Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Петрогенезис гнейсовых комплексов обрамления Корсунь-Новомиргородского и Новоукраинского массивов

ВАК РФ 04.00.08, Петрография, вулканология

Автореферат диссертации по теме "Петрогенезис гнейсовых комплексов обрамления Корсунь-Новомиргородского и Новоукраинского массивов"

Национальная Академия наук Украины ИНСТИТУТ ГЕОХИМИИ, МИНЕРАЛОГИИ И РУД00БРА30ВАНИЯ

1 3 ¡1,7ы На правах рукописи

УДК 552.08:552.16:552.4/477/

БЕЛИЧЕНКО ЕЛЕНА ПЕТРОВНА

ПЕТРОГЕНЕЗИС ГНЕЙСОВЫХ КОМПЛЕКСОВ ОБРАМЛЕНИЯ КОРСУНЬ-НОВОМИРГОРОДСКОГО И НОВОУКРАИНСКОГО МАССИВОВ.

Специальность 04.00.08 - петрология, вулканология

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Киев - 1997

Работа выполнена в Институте геохимии, минералогии и рудообразования НАН Украины

Научный руководитель: - доктор геолого-минералогических наук,

профессор И. Б. Щербаков

Официальные оппоненты: - доктор геолого-минералогических наук

М.А.Ярощук (ГиЦ, РОС HAH Украины), -доктор геолого-минералогических наук Б.Г.Яковлев (ИГМР HAH Украины).

Ведущая организация: ГГП "Геопрогноз" Госкомгеологии (г. Киев).

Защита состоится " " илсслу 1997 г. в Ж часов на заседании специализированного совета Д 50.08.01 Института геохимии, минералогии и рудообразования HAH Украины. Адрес: 252680, Украина, Киев - 142, пр. Палладина, 34.

С диссертационной работой можно ознакомиться в библиотеке ИГМР HAH Украины

Автореферат разослан "_ 2 аМ^£илЛ 1997 г Ученый секретарь специализированного совета

доктор геолого-минералогических наук С.Г.Кривдик

ВВЕДЕНИЕ.

Актуальность работы. Многолетние исследования, проводившиеся многими учеными, позволили накопить обширный геологический материал о гнейсовых комплексах обрамления Корсунь-Новомиргородского и Новоукраинского массивов, который был обобщен в статьях, монографиях и производственных отчетах. Полученный за последнее десятилетие большой фактический материал геолого-геофизических исследований существенно расширил представления о петрологии района, а применение новейших методик на основе современного оборудования дало возможность получения новой петрологической информации. Особое значение приобретает изучение гнейсовых комплексов как вмещающей толщи многочисленных рудопроявлений золота, уранового и редкометального сырья. Данная работа является изложением результатов изучения петрологии гнейсовых комплексов центральной части Украинского щита на основании новых данных по минералогии и петрохимии гнейсовых пород этого района.

Цель работы. На основе комплексного изучения минералого-петрографических, петрохимических и геохимических особенностей определить основные закономерности генезиса супракрустапьных пород обрамления Корсунь-Новомиргородского и Новоукраинского массивов.

Задачи работы. 1.Выполнить комплексное минералого-петрографическое исследование пород гнейсовых комплексов.

2.Провести детальный анализ содержаний и распределений главных петрогенных элементов, элементов-примесей и редкоземельных элементов, в том числе с применением многомерных методов математической обработки аналитических данных, с целью выделения петрохимических групп, отражающих процессы образования и преобразования пород.

3.Выявить основные закономерности эволюции гнейсовых комплексов.

Научная новизна. Детальный минералогический анализ комплексных

проб из различных пород впервые показал широкое развитие реликтовых минералов гранулитовой фации, фиксирующихся в породах амфиболитовой и даже эпидот-амфиболитовой фации. Петрохимические и геохимические характеристики, а также возрастные данные позволяют рассматривать гнейсовые комплексы обрамления Корсунь-Новомиргородского и Новоукраинского массивов как архейские.

Защищаемые положения.

1.Гнейсовая толща обрамления Корсунь-Новомиргородского и Новоукраинского массивов представлйет собой архейский гранулитовый фундамент, переработанный в раннем протерозое в результате процессов динамо-термального метаморфизма с наложением процессов мигматизации и кислотного выщелачивания.

2.Общей тенденцией эволюции гнейсовых комплексов обрамления Корсунь-Новомиргородского и Новоукраинского массивов является регрессивная направленность метаморфических процессов, приведшая к образованию метаморфической зональности.

Фактический материал и методы исследования. Полученные выводы базируются на полевых наблюдениях, изучении более 900 шлифов. Обработано около 500 химических анализов пород, 72 химических анализа минералов, а также около 500 спектральных, 30 рентген-флюоресцентных и 75 нейтронно-активационных анализов пород на малые элементы. Химический анализ пород выполнялся в лабораториях ИГМР HAH Украины, ИГН HAH Украины и ЦТЭ Мингео Украины. Содержания редких и рассеянных элементов в породах определялись в лаборатории физических методов исследований ИГН HAH Украины и нейтронно-активационным анализом в ЦНИГРИ (г. Москва). Для 90 монофракций кварца, калиевого полевого шпата и плагиоклаза в лабораториях ИГМР HAH Украины были изучены люминесцентные свойства и получены ЭПР-характеристики. В ЦТО HAH Украины рентгеноспектральным зондовым микроанализом было проанализировано 60 проб породообразующих и акцессорных минералов.

Практическое значение работы. Результаты исследований использованы при выполнении глубинного геологического картирования масштаба 1:200000 территории листов M-36-XXXI, XXXIII (Киев, 1989), глубинного геологического картирования масштаба 1:50000 территории листов М-36-Ш-В-б,г; -Ш-Г-а,в,г; -123-Б-а,б (Киев, 1991), составлении прогнозно - металлогенической карты масштаба 1:200000 кристаллического основания Кировоградского блока УЩ .

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на конференции молодых ученых "Сучасн1 проблеми геологи i reoxiMii корисних копалин" (м.Львш, 1993 г.), на международной конференции "Глибинна будова л1тосфери та нетрадицшне використання надр" (м. КиТв, 1996), а также были приняты к докладу на республиканской конференции "Геох1м1я, мжералопя, палеогеодинам1чн1 особливост1 формування рщюснометалевих гран1тощ1в УкраТнського щита", м. Кам'янка, 1995, на международных конференциях: EUG 8, Strasbourg, Franse, 1995; MAEGS 9, St.Petersburg, Russian Federation, 1995; Proterozoic evolution in the North Atlantic realm, Labrador, Canada, 1996.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 и находится в печати 1 работа. Работа выполнена в Институте геохимии, минералогии и рудообразования HAH Украины под руководством доктора геолого -минералогических наук профессора И.Б.Щербакова, которому автор выражает искреннюю благодарность за постоянную помощь и внимание.

Автор признателен за научные консультации и практическую помощь сотрудникам ИГМР HAH Украины кандидатам геол.- мин. наук Т.А.Рокачук, С.В.Бухареву, В.В.Слипченко, Н.К.Крамаренко, Л.Л.Томурко. В проведении ряда исследований большую помощь оказали В.В.Рябоконь, В.Н.Минеева, С.П.Кириллов.

ч

1. СОСТОЯНИЕ ИЗУЧЕННОСТИ ТЕРРИТОРИИ ОБРАМЛЕНИЯ КОРСУНЬ-НОВОМИРГОРОДСКОГО И НОВОУКРАИНСКОГО МАССИВОВ.

Центральная часть Украинского щита - Кировоградский блок - является одной из наиболее изученных территорий. Ингуло-ингулецкую серию выделил в 1949г. Н.П.Семененко [1949]. Общая последовательность залегания пород ингуло-ингулецкой серии была описана И.М.Этингофом [1986]. Стратиграфические подразделения Братского синклинория выделены Г.А.Шварцем и А.А.Питаде [1980].

Значительный вклад в изучение стратиграфии района внесли И.М.Этингоф [1966, 1971, 1983], В.А.Рябенко [1971], В.Н.Кобзарь [1977, 1981], Г.И.Каляев [1968], А.И.Стрыгин [1978], Г.М.Яценко [1980, 1983, 1991].

Изучению метаморфизма пород Ингуло-Ингулецкого района посвящены работы Р.Я.Белевцева [1975, 1977, 1978, 1982], И.Б. Щербакова [1975], Б.Г.Яковлева [1985], монографии "Метаморфизм УЩ", [1982], "Гранулитовая фация ..", [1985] и другие исследования.

Структурные особенности и глубинное строение Кировоградского блока изучались Г.К.Кужеловым [1960, 1964], Г.И.Каляевым [1965, 1968, 1969, 1972], Я.Н.Белевцевым [1971] Н.П.Семененко [1985], В.А.Рябенко [1983], Р.Я.Белевцевым [1975], Л.С.Галецким [1993], А.Н.Комаровым [1990], Ю.П.Оровецким [1983, 1990] и другими.

Для изучения строения земной коры центральной части УЩ был проведен целый комплекс геофизических исследований. Результатам интерпретации материалов глубинных исследований посвящены работы В.А.Крюченко [1981, 1985, 1989, 1993], Г.Д.Лепигова [1985], Ю.П.Оровецкого [1990] и др. Изучению динамики земной коры Кировоградского блока посвящены работы О.Б.Гинтова [1988,1994-1996].

В разные годы изучением металлогении района занимались Н.П.Семененко, Г.М.Яценко, В.Н.Кобзарь, Е.А.Кулиш, Я.Н.Белевцев, Р.Я.Белевцев, С.А.Галий, С.В.Нечаев, М.А.Ярощук, Э.А.Ярощук,

Н.К.Ширинбеков и др. Особенности, условия формирования и перспективы золоторудной минерализации на Кировоградском блоке рассмотрены в работах С.В.Металиди [1992], В.Н.Кобзаря [1992], С.А.Галия [1992], В.Н.Вербицкого [1992], А.К.Бабынина [1992] и ряда других исследователей.

Огромный материал по стратиграфии, петрографии, минералогии, геохимии пород центральной части Украинского щита получен при проведении геолого-сьемочных, поисково-разведочных и тематических работ И.М.Этингофом, В.П.Брянским, Ю.П.Бабковым, В.В.Захаровым, Н.С.Курловым, Г.Е.Змиевским, В.В.Решетняком, С.Е.Федюшиным, Ф.В.Труцько, Г.А.Шварцем, М.Б.Славутским, Л.С.Галецким, В.Г.Пастуховым, В.А.Колосовской, В.М.Клочковым, A.B.Зайцем и др.

2. ГЕОЛОГИЯ ГНЕЙСОВЫХ КОМПЛЕКСОВ.

Кировоградский блок занимает центральную часть Украинского щита и ограничен с востока Западно-Ингулецкой зоной разломов, а с запада полосой Первомайского, Звенигородско-Анновского и Трактемировского разломов.

Согласно наиболее распространенным взглядам, этот блок представляет собой двухъярусное сооружение, верхний ярус которого представлен нижнепротерозойскми метаморфизованными толщами, прорванными гранитоидами, а нижний - образованиями архейского основания, в различной степени переработанными. Нижнепротерозойские толщи, включающие ряд свит, объединяются в ингуло-ингулецкую серию, которая сопровождается гранитоидами кировоградского комплекса.

Гнейсовые толщи Братского и Ингульского синклинориев образуют крупную поясовидную структуру субмеридионального простирания, к осевой части которой приурочены Новоукраинский и Корсунь-Новомиргородский массивы. Геологический облик синклинориев определяется чередованием полосовидных фрагментов гнейсовых пород,

полей мигматитов, мелких гранито-гнейсовых купол'ов и гранитных массивов.

Согласно схеме УРМСК (1993), в стратиграфическом разрезе нижнего протерозоя Ингуло-Ингулецкого района выделяются следующие свиты, образующие ингуло-ингулецкую серию (снизу вверх): зеленореченская, артемовская, родионовская, спасовская (двупироксеновые, гиперстеновые, биотит-гиперстеновые, гранат-гиперстен-биотитовые гнейсы и кристаллосланцы, кварциты); чечелеевская (монотонная толща биотитовых, гранатовых, кордиеритовых гнейсов- с линзами известково-силикатных кристаллосланцев). Первые три свиты встречаются исключительно в пределах специфической Западно-Ингулецкой структурно-формационной зоны, и не относятся к теме диссертации.

В 1983 г. к ингуло-ингулецкой серии были отнесены местные подразделения Братского синклинория - каменно-костоватская свита (состоит преимущественно из гиперстенсодержащих гнейсов и кристаллосланцев) и рощаховская (гранат-биотитовые, гранат-кордиерит-биотитовые гнейсы).

Структурно восточное обрамление Корсунь-Новомиргородского плутона традиционно описывается как Ингульский синклинорий, метаморфические образования которого представлены породами чечелеевской и спасовской свит. Существуют и другие варианты структурных построений. О.Б.Гинтов рассматривает Ингульский синклинорий (как и Братский) в целом как единую разломную зону, осложненную системой оперяющих сколово-сдвиговых нарушений. При этом гранитоидные и гнейсовые фрагменты интерпретируются соответственно как локальные отражения общего поля напряжений (чередование условий растяжения-сжатия в анизотропной динамически активной среде). Наблюдаемые в обнажениях элементы складчатости высоких порядков являются продуктом пластической деформации и течения вещества в приразломных зонах.

Уровень метаморфизма пород чечелеевской свиты в целом отвечает амфиболитовой фации, хотя нередко отмечается сложная перемежаемость пород, с типичными для амфиболитовой и эпидот-амфиболитовой фации минеральными ассоциациями, и даже иногда с ассоциациями гранулитовой фации. В непосредственном обрамлении плутона породы гранулитовой фации встречаются в виде редких останцов, и только на востоке района они прослеживаются в виде широкой субмеридиональной полосы в составе спасовской свиты.

Западное обрамление плутона описывается как Братский синклинорий (блок, разломная зона). На всем протяжении Братский синклинорий представляет чередование вытянутых в меридиональном направлении полос гнейсовых пород, разобщенных мелкими массивами гранитов и полями мигматитов. Метаморфические образования представлены гнейсами и сланцами каменно-костоватской и рощаховской свит.

Помимо "синклинальной" трактовки, существуют и иные взгляды на его структуру. В последнее время наиболее популярным вариантом является модель приразломной моноклинали, осложненной продольными кулисообразными взбросами - сдвигами. В этом случае, основным структурообразующим элементом являются зоны Первомайского и Звенигородско-Анновского глубинных разломов. На картах аномалий гравитационного поля структура разломной зоны в контурах синкпинория интерпретируется как макробрекчия, в которой массивные фрагменты метаморфических пород (размером 2-5 км) цементируются разуплотненным гранитным материалом. В магнитном поле гнейсовая полоса выражена контрастным потоком мелких линейных аномалий, трассирующих направления основных и оперяющих разломов. Нередко наблюдается угловое несогласие линиаментов магнитного поля и ориентировки директивных структур (элементов залегания гнейсов).

В Братском синклинории в направлении с юга на север происходит последовательная смена минеральных ассоциаций, отвечающая,

а

соответственно, уровням низкотемпературной гранулитовой, высокотемпературной и низкотемпературной ступеням амфиболитовой фации, достигая эпидот-амфиболитовой на севере синклинория. Предполагается, что указанная зональность отражает неоднородный тепловой фон раннепротерозойского этапа прогрессивного метаморфизма [Р.Я.Белевцев, 1982], или неоднородную степень диафторической переработки [С.В.Бухарев, И.Б.Щербаков, 1996]. Альтернативная гипотеза базируется на выделении различных зон в качестве самостоятельных стратиграфических единиц [В.Н.Кобзарь, 1981]. Меридиональная зональность на всем протяжении Братского синклинория осложняется зонами дислокационного метаморфизма. Они определяются как прослои слюдистых сланцев, сопровождающихся обычно широким спектром метасоматических явлений.

Проявление в докембрии Ингуло-Ингулецкого района ультраметаморфической гранитизации связано с архейскими и раннепротерозойскими тектоно-магматическими циклами. Архейские гранитоиды представлены гранодиоритами, диоритами и полосчатыми эндербитами ташлыкского комплекса. Раннепротерозойские гранитоиды объединяются в кировоградский, новоукраинский и корсунь-новомиргородский комплексы.

3. ПЕТРОГРАФИЯ ГНЕЙСОВЫХ КОМПЛЕКСОВ.

В Ингуло-Ингулецком районе распространены преимущественно породы гранулитовой и амфиболитовой фации метаморфизма. Образования гранулитовой фации представлены плагиогнейсами, гнейсами гиперстен-, кордиерит-, гранат-биотитовыми, плагиогнейсами и кристаллосланцами двупироксеновыми, гранулитами, известково-силикатными

кристаллосланцами.

Породы амфиболитовой фации представлены преимущественно биотитовыми плагиогнейсами, реже роговообманково-биотитовыми и

субглиноземистыми гнейсами с гранатом, кордиеритом, микроклином.

Характерной особенностью гнейсовых толщ изучаемого района является широкое развитие в них процессов мигматизации, вплоть до образования полей мигматитов.

С процессами постмигматитовой метасоматической переработки связано широкое распространение пород зон кислотного выщелачивания со специфическим парагенезисом Ко+Фиб+Му+Кв+Кш±Гр±Пл, в зонах долгоживущих глубинных разломов интенсивность этого процесса усиливается вплоть до образования кварц-силлиманитовых метасоматитов.

3.1. Породы гранулитовой фации метаморфизма.

Биотит-гиперстеновые плагиогнейсы и кристаллосланцы наряду с биотит-гиперстен-гранатовыми плагиогнейсами. составляют основной объем каменно-костоватской и спасовской свит. Соотношение этих пород в различных блоках разное. Мощность отдельных полос и пачек колеблется от нескольких десятков сантиметров до 200 м и более.

Состав биотит-гиперстеновых плагиогнейсов (%): плагиоклаз - 30-50; кварц - 15-25; биотит - 10-15 (спасовская свита - 15-30); гиперстен - 5-10 (спасовская свита - 5-20); акцессорные - циркон, апатит.

Состав биотит-гиперстен-гранатовых разностей (%): плагиоклаз (андезин) - 40-50; кварц - 15-25; биотит - 10-15; гранат - 10-15; гиперстен -5-10; графит - 0.1-0.5; акцессорные - циркон, апатит. Калиевый полевой шпат появляется лишь в мигматизированных разностях.

Среди гиперстен-гранат-биотитовых плагиогнейсов установлены прослои крупнозернистых гранат-гиперстен-кордиерит-биотитовых гнейсов и кристаллических сланцев.

Состав кордиеритсодержащих гнейсов следующий (%): плагиоклаз (андезин) - 35-65; кварц - 20-25; калишпат (ортоклаз) - 0-15; кордиерит - 515; гиперстен - 2-10; биотит - 10-15; гранат - 1-5; акцессорные - циркон, апатит.

Минеральный состав кристаллических сланцев более выдержан и представлен (%): кордиеритом - 30-35; гиперстеном - 15; калишпатом - 1520; плагиоклазом - 10; биотитом - 10-15; кварцем - 1-3.

От бескордиеритовых разностей пород, кордиеритсодержащие гнейсы и кристаллосланцы отличаются зернистостью (обычно они более крупнозернистые) и наличием калиевого полевого шпата, содержание которого колеблется в гнейсах от 0 до 15%, а в кристаллосланцах увеличивается до 20%.

Субглиноземистые плагиогнейсы с гранатом и кордиеритом входят в состав каменно-костоватской и спасовской свит в виде маломощных прослоев, а в основном слагают рощаховскую свиту, выделенную Г. А. Шварцем [1980] в Братском блоке. Для всего разреза свиты характерно чередование гранат-биотитовых гнейсов с различными кордиеритсодержащими гнейсами (гранат-кордиерит-биотитовыми, кордиерит-биотитовыми). Во многих случаях гнейсы интенсивно инъецированы гранитным материалом с содержанием последнего от 10 до 30%, а в некоторых случаях до 40-60%, то есть превращены в полосчатые мигматиты с преобладанием гнейсового субстрата или содержащегося примерно в равных количествах с гранитным материалом. Кордиерит-биотитовые гнейсы встречаются совместно с гранат-кордиерит-биотитовыми, они приурочены к зонам катаклаза, дробления, разсланцевания, отличаясь более интенсивно выраженными процессами катаклаза и микроклинизации. Выделить в каких-либо частях рощаховской свиты горизонты, сложенные одной петрографической разностью или с ее резким преобладанием, не представляется возможным.

Двупироксен-плагиоклазовые плагиогнейсы и кристаллосланцы обычно залегают совместно с гиперстеновыми плагиогнейсами в виде маломощных прослоев, в большинстве случаев будинированных. Мощность их колеблется от первых сантиметров до десятков метров. Размер отдельных будин самый разнообразный, но не превышает 0.5-1 м. Двупироксеновые

плагиогнейсы и кристаллосланцы отличаются от биотит-гиперстеновых присутствием диопсида, довольно часто в них появляется роговая обманка, а плагиоклаз становится более основным. Амфиболиты образуют пачки и прослои среди гнейсов различного состава.

3.2. Породы амфиболитовой фации метаморфизма.

Амфиболсодержащие гнейсы и плагиогнейсы Состав их следующий (%): плагиоклаз - 10-25; кварц - 5-20; калишпат - 0-20; амфибол (роговая обманка, редко актинолит, тремолит, куммингтонит) - 2-30; биотит - 0-30; акцессорные - апатит, сфен, циркон, ильменит, магнетит; вторичные -хлорит, серицит, эпидот, кальцит. В единичных шлифах описаны реликтовые зерна пироксенов, по которым развиваются амфибол или биотит.

При минералогическом анализе искусственных шлихов в акцессорных количествах обнаружены гранат, клино- и ортопироксены.

Минеральный состав биотитовых плагиогнейсов и гнейсов изменяется в пределах (%): плагиоклаз - 10-30 до 50; микроклин - 0-30; кварц - 20-40; биотит - 5-25 до 45; второстепенные - мусковит, турмалин, графит; акцессорные - апатит, циркон, монацит, ортит, сфен, сульфиды; вторичные - хлорит, серицит, кальцит, эпидот, лейкоксен.

В некоторых шлифах описаны неправильные гнездовидные скопления биотита, часто чешуйки биотита содержат сагенитовую решетку. В редких случаях, при изучении лротолочек выделен гиперстен. При минералогическом анализе искусственных шлихов биотитовых плагиогнейсов и гнейсов в акцессорных количествах обнаружены также : Гр, Амф, Мп, Эп, Ол.

При мигматизации происходит увеличение размеров чешуек биотита, он перераспределяется в ленточные, вытянутые агрегаты, прослои, придающие породе элементы полосчатости.

Гнейсы и плагиогнейсы субглиноземистые с гранатом, кордиеоитом широко распространены в разрезе чечелеевской и рощаховской свит. По

гг

петрографическому составу эта группа пород является наиболее разнородной. Кордиерит-биотитовые гнейсы обычно встречаются совместно с гранат-биотитовыми и приурочены к зонам катаклаза, дробления, разсланцевания. Представлены эти породы средне-, крупнозернистыми разностями, как полосчатыми (за счет перераспределения минералов и обогащения гранитным материалом), так и порфиробластическими. Кордиерит-биотитовые разности также часто встречаются в виде прослоев в биотитовых гнейсах в сочетании со слабой калишпатизацией и мусковитизацией.-Для пород северной части Братского синклинория характерным является почти полное отсутствие в них граната, уступающего место кордиериту. Отличительным внешним признаком их является характерная "очковая" или "узловатая" текстура, обусловленная округлыми выделениями кордиерита. Главные минералы кордиеритовых гнейсов - плагиоклаз, микроклин, кварц, биотит, кордиерит. гранат, силлиманит; акцессорные минералы - циркон, монацит, апатит, магнетит, сульфиды, шпинель. Вторичная минерализация представлена мусковитом, хлоритом, пинитом и карбонатом. Количественные соотношения главных минералов варьируют в широких пределах, особенно это относится к полевым шпатам и кордиериту, содержания которых колеблются от единичных зерен до 40-45%. Встречаются существенно плагиоклазовые и микроклиновые разности. Наиболее стабильны в количественном отношении биотит (7-15%) и кварц (5-15%). Структура пород гранолепидобластовая и порфиробластовая. В породах очень широко развит турмалин, графит, серицит. При изучении протолочек некоторых проб был определен гиперстен.

Метасоматиты зон кислотного выщелачивания представлены разнообразными гнейсами с силлиманитом, кордиеритом, гранатом, мусковитом, микроклином, турмалином и другими минералами. Для них характерна приуроченность к участкам мигматизированных гнейсов, повышенная тектоническая переработка, широкое развитие

метасоматических структур, обширная микрокпинизация, мусковитизация, окварцевание, повышенное содержание сульфидов. Метасоматические изменения во вмещающих породах проявляются как слабо, едва заметно, так и интенсивно, полностью преобразуя породу. Рассмотренные преобразования отвечают микроклин-кордиерит-силлиманит-кварцевой, микроклин-силлиманит-кварцевой, турмапин-силлиманит-кварцевой

субфациям кислотного выщелачивания. Приведенные парагенезисы слагают линзы и полосы измененных пород.

Среди разнообразных пород каменно-костоватской, спасовской, рощаховской и чечелеевской свит встречены многочисленные маломощные прослои и линзовидные обособления - "будины" известково-силикатных кристалл осланцев.

4. ПОРОДООБРАЗУЮЩИЕ МИНЕРАЛЫ.

В главе приведены сведения, основанные на новом материале по составу, строению и люминесцентным характеристикам породообразующих минералов изучаемых гнейсовых комплексов.

Ромбические пироксены. В большинстве случаев гиперстен присутствует в породах с типичными парагенезисами гранулитовой фации: Гр+Ги+Пл+Кв; Гр+Ги+Ко+Би+Пл+Ор+Кв; Ги+Р.О.+Пл+Кв; Ги+Би+Пл+Кв; Ги+Мп+Пл+Кв. Описаны также единичные находки гиперстена в зоне развития пород амфиболитовой (Хмелевской и Клинцовский участки), и даже эпидот-амфиболитовой (Шполянский участок) фаций. В большинстве случаев гиперстен установлен при изучении искусственных шлихов, а также описан в шлифах. Как показал сравнительный анализ, реликтовый гиперстен очень близок по своим оптическим свойствам и химическому составу к гиперстенам гиперстен-биотитовых плагиогнейсов и эндербитов, как Кировоградского блока, так и Побужья, от которых отличается несколько повышенной железистостью и в среднем несколько пониженным содержанием СаО. Находки реликтового ортопироксена свидетельствуют о

более широком, чем принято считать, развитии пород гранулитовой фации на территории Кировоградского блока.

Изучение состава и окраски роговых обманок свидетельствует о том, что в поле развития пород амфиболитовой фации встречаются низко, средне и высокотемпературные разности. Высокотемпературные роговые обманки - мелкие, бурые зерна, встречаются редко, обычно замещаются зелеными и сине-зелеными роговыми обманками. Они отличаются высокой железистостью, повышенное содержание ТЮг, А120з (в основном в тетраэдрической позиции), высоким значением индикаторного параметра (№+А1)/(Са+Мд). Согласно результатам колориметрических исследований они характеризуются следующими значениями: >^=569.2-577.1 нм, Рс=0.307-0.692 от.ед., плеохроируют исследуемые образцы в желтых тонах очень слабо ДЯ.К=0.6-3.8 нм, Дрс=0.109-0.125 от.ед. Кроме высокотемпературной, в одном и том же шлифе определяется также актинолитовая роговая обманка и актинолит, образование которых связано с процессами регрессивного метаморфизма. Наиболее широко распространены среднетемпературные амфиболы. По цветовым характеристикам - зеленые, грязно-зеленые, желто-зеленые, голубовато-зеленые, они соответствуют высокой амфиболитовой фации и характеризуются следующими параметрами: ^,=554.6-569.2 нм, Рс=0.306-0.659 от.ед. по Ыд и Х,=570-572.3 нм, Рс=0.807-0.894 от.ед. по Ыт. Полихроизм изменяется в пределах 15.4-19.4 нм, а биабсорбция изменяется в пределах от 0.238-0.419 от.ед.

Наиболее низкотемпературными амфиболами являются тремолит, актинолит и актинолитовая роговая обманка. Обычно они сосуществуют или развиваются по обыкновенной зеленой роговой обманке. Такие породы имеют локальное распространение и приурочены чаще всего к зонам разломов, где могут образовывать достаточно мощные интервалы (2-5 м) актинолит-тремолитовых гнейсов. В этих породах установлены роговые обманки с Х,=516-545 нм. В плоскости (100) амфиболы плеохроируют в

желто-зеленых тонах, так как значение по Ыт находится в диапазоне 568576 нм. Полихроизм изменяется в пределах 26.2-31.4 нм, а биабсорбция изменяется в пределах от 0.28 до 0.49 от.ед.

При изучение гранатов в образцах и шлифах гнейсовых пород Кировоградского блока обращает на себя внимание почти повсеместная приуроченность зерен граната к зонам мигматизации и катакпаза, а также порфиробластическая, часто скелетная форма зерен с пойкиловкпючениями породообразующих минералов. Как показало изучение шлифов, в большинстве случаев гранат приурочен к лейкократовым обособлениям в породе, где образует явно наложенные скелетные метабласты. Наличие включений в гранате можно определить как результат процессов мигматизации с последующим кислотным выщелачиванием. В ряде случаев эти процессы происходили в условиях односторонних напряжений, о чем свидетельствует растаскивание граната и лентикулярный кварц. Изучение гранатов из пород Клинцовского участка свидетельствует о наличии слабой обратной зональности, однако как центр, так и края зерен имеют параметры, характерные для гранатов амфиболитовой фации метаморфизма.

Таким образом, как показывают наблюдения в шлифах и химические характеристики, гранат в большинстве случаев относится к числу наиболее поздних породообразующих минералов, образовавшихся в результате мигматизации (ультраметаморфизма) в условиях от низкой гранулитовой до эпидот-амфиболитовой фации.

Биотиты в породах обрамления относятся к истонит-сидерофиллитовому ряду и широко варьируют по составу. Биотиты из пород гранулитовой фации отличаются низкой глиноземистостью, что наряду с высоким содержанием титана свидетельствует о высокой степени метаморфизма. Биотиты пород амфиболитовой фации характеризуются средним содержанием ТЮ2, максимальными А120з, ЯегОз и минимальными Н20. Наряду с высокотитанистыми красно-бурыми биотитами пород

гранулитовой фации и буроватыми биотитами пород амфиболитовой фации, встречаются также вторичные низкотемпературные биотиты. Они наблюдаются в виде мелкочешуйчатого, часто зеленоватого биотита в тонких согласных и секущих зонках катакпаза, рассланцевания пород, в ассоциации с гидрослюдой, эпидотом, сфеном и карбонатом.

Известно, что люминесцентные свойства полевых шпатов и кварца зависят от фациальной принадлежности породы. Анализируя полученные данные по интенсивности свечения полевых шпатов можно отметить, что преобладают образцы с высокими значениями 1рТЛ, достигающей 50000 условных единиц, характерной для плагиоклазов из пород гранулитовой фации, для ЩПШ преобладают образцы с значениями 1ртл (1500041000 усл. ед.). Форма кривой ТВ изученных ЩПШ во всех случаях сложная, в ряде случаев 1т2>'п. чт0 свидетельствует о мощной регрессивной переработке пород в условиях гранулитовой фации.

По видовому набору центров свечения в структуре плагиоклазов преобладают образцы попадающие на треугольнике Мп2+-Се3+-Ре3+, в поле гранулитовой фации. Все образцы ЩПШ (за редким исключением) характеризуются также повышенной концентрацией собственных А1-центров излучения и практически не содержат примесных Ре-центров в структуре, что характеризует "гранулитовый" щелочной полевой шпат, кристаллизовавшийся при высоких РТ в восстановительной обстановке. Увеличение примеси Ре3+ в структуре в отдельных случаях, свидетельствует о формировании минерала в окислительной среде и, возможно, на более поздних этапах становления породы.

5. ПЕТРОХИМИЯ ГНЕЙСОВЫХ КОМПЛЕКСОВ.

Полученные петрохимические характеристики отражают в своей совокупности главные черты геохимии супракрустальных пород обрамления Корсунь-Новомиргородского и Новоукраинского массивов. Петрохимические и геохимические данные представляют особый интерес,

поскольку рубеж архея и протерозоя известен резкой сменой химического состава пород [А.А.Маракушев, 1988, С.Р.Тейлор, 1988]. Следовательно, химизм пород гнейсовой толщи может служить косвенным критерием возраста их протолитов. Анализ содержания и распределения главных петрогенных элементов и элементов - примесей, и в особенности редкоземельных элементов, свидетельствует о большем сходстве с архейскими породами, чем с протерозойскими.

Толща гнейсов представляет собой совокупность пород от основных до кислых разностей, причем отчетливо проявляется бимодальность в распределении содержаний ЭЮг (практически отсутствуют значения в интервале 60-64%). При построении вариационных диаграмм большая часть элементов обнаруживает четкие тренды, напоминающие тренды, свойственные магматическому фракционированию известково - щелочного типа. Отношение Ыа20/К20 имеет значение от 0.15 до 4.8, преобладают значения больше 1. При сравнении пород с реликтами гранулитов и чарнокитов, сохранившихся в обрамлении Корсунь-Новомиргородского плутона, можно отметить, что гнейсы имеют незначительное увеличение содержаний МдО, К20, ЕеО(о6щ). Породы гнейсовых комплексов отличаются

повышенными, по сравнению с типичными архейскими гранулитами, содержаниями ЯЬ, Бг, и, ТИ, их значения находятся в пределах средних значений для пород амфиболитовой фации. Наиболее высокие значения определены в в мигматизированных разностях.

Спектры РЗЭ всех разновидностей гнейсов однотипны. В целом они характеризуются несколько повышенным общим содержанием РЗЭ и высоким содержанием легких РЗЭ, особенно в мигматизированных породах. Отсутствие значительных отрицательных аномалий европия свидетельствует, что и исходные породы также не имели отрицательных европиевых аномалий. Это характерно для архейских пород, как кислых, так и основных конечных членов бимодальных серий. Как известно, формирование верхней коры в конце архея и в постархейское время

связано с внутрикоровым плавлением и образованием калиевых гранитоидов и гранодиоритов с дефицитом Eu, что отразилось в постархейских осадках наличием глубоких отрицательных Eu аномалий.

Породы гнейсовой толщи имеют спектр РЗЭ, отличный от спектра типичной постархейской верхней коры (PAAS по С.Н.Мак-Леннану и С.П.Тейлору [1987, 1988] и значений для типичного глинистого сланца Европы [McLennon, 1984]. Наиболее важным отличием является отсутствие отрицательных европиевых аномалий, характерных для образцов постархейской верхней коры. Несколько повышенное содержание РЗЭ, в особенности относительное обогащение легкими РЗЭ, может быть связано с привносом К20 на этапе мигматизации и послемигматитового кислотного выщелачивания [Ю.А.Балашов, 1985].

Таким образом, анализ содержаний РЗЭ дает возможность считать, что породы гнейсовой толщи близки к архейским породам, и значимо отличаются от аналогичных постархейских осадков [S.R.Taylor, 1986, Природные ассоциации ..., 1984 и др.].

По сравнению с PAAS в ингуло-ингулецких гнейсах наблюдаются более высокие содержание Сг, Со, Se, более низкие Th и U, есть отклонения и по другим индикаторным отношениям (1_аДИ, La/Se, ЭсДЬ, K20/N20). Процесс гранитообразования, по-видимому протерозойского возраста, привел к незначительным изменениям в соотношении ряда элементов. Установлены тренды изменения содержаний микроэлементов к верхам разреза: увеличивается содержание Rb, U, Th, легких РЗЭ, (La/Yb)n, уменьшается содержание Sr, Сг, Со, Se, что и соответствует увеличению роли гранитного материала.

Стратиграфические подразделения не обладают петрохимической спецификой. Не выявлено принципиального различия в содержаниях породообразующих окислов и элементов - примесей в гнейсах каменно-костоватской и спасовской, рощаховской и чечелеевской свит. Незначительные различия связаны не с принадлежностью к определенным

стратиграфическими подразделениями, а с различиями в степени метаморфизма и интенсивностью проявления наложенных процессов.

Построение разнообразных парных диаграмм, применение кластерного и, особенно, факторного анализа, позволяет произвести деление на петрохимические группы, отличающиеся определенными содержаниями породообразующих окислов и элементов-примесей, отражающих определенные процессы образования и преобразования пород. Обработка химических анализов гнейсовой толщи западного и восточного обрамления Корсунь-Новомиргородского и Новоукраинского массивов многомерными методами подтвердила, что в целом совокупность этих пород отражает разные этапы переработки исходных образований. Были выделены группы основных-средних (ЭЮ2<57.2) и кислых (5Ю2>66.7) исходных пород, которые сопоставимы с бимодальной метабазит-эндербитовой ассоциацией древних щитов [Геохимия архея, 1987, и др.]. Дальнейшая многоэтапная переработка этих пород обусловлена наложением разнообразных относительно низкотемпературных процессов (тектоническая переработка, мигматизации, метасоматоз), что отразилось на их петрохимических, а значит и минералогических и петрографических особенностях. Значительные геохимические преобразования фиксируются в процессе мигматизации, в большинстве пород этот процесс приводит к выносу мафических компонентов (Яе, Са, Мд) и привнесу К20 и отчасти вЮ2. На уровне элементов-примесей происходит уменьшение содержаний |\Н, Со, Сг, Эс, (все они концентрируются в темноцветных минералах и их содержание при мигматизации постепенно убывает), и увеличение ВЬ, и, ТЬ, привнос которых коррелируется с привносом калия. В процессе тектонической переработки "исходных" кислых пород происходит снижение содержаний БЮ2 и РеО*, увеличение содержаний А1203, МдО, СаО.

Изложенные данные позволяют предположить, что в архее на рассматриваемой территории была сформирована сиалическая земная кора, а на границе архея - протерозоя, вдоль широких зон глубинных

разломов за счет изменения гранулитов возникли диафториты амфиболитовой фации - разнообразные гнейсы, мигматиты и гранитоиды.

6. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. ПЕТРОГЕНЕЗИС ГНЕЙСОВЫХ КОМПЛЕКСОВ ОБРАМЛЕНИЯ КОРСУНЬ-НОВОМИРГОРОДСКОГО И НОВОУКРАИНСКОГО МАССИВОВ.

Проведенное комплексное изучение гнейсовых пород западного и восточного обрамления Корсунь-Новомиргородского и Новоукраинского массивов позволило предполагать, что общей тенденцией эволюции этих образований является регрессивная направленность процессов метаморфизма, которой подверглись породы фундамента с первичными гранулитовыми минеральными ассоциациями с образованием соответствующей зональности. Метаморфическая зональность осложнена многоэтапной динамометаморфической, ультраметаморфической и метасоматической переработкой исходных пород.

В результате регрессивной переработки возникла латеральная зональность Братского и Ингульского синклинориев, где ассоциации пород гранулитовой фации на юге постепенно сменяются парагенезисами амфиболитовой и эпидот-амфиболитовой фаций. Так, были установлены закономерности направленной смены высокотемпературных ассоциаций (Рп+Пл+Кв, Рп+Гр+Пл+Кв) более низкотемпературными (Рп+Би+Пл+Кв, Би+Пл+Кв+Кш, Би+Гр+Кв+Пл+Кш, Гр+Ко+Би+Пл+Кш+Кв). Зоны последовательно с юга на север сменяют друг друга по простиранию и не совпадают с какими-либо геологическими (литологическими) разделами. Фациальные границы также нечеткие, в виде протяженных переходных зон, в которых наблюдается сложное чередование метаморфических пород соседствующих фаций.

Многие породообразующие минералы представлены несколькими генерациями, отражающими закономерное снижение Р-Т параметров. В ряде случаев установлены неравновесные сосуществующие минеральные

ассоциации, относящиеся к различным этапам переработки пород гранулитовой фации. Так возникают каймы голубоватой роговой обманки и биотита-вокруг зерен пироксенов, происходит замещение бурой роговой обманки голубовато-зеленой, замещение высокотитанистого красновато-бурого биотита вторичным буровато-зеленым, деанортизация плагиоклазов. Детальный минералогический анализ комплексных проб из различных пород показал широкое развитие реликтовых минералов гранулитовой фации (ортопироксенов, гранатов), находящихся обычно в акцессорных количествах, и фиксирующихся в породах амфиболитовой и даже эпидот-амфиболитовой фации.

Люминесцентные характеристики плагиоклазов, щелочных полевых шпатов и кварцев из пород амфиболитовой фации Братского синклинория однозначно указывают на широкое распространение среди них реликтовых высокотемпературных минералов. Установлены также следы преобразований плагиоклазов, калиевых полевых шпатов и кварцев из гнейсов в условиях понижающихся температур и давлений. Разница в особенностях люминесценции однотипных пород западного обрамления Корсунь-Новомиргородского и Новоукраинского массивов отражает степень переработки высокометаморфизованных пород в условиях амфиболитовой фации.

Генеральная метаморфическая зональность района осложняется наложением зон более позднего дислокационного метаморфизма, в которых диафторическая переработка достигает уровня эпидот-амфиболитовой фации. Регрессивный метаморфизм сопровождается ультраметаморфизмом, а также активным послемигматитовым кислотным выщелачиванием, которое приводит к образованию специфических парагенезисов с силлиманитом, кордиеритом, мусковитом, турмалином.

Следует отметить, что наряду с широкомасштабными процессами регрессивного преобразования метаморфических толщ были, вероятно, локальные эпизодические проявления прогрессивного метаморфизма,

достигавшие уровня гранулитовой фации. Такие признаки установлены в южной части района, и выразились в частности, в образовании порфиробластов гиперстена, секущих гнейсоватость. Эти новообразования установлены, например в гиперстен-биотит-кордиеритовом и биотит-гиперстеновом плагиогнейсе (р. Чер. Ташлык). Наличие мелкозернистой гранобластовой структуры свидетельствует о предварительном дроблении протосубстрата.

Сравнительный анализ содержаний и распределения главных петрогенных элементов, элементов-примесей, редкоземельных элементов и свидетельствуют, что по своим петрохимическим характеристикам породы гнейсовой толщи близки к архейским породам, а по многим параметров значимо отличаются от аналогичных постархейских осадков.

Построение разнообразных петрохимических диаграмм, применение кластерного и факторного анализов позволило определить основные закономерности петрохимической эволюции супракрустальных пород. Исходные породы сопоставимы с бимодальной метабазит-эндербитовой ассоциацией древних щитов. Главными процессами, управляющими изменениями исходных пород являются процессы тектонической переработки и мигматизации.

Таким образом, данные по минералого-петрографическому и петрохимическому изучению пород, свидетельствуют о сложной многоэтапной истории формирования комплекса гнейсов Братского и Ингульского синклинориев. Выделенные этапы эволюции являются развитием единого процесса тектонотермальной переработки гранулитового субстрата под воздействием тектонических дислокаций и ультраметаморфизма в условиях смены геохимических режимов и Р-Т параметров.

Список опубликованных работ по теме диссертации.

1. Рудоконтролююч1 критери Клинцтського золоторудного прояву.// "Сучасж проблеми геологи i reoxiMil корисних копапин". - Льв1в, 1993. - с.73.

2. Петрогенез!С гнейсш обрамления Корсунь-Новомиргородського плутону.// "ГеохЫя, мшералопя, палеогеодинам1чн1 особливосл формування рщюснометалевих rpaHiToiflie УкраТнського щита. Тези доповщей". -м. Кам'янка, 1995.- с.14.

3. Geohemistry of archaean gneisses from the central part of Ukrainian shield.// EUG 8, Strasbourg, Franse, 1995. - p. 104.

4. Evolution of gneissic series of Korsun - Novomirgorod pluton framing (Ukrainian shield).// MAEGS 9, St. Petersburg, Russian Federation, 1995. - p. 8.

5. Evolution of the granulite basement of the Ukrainian Shield.// Precambrian of Europe: Evolution of Early Crust. J.CSI, ARDO, Malmo, 1995. - p.10-14. ( In co-authorship with Sherbakov I.В., Bukharev S.V., Slipchenko V.V)

6. Pedogenesis of gneiss rocks of a central part of Ukrainian Shield.// Proterozoic evolution in the North Atlantic realm, Labrador, Canada, 1996. - p. 21-22.

7. Унаследованность вещественного состава главнейших типов метаморфических пород в процессе диафторической переработки гранулитового фундамента.// Междун. конф. "Глубинное строение литосферы и нетрадиционное использование недр Земли". - Киев, 1996. -с. 174-175. (В соавторстве с Слипченко В.В, Бухаревым С.В., Щербаковым И.Б.)

АННОТАЦИЯ

Беличенко Е. П. Петрогенезис гнейсовых комплексов обрамления

Корсунь-Новомиргородского и Новоукраинского массивов.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата геолого-

минералогических наук по специальности 04.00.08 - петрология,

вулканология. Институт геохимии, минералогии и рудообразования Украины, Киев, 1997 г.

Защищается 7 научных работ по изучению петрографии, минералогии, петрохимии и геохимии гнейсовых комплексов обрамления Корсунь-Новомиргородского и Новоукраинского массивов.

Установлено, что гнейсовая толща обрамления представляет собой архейский гранулитовый фундамент, переработанный в раннем протерозое в результате процессов динамотермального метаморфизма с наложением процессов мигматизации и кислотного выщелачивания. Общей тенденцией эволюции гнейсовых комплексов обрамления Корсунь-Новомиргородского и Новоукраинского массивов является регрессивная направленность метаморфических процессов, приведшая к образованию соответствующей метаморфической зональности.

ICniOHOBi слова: петрогенезис, гнейсов! комплекси, архейський гранултовий фундамент, Корсунь-Новомиргородський i Новоукрашський масиви.

Annotation

Belitchenko Е.Р. Pedogenesis of gneiss complexes of Korsun-Novomirgorod and Novoukranian massifs framing.

Dissertation for searching of academic degree of the Candidate of the geology - mineralogist sciences by speciality 04.00.08 - petrology, volcanology. Institute of geochemistry, mineralogy and ore-formation, NASU, Kiev, 1997.

7 scientific works include the data on mineralogy-petrographic, petrochemical and geochemical study of gneiss complexes of Korsun-Novomirgorod and Novoukranian massifs framing.

Gneiss rocks of Korsun-Novomirgorod and Novoukranian massifs framing are the Archean granuiitic basement, owing to the reworking at Early Proterozoic by dynamometamorphic process with complicated by processes of migmatition and acid leaching. General tendency of evolution of gneiss rocks are