" мегаблоки. Такое несоответствие связано с повышенной мощностью гранитно-гнейсового слоя и большей степенью дифференциации и гранитизации "легкого" мегаблока (КМА).

5. В предложенной блоково-слоистой петрофизической модели земной коры и верхов мантии выделяются 4 слоя и б горизонтов. В гранитно-гнейсовом слое мощностью 30-33 км, представленном тремя горизонтами, на глубинах 7-20 км выделяется область максимально-проявленной гранитизации. Определено, что с "легким" (по геофизическим материалам) мегаблоком КМА связаны железисто-кремнистые формации; с "тяжелым" - Восточно-Воронежским сульфидные медно-никелевые руды в базит-гипербазитовой формации нижнего протерозоя.

В основу работы положен широкий комплекс петрофизических и геолого-геофизических материалов, полученных и обобщенных при непосредственном участии автора в период с 1958 г по 1970 г. в геофизической экспедиции ПГО "Центргеология" МГ РСФСР и с 1970 г. по настоящее время в Проблемной лаборатории геологии и минерального сырья ЦЧэР Воронежского госуниверситета. Автором и под его руководством получено и привлечено к анализу более 300000 определений физических свойств, 20000 петрографических описаний горных пород в шлифах, 1600 полных силикатных анализов, достаточного объема минераграфических исследований рудных фаз по всем группам пород, химических, спектральных анализов некоторых породообразующих и рудных минералов, оптических констант главных минералов. Измерения физических свойств при высоких термодинамических параметрах выполнены в содружестве с группой М.П. Воларовича - Институт Физики Земли АН СССР. В процессе развития петрофизических исследований и их привлечения для петрологических, геологических и геофизических построений использовались определенные материалы ИГО "Центргеология", Западного геофизического треста, Кировской, Кольцовской экспедиций, Воронежского госуниверситета, ИГЕМ АН СССР, ВСЕГЕИ,Института геофизики АН УССР.

Многие вопросы диссертации явились дальнейшей разработкой целого ряда производственных и научных тем, выполняемых в геофизической экспедиции ПГО "Центргеология" МГ РСФСР, Воронежском госуниверситете, в которых автором рассматриваются петрофизичес-кие стороны поставленных задач, впервые для региона составлены петрофизические карты ВКМ. Наряду с этим, автор участвует в решении задач методики картирования докембрия, составлении геолого-геофизических карт докембрия ВКМ различных масштабов. Автором впервые для ВКМ проведен всесторонний анализ петрофизических материалов с позиции петрологических, геологических и геофизических приложений, получены новые результаты.

I. Составлена петрофизическая классификация объектов! дляП \ J их опознавания в геофизических полях, на основе установленных закономерностей петрологической и геологической ин

- 9 формативности физических свойств.

2. Для генетически различных комплексов горных пород обоснованы строго специфические связи признаков - физических параметров, минерального и химического составов и их закономерная зависимость с особенностями распределений породообразующих химических компонент в сосуществующих минеральных парагенезисах.

3. Для докембрийских фундаментов, перекрытых осадочным чех

- ■ \ / лом (на примере ВКМ), на основе петрофизики разработаны принципы геологической интерпретации геофизических полей и составлены петрофизические схемы. В результате получены материалы для более однозначного суждения о геологии верхней части консолидированного фундамента. Установлено существенное различие состава и строения архейских и протерозойских блоков, магматических формаций гранитов и мафит-ультрамафитов.

Рассмотрены петрофизические аспекты средне и крупномасштабного геолого-геофизического картирования докембрия ВКМ, построены, отличающиеся от ранних схем, геолого-геофизические карты для отдельных блоков и региона в целом. Для юго-восточной части массива такие карты составлены впервые. Именно при составлении этих карт особое внимание обращено на выделение различных комплексов метабазитов, базит-гипербазитовых и гранитоидных интрузий различных формаций по петрофизическим данным и в геофизических полях. Обосновано использование вулкано-плутонических ассоциаций в качестве маркирующих объектов для геологического картирования дорифейского фундамента.

5. В предложенной блоково-слоистой петрофизической модели земной коры и верхов мантии исследованы и взаимоувязаны данные петрофизики верхней части консолидированной коры, значения плотности и скорости главных типов пород, измеренные при высоких термодинамических параметрах, геолого-геофизические материалы и имеющиеся литературные петрологические выводы. Впервые обосновано выделение горизонта максимальной гранитизации в интервале глубин 7-20 км в гранито-гнейсовом слое коры. б. Показаны петрофизические и геологические аспекты прямого к опосредованного выделения хорошо обогатимых магнетитовых кварцитов среди железорудных формаций КМА, сульфидных медно-никелевых рудопроявлений в базит-гипербазитовых комплексах ВКМ, а такж$ дан металлогенический прогноз на некоторые редкие и цветные металлы, в связи с четкой реакцией физических параметров на рудогенериру-ющие и их сопровождающие явления (гидротермально-метасоматичес-кие и др.).

Петрофизические исследования докембрийских горных пород определили новые возможности в изучении состава и строения погребенного под осадочным покровом фундамента ВКМ. По результатам петрофизических построений, на основе установленной петрологической и геологической информативности физических параметров, обосновано опознавание различных объектов по данным геофизических наблюдений. Петрофизические классификации горных пород региона непосредственно использованы в построении петрофизических схем и карт, в разработке методики геологического картирования докембрийских толщ закрытых осадочным чехлом, где без этих дан?* ных практически невозможно структурно-вещественное насыщение геологических карт. Существенное место в практике повышения результативности геологической интерпретации геофизических полей занимает анализ детальных петрофизических исследований на эталонных объектах, в пределах которых анализируется отражение охарактеризованных тел в геофизических полях, уточняются геолого-геофизические зависимости для данной ситуации. Выработанные схемы и модели геологического изучения докембрия ВКМ могут

- II быть использованы в других регионах.

Результаты петрофизических разработок диссертации, по мере развития конкретных вопросов, использовались в практике геолого-геофизических построений на ВКМ. Важнейшим направлением систематического привлечения данных петрофизики явилось совершенствование основ петрофизического разграничения горных пород и геологической интерпретации геофизических полей, составление геологических карт докембрийского фундамента и оценки его ме-таллогенической специализации. Эффективность петрофизики в этом отношении определяется глубокой функциональной связью физических параметров с различными геологическими явлениями и процессами, подчеркнутыми в выделенных петрофизических классах различных объектов. Впервые вопрос использования петрофизики, как основы геологической интерпретации геофизики в регионе, поднят в отчетах по темам: "Составление геолого-геофизической схемы докембрия юго-восточной части Воронежской антеклизы масштаба 1:100000 - 1:50000 и классификация выделенных интрузий базитов и гипербазитов" (1971); "Геологическое картирование докембрия и Воронежской антеклизы на топооснове 1:500000 м-ба" (1973;. Различные стороны петрофизики, рассмотренные автором, цитируются в десятках ссылок - различных отчетах региональных экспедиций и публикаций в открытой печати. Отдельные разработки используются в учебных курсах ВГУ - лекциях по петрографии с основами петрофизики, Петрофизические выводы для целей изучения глубинных этажей земной коры и верхов мантии представлены в научных атчетах по темам: "Разработка физико-механической и минералогп-петрологической модели земной коры и верхней мантии Воронежского массива" (1973); "Комплексные геофизические исследования по изучению земной коры и верхней мантии центра Европейской части СССР" (1975); "Создать физико-математическую модель тектоносферы центральной части Русской платформы на базе экспериментальных и теоретических исследований" (1975); "Экспериментальные и теоретические исследования литосферы КМА и сопредельных регионов Воронежского кристаллического массива" (1981).

Структурно-вещественная основа геолого-геофизических карт, составленных с участием автора, без существенных дополнений использована в работах В.Д.Полищука и др., 1976; Г.И.Раскатова и др., 1976; Н.М.Чернышова и др., 1974; И.П.Лебедева, 1977; Н.Д. Кононова и др., 1974; В.И.Павловского, 1975; И.Н.Щеголева,1981.

Основные положения работы докладывались на первом и втором петрографических совещаниях по Европейской части СССР (Киев, .'.' 1966; Воронеж, 1972); на четвертом и шестом Всесоюзных совещаниях по изучению физических свойств горных пород при высоких давлениях и температурах (Тбилиси, 1974; Ташкент, 1981), Семинаре экспериментаторов в ГЕОХИ АН СССР (Москва, 1974); на второй Всесоюзной школе-семинаре по проблеме "Теория и практика интерпретации гравитационных и магнитных аномалий" (Тбилиси, 1978). В 1974,1977 гг. по петрофизике ВКМ сделаны сообщения на семинарах в ИГЕМ АН СССР, в 1979 г. - во ВСЕГЕИ. Доклады, сообщения заслушивались систематически на ежегодных научных сессиях геологического факультета (Воронеж, I970-I98I).

По теме диссертации опубликована: 31 работа, написаны разделы к 20 отчетам, составлены геолого-геофизические схемы юго-восточной части ВКМ 1:200000 и 1:100000 м-бов и для всей территории ВКМ 1:1000000 м-ба, ряд других карт различного назначения.

Диссертация состоит из шести глав, введения, заключения, табличных приложений. В первой главе по данным предшествующих исследований физических свойств и геологии докембрийского фундамента ВКМ определены задачи работы, рассмотрены методические и методологические вопросы петрофизических обобщений в регионе.

Широко применены вероятностно-статистические, логико-информационные, графоаналитические методы построений и принципы системного подхода петрофизического анализа. В главе П на основе корреляции физических свойств с минеральным, химическим составов, строением для различных комплексов горных пород раскрыты многие аспекты петрологической, геофизической! и в целом геологической информативности физических параметров, тем самым созданы предпосылки петрофизической классификации объектов горнопородного и формационного уровней организации. Глава Ш посвящена детальной характеристике свойств и состава типов и видов горных пород внутри объединяющих их крупных классов и развитию петрофизической классификации горных пород докембрия ВКМ. В 1У главе развиваются петрофизические аспекты методики картирования докембрийского фундамента ВКМ, составления петрофизических геолого-геофизических схем и карт. Особо обращено внимание на роль метабазитовых ассоциаций в изучении докембрийских образований ВКМ. В главах У и У1 рассматриваются основные черты геологического строения и металлогении докембрия ВКМ, петрофизическая модель коры и верхней мантии в соответствии с выявленными петрофи-зическими закономерностями иерархически соподчиненных геологических объектов.

Объем работы - 291 страница машинописного текста, 87 рисунков, 3 таблицы, 23 табличных приложения (т.П). Список литературы из 392 наименований работ.

В исследованиях в области петрофизики и ее приложений на их различных этапах автор пользовался советами, консультациями, совместными разработками Ю.А.Антонова, В.И.Бойдаченко, С.В.Богдановой, И.С.Вассермана, В.С.Дмитриевского, А.И.Дубянского,

О.И.Египко, И.А.Жаворонкина, В.В.Жданова, Я.П.Ковтун, Р.С.Кра-совицкой, И.И.Кривцова, Э.Б.Наливкиной, Т.А.Лапинской, В.И. Павловского, В.П.Петрова, Д.М.Печерского, Е.Б.Серебрякова, Н.А. Плаксенко, А.П.Таркова, С.М.Фролова, Н.М.Чернышова. Развитию различных вопросов петрофизики способствовала доброжелательная и конструктивная критика Б.П.Беликова, М.П.Воларовича, Н.Б. Дортман, которым обязано становление петрофизики в целом. Большую работу в оформлении петрофизических материалов автору оказали Е.К.Детушева и другие коллеги по работе. Всем перечисленным лицам автор искренне благодарен.

Заключение Диссертация по теме "Общая и региональная геология", Афанасьев, Николай Сергеевич

Основные результаты по затронутым в разделе вопросам, ориентированных на построение петроплотностной модели верхней части литосферы ВКМ, могут быть обобщены в следующих выводах: I. По данным комплексной интерпретации геолого-геофизических материалов и петрофизических построений устанавливается сложное блоково-слоистое строение литосферы ВКМ. В ее составе широко представлены различные метаморфогенные образования. Мощность коры 45-55 км, гранито-гнейсового слоя - 30-33 км, консолидация последнего связывается с нижнеархейским прогеосинклинальным этапом, характеризующимся высоким палеоэнергетическим режимом корообразования.

- 411

2. Закономерные изменения физико-механических параметров в разрезе литосферы, их согласование с петрофизическими особенностями конкретных составов различных петрогенезисов позволили принять предлагаемую петрофизическую модель коры и верхов мантии. В разрезе коры выделяется 4 слоя и б горизонтов. В пределах отдельных блоков проявляются вариации свойств и состава первичных и супракрустальных продуктов.

3. Различия градиентов сейсмической скорости, плотности, сейсмического параметра, коэффициента Пуассона в пределах отдельных глубинных слоев связаны со сменой структурно-вещественных ассоциаций пород. Высокоградиентный слой между корой и мантией соответствует наиболее неоднородной области литосферы максимальной дифференциации и, вероятно, смены плагиоклазсодержащих парагенези-сов, бесполевошпатовыми высокомагнезиальными ультраосновными породами. Вероятно, это область очень высокого энергетического палеоуровня.

4. По несоответствию петрофизических данных и других показателей верхней стратиграфицированной области гранито-гнейсового слоя гравитационному полю региона и сейсмической скорости разреза, на глубинах 7-20 км выделяется разуплотненный горизонт максимальной гранитизации, ответственный за многие эндогенные процессы, включая рудогенез во всех образованиях (вулканогенно-осадочной оболочки), расположенных над этим горизонтом.

- 412

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

По данным петрофизического анализа геологических образований докембрия ВКМ, перекрытого осадочным чехлом, рассматриваются основы геологической интерпретации геофизики при изучении состава, строения и металлогении ВКМ, и структурно-вещественная эволюция докембрийского этапа формирования земной коры в целом. Основные выводы по рассматриваемой проблеме следующие:

1. Разработана петрофизическая классификация горных пород, отражающая статистически исследованные связи физических параметров с минеральным, химическим составом, строением и генезисом объектов, что уточняет и развивает минерально-петрохимическую систематику пород. Среди одноименных петрографических и петрохи-мических типов выделяются петрофизические группы, различающиеся плотностью, скоростью упругих волн, намагниченностью, вызванной поляризацией. Подобные породы устанавливаются среди гранитов, базит-гипербазитов, метабазитовых ассоциаций. Причины таких различий связываются со спецификой термодинамического режима и ис-ториейформирования конкретных пород. В структурах сжатия (глубоких прогибах) развиты породы пониженной намагниченности, повышенной скорости упругих волн и плотности. В структурах растяжения (воздымания) - куполах, антиклинориях при сбросе давления при соответствующих потенциалах щелочей и POg кристаллизуется магнетит и другие ферромагнетики, породы приобретают намагниченность, объясняющую соответствующие поля.

2. Раскрыто влияние изоморфизма главных породообразующих химических элементов в сосуществующих минеральных парагенезисах различных образований на изменение их физических параметров, в том числе <Ь , Vp . Вариации намагниченности пород объясняются закономерностями распределения железистой компоненты в минералах,

- 413 замещающих друг друга при автометасоматических и ультраметаморфо-генных процессах. Уменьшение магнитных свойств габброидов в связи с амфиболизацией пироксенов обязано более высокой железистости амфиболов, замещающих пироксены. Увеличение магнитных свойств некоторых гранитоидов (мигматитов) также являются результатом замещения высокожелезистой роговой обманки более низкожелезистым биотитом и образования при этом вторичных ферромагнитных минералов.

3. Нижнеархейский структурно-формационный комплекс характеризуется пониженными и слабо варьирующими значениями плотности, скорости упругих волн, намагниченности, вызванной поляризации (2,67-2,73 г/см3; 5,80-6,15 км/с; 20-100-I0"3A/m; 0,5-1,7%). Эти обстоятельства объясняются салическим составом этих блоков и относительной однородностью первичных пород архейского литогенеза. Структурцо-формационные комплексы архея образуют главную массу гранито-гнейсового слоя коры. Большая мощность гранито-гнейсово-го слоя (30 км) в пределах нижнеархейских блоков указывает на его формирование в нижнеархейский прогеосинклинальный этап консолидации коры. Протерозойские образования, насыщенные метабазитовыми ассоциациями, имеют ограниченное развитие на глубину, отличаются высокими и дифференцированными физическими параметрами. Ультраметаморфизм вулканогенно-осадочных толщ этого комплекса фиксируется заметной суммарной намагниченностью ультраметаморфитов. С высокомагнитными мигматит-гранитами нижнего протерозоя связаны региональные магнитные аномалии ВКМ, включая самые крупные - Пав-ловско-Стрелицкую, Белгородскую.

4. Выявленные закономерности разделения объектов по петро-физическим данным, разработанные на петрофизической основе геолого-геофизические связи на эталонных (разбуренных) участках и

- составленные для них петрофизические карты позволили выработать правила геологической типизации геофизических полей на слабоопо-искованных бурением территориях. Впервые по петрофизическим данным в геофизических полях в закрытых регионах расчленены метаба-зитовые ассоциации архея и протерозоя, выделены магматические комплексы: бесединский, стойло-николаевский, ольховский, мамон-ский, смородинский - мафит-ультрамафитовые и салтыковский, усман-ский, павловский, бобровский, ольховский - гранитоидные. Уточнено расчленение гнейсово-сланцевых образований и железисто-кремнистых формаций.

5. По геофизическим данным в докембрии ВКМ выделены три крупных мегаблока: два условно "тяжелых" (Карачевский, Воронеж-ско-Волгоградский) и один "легкий" (Центральный - КМА). По петрофизическим материалам (петроплотностные карты) высокая плотностд "легкого" блока объясняется насыщенностью верхов разреза метаба-зитовыми породами, железистыми кварцитами. Отрицательный уровень гравитационного поля в его пределах обусловлен большей мощностью гранито-гнейсового слоя и наличием в последнем горизонта разуплотнения (гранитизации) на глубинах 7-20 км. Для "тяжелых" мега-блоков гранито-гнейсовый слой тоньше. Отмечается корреляция плотностей для интрузивных гранитоидных комплексов и вмещающих их блоков фундамента. Для Восточно-Воронежской, Богучарско-Елец-кой, Тимской структур и размещенных в них гранитоидов бобровского, усманского и стойло-николаевского комплексов (о соответственно составляют 2,72-2,76-2,83 г/см3 и 2,63-2,66-2,72 г/см3. Это обстоятельство объясняется гравитационным эффектом разделения интрудирующих расплавов в различных сегментах консолидированной коры.

6. Петрофизическая основа геолого-геофизического анализа

- 415 развита в построенных геолого-геофизических картах. От ранних схем они отличаются правилами построения (в качестве маркирующих объектов приняты вулкано-плутонические ассоциации), детальностью выделения структурно-вещественных элементов, формационным разграничением определенных объектов на стадии геофизических работ. В целом геофизическим полям дано структурно-вещественное объяснение.

7. Предлагаемая петрофизическая модель земной коры и верхов мантии представлена 4 слоями и 6 горизонтами. Мощность коры - 4555 км, гранито-гнейсового слоя 30-33 км. Верхний горизонт до 1012 км обладает сильно дифференцированными свойствами ( (D - 2,453,45 г/см5; № - от 0 до первых ед СИ; Vp - 3,5-7,5 км/с; Г| -0-100%). На глубинах 20 км обосновано наличие области разуплотнения или максимальной гранитизации ( (Ь - 2,67-2,69 г/см3, при среднем ее значении для эрозионного среза фундамента 2,74 г/см3). Нижний горизонт гранито-гнейсового слоя представлен продуктами дегранитизации вулканогенно-осадочного литогенеза и древних гранит-диоритов. "Базальтовый" слой, в связи с установленной в регионе по данным ГСЗ анизотропией скоростей и полученными по материалам интерпретации гравитационного поля распределениями плотности в этой области,отождествляется с метабазитовыми ассоциациями.

8. Установленное петрофизическое отражение физико-химических условий породообразования и определяет металлогенические черты фундамента ВКМ. Железисто-кремнистые формации размещаются в "легком" мегаблоке КМА, для которого характерна максимальная петрофизическая дифференциация осадочно-вулканогенного комплекса КМА.

В воронцовской песчаниково-сланцевой толще отсутствуют метавулка-ниты. В пределах этой структуры отличается более тонкое гранито-гнейсовое основание и отсутствие железисто-кремнистых образова

- 416 ний. К этому блоку приурочены сульфидные медно-никелевые руды, связанные с норит-гипербазитовым мамонским комплексом. С посткурскими слабомагнитными интрузивными гранитоидами, развитыми вдоль разломов, ограничивающих структуры архея и протерозоя, установлены проявления редкометальной минерализации, золота, полиметаллов.

Библиография Диссертация по геологии, доктора геолого-минералогических наук, Афанасьев, Николай Сергеевич, Воронеж

1. Брежнев Л.И. Отчетный доклад ЦК КПСС ХХУ1 съезду Коммунистической партии Советского Союза и очередные задачи партии в области внутренней и внешней политики 23 февраля 1981 г. -М.Политиздат, 1.8I.-I60 с.

2. Тихонов Н.А. Основные направления экономического и социального развития СССР на I98I-I985 годы и на период до 1990 го. да: Докл.ХХУ1 съезду КПСС М.Политиздат,. 1981, с.4-94.

3. Авчан Г.М. Влияние всестороннего давления до 8000 кгс/см^. на различные виды остаточной намагниченности горных пород.

4. Изв.АН СССР. Физика Земли, 1967, № 7, с.70-76.

5. Александров К.С., Рыжова Т.В., Беликов Б.П., Шабалова Л.А. Анизотропия упругих свойств горных пород.-Изв.АН СССР.Серия геол., 1968, № 6, с.17-28.

6. Андреев Б.А. Геофизические методы в региональной структурной геологии.-М.:Недра, 1965,-324 с.

7. Антонов Ю.В. Экстраполяция потенциальных полей и ее использование в разведочной геофизике.-Дисс.д-ра техн.наук.-М., 1981,-395 с.

8. Артемов В.Р. Серпентиниты и.типы серпентинизации. Автореф. Дисс.д-ра геол.-мин.наук.-Л., 1970.-50 с.

9. Архангельский А.Д. Курская магнитная аномалия.-М.:Госиздат, 1923.-84 с.

10. Архангельский А.Д., Розе Н.В., Колюбакин В.В. и др. Тектони?-ка докембрийс.кого фундамента Восточно-Европейской платформы по данным общей магнитной съемки СССР.-Изв.АН СССР. Сер.географ. и геофиз.,1937, № 2, с.155-190.

11. Архангельский А.Д., Михайлов А.А., Федынский В.В., Люстих Е.Н. Геологическое значение аномалий силы тяжести в СССР.-Изв.АН СССР. Сер.геол.,1937,№4, с.3-12.

12. Афанасьев Г.Д. Проблемы.магматической геологии.-Изв.АН СССР. Сер.геол.,1967, № II, с.14-29.

13. Афанасьев Г.Д. Некоторые вопросы геологической петрологии.-. Изв.АН СССР. Сер.геол., 1969, 112 9, с.5-15.

14. Афанасьев Г.Д., Ефимов Ф.Н. Петромагнитные характеристики габброидных дайковых пород.-Изв.АН СССР. Сер.геол., 1974, № 9, с.5-22.

15. Афанасьев Н.С. Петрофизические особенности горных пород докембрия юго-восточной части Воронежского кристаллического массива.-Дис.канд.геол.-мин.наук.-Воронеж,1970.-283с.

16. Афанасьев Н.С. Петрофизические исследования при геолого-геофизическом изучении докембрия Воронежского кристаллического массива.-В сб.:Тезисы к совещанию по современным проблемам геологии.-Воронеж, 1974, с.166-168.

17. Афанасьев Н.С.Корреляция плотности и скорости распространения продольных волн в горных породах ВКМ.-В сб.:Вопросы геологии и металлогении докембрия Воронежского кристаллического массива.-Воронеж:Изд-во Воронеж.ун-та, 1976,с.119-122.

18. Афанасьев Н.С.,Дубянский А.И.,Закутский С.Н.,Надежна Л.И. О соотношении геолого-структурных особенностей докембрий-ского фундамента ВКМ с глубинным строением земной коры.

19. В сб.:Вопросы геологии и металлогении докембрия Воронежского кристаллического массива.-Воронеж.:Изд-во Воронеж.ун-та, 1977, с.31-41.

20. Афанасьев Н.С.,Египко 0.И.,Кривцов И.И.,Павловский В.И.,

21. Афанасьев Н.С.,Египко 0.И.,Кривцов И.И.,Павловский В.И. Тектоническое строение и металлогения юго-восточной части Воронежского кристаллического массива по геолого-геофизическим данным.-Вопросы разведочной геофизики. Вып. 12.-Л.: 1971, с.121-130.

22. Афанасьев Н.С.Дебровская Т.Ф.,Павловский В.И. Изучение скорости распространения ультразвука в породах КМА.-В сб.: Бюл.науч.-техн.информ. ВИМС, № I, 1963, с.45-51.

23. Афанасьев Н.С.,Левантовская Н.В.,Скрябина Н.И. Исследование петрофизических особенностей основных метаэффузивов докембрия Воронежского кристаллического массива.-Воронеж, 1979.-12 с. (Рукопись депонирована в ВИНИТИ 24 янв.,1980, № 316-80).

24. Афанасьев Н.С.,Павловский В.И. Физические свойства основных и ультраосновных пород кристаллического фундамента юго-восточной части Воронежской антеклизы.:Труды третьего совещания по проблемам изучения Воронежской антеклизы.-Воронеж:

25. Изд-во Воронеж.ун-та, 1966, с.337-345.

26. Афанасьев Н.С., Павловский В.И. Физические свойства пород фундамента Воронежского кристаллического массива.-В сб.: Петрология и формационное деление докембрия Русской платформы. Тезисы докладов.-Киев.:Наукова думка, 1966.-с.87.

27. Афанасьев Н.С., Павловский В.И. Физические свойства пород фундамента ВКМ.-В кн.: Петрография докембрия Русской платформы.-Киев: Наукова думка, 1970, с.421-427.

28. Афанасьев Н.С.,Скрябина Н.И. Петрофизическая характеристика габброидов Воронежского кристаллического массива.-Воронеж, 1978.-21 с. рукопись депонирована в ВИНИТИ 25 апр. 1978, Ш 1420-78).

29. Бачманов Г.И. Комплексное изучение некоторых физическихсвойств железистых кварцитов и богатых руд Михайловского месторождения КМА.-В кн.:Работы горно-геологической станции на курской магнитной аномалии.-М.,Изд-во АН СССР,I960, с.202-214.

30. Бачманов Г.И. Возможность использования магнитных свойств докембрийских пород для геологической интерпретации (на примере КМА).-В кн.: Геология и перспективы металлоноснос-ти докембрия Белоруссии и смежных районов.-Минск, 1965,с.226-230.

31. Беликов Б.П.,ЗалесскиЙ Б.В.,Розанов Ю.А.,Санина Е.А.,Тимченко И.П. Методы исследований физико-механических свойств горных пород.-В сб.:Физико-механические свойства горных пород.-М. :Наука, 1964, с.3-55.

32. Беликов Б.П.Александров К.С.,Рыжова Т.В. Упругие свойства породообразующих минералов и горных пород.-М.:Наука, 1970.276 с.

33. Белоконь В.И.,Кочегура В.В.,Шолпо. Л.Е. Методы палеомагнит-ных исследований горных пород.-Л.:Недра, 1973.-247 с.

34. Белоусов А.Ф. Сериальная модель в исследовании ассоциаций магматических пород.-Геология и геофизика,1978,Ш 12,с.14-20.

35. Белоусов В.В. Об эндогенных режимах материков.-Геотектоника, 1974, № 3, с.47-54.

36. Беляевскйй Н.А. Земная коры в пределах территории СССР.-М.: Недра, 1974.- 258 с.42, Белянкин Д.С. Избранные труды.Т.П.-М.:Изд-во АН СССР, 1958, с.351-355.

37. Бердников М.Д.,Молотков С.П. Раннеархейский гранитоидный комплекс юго-востока Воронежского кристаллического массива.-Воронеж: Изд-во Воронеж.ун-та, 1977, с. 14-20.

38. Бердников М.Д.,Молотков С.П. Петрохимические и генетические особенности амфиболитов раннедокембрийских гранитизи-рованных образований востока ВКМ.-В сб.: Вопросы геологии КМА.-Воронеж:Изд-во Воронеж.ун-та, 1978, с.38-46.

39. Берч Ф. Интерпретация сейсмических данных о строении земной коры в свете определений скорости упругих волн на образцах горных пород.-В кн.: Ультразвук в геофизике.-М.: Мир, 1964, с.200-240.

40. Благонадеждин Б.И. Некоторые проблемы геологии докембрия и металлогении Воронежского кристаллического массива.-Во-ронеж:Изд-во Воронеж.ун-та, 1977, с.53-54.

41. Билибина Т.В. Общая характеристика геологических формаций.-В кн.:Геология и металлогения щитов древних платформ СССР.-Л.:Недра, 1976, с.107-115.

42. Богатиков 0.А.,Годлевский М.Н.,Петров В.П. Современные проблемы изучения базальтового магматизма.-Изв.АН СССР, Сер.геол. , 1970, № I, с.3-15.

43. Богдасарова В.В. Новый тип дифференцированных интрузий, основного ультраосновного состава на юго-востоке ВКМ.

44. В кн.: Вопросы петрологии и рудоносности основного-ультраосновного магматизма Воронежского кристаллического массива.-Воронеж:Изд-во Воронеж.ун-та, 1974, с.36-41.

45. Большаков В.А.,Фаустов С.С. О температурной магнитной чист-ке.-Изв.АН СССР.Физика Земли, 1976, с.116-120.

46. Бондаренко В.Н. Статистические решения некоторых задач геологии.-М. : Недра, 1970.-247 с.

47. Борисов А.А. Глубинная структура территории СССР по геофизическим данным.-М.:Недра, 1967.-279 с.

48. Бродская С.Ю. Возможности магнитных лабораторных методов при диагностике ферромагнитных минералов в горных породах.-Изв.АН СССР.Физика Земли, 1974, № I, с.59-63.

49. Бродская С.Ю. Пирротин как геотермометр повторного нагрева породы.-Изв.АН СССР. Физика Земли, 1980, № 3, с.48-55.

50. Буковшин В.В. Вещественный состав и условия образования сульфидных медно-никелевых руд месторождений Воронежской группы: Автореф.дис.канд.геол.-мин.наук.-Воронеж, 1969.24 с.

51. Булах Е.Г. Автоматическая система интерпретации гравитационных аномалий.-Киев: Наукова Думка, 1973.-20 с.

52. Быков И.Н. Верхнедевонские базальты юго-восточной части Воронежской антеклизы.-Воронеж.:Изд-во Воронеж.ун-та,1975.-134 с.

53. Быховер Н.А. Распределение мировых ресурсов минерального сырья по эпохам рудообразования.-М.:Госгеолтехиздат, 1963.474 с.

54. Вавакин В.В. Упругие, плотностные и некоторые термодинамические свойства вещества Земли при давлениях до 20 кбар и температурах до 500°С.-Дис.канд.физ.-мат.наук, 1978.208 с.

55. Ван-Бюрен. Дефекты в кристаллах.-М.:Изд-во иностр.литературы, 1962.-584 с.

56. Велинский В.В. Серпентинизация гипербазитов (новые представления о природе процесса).-Геология и геофизика, 1978, № 3, с.52-61.

57. Винклер Г. Генезис метаморфических пород.-М.:Мир, 1969.-247с.

58. Виноградов А.П.,Ярошевский А.А. О физических условиях зонного плавления в оболочках Земли.-Геохимия, 1965,№ 7,с.779-790,

59. Владимиров Б.М.,Волянюк Н.Я., Пономаренко А.И. Глубинные включения из кимберлитов, базальтов и кимберлитоподобных пород.-М.:Наука, 1976.-282 с.

60. Воларович М.П. Исследования физических свойств горных пород и минералов при высоких давлениях и температурах.-Изв. АН СССР. Физика Земли, 1978, № Ю, с.21-33.

61. Воларович М.П.,Баюк Е.И.,Левыкин А.И.,Томашевская И.С. Физико-механические свойства горных пород и минералов при69,7 О,71,72,73