|
КИЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
імені ТАРАСА ШЕВЧЕНКА
Пігулевський Петро Гнатович
УДК 55: 550.83(477.52./.6)
ОСОБЛИВОСТІ ГЕОЛОГІЧНОЇ БУДОВИ ПРИАЗОВСЬКОГО
ГЕОБЛОКУ УКРАЇНСЬКОГО ЩИТА ЗА РЕЗУЛЬТАТАМИ
КОМЛЕКСУВАННЯ ГЕОЛОГО-ГЕОФІЗИЧНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ
Спеціальність 04.00.22 – ГЕОФІЗИКА
АВТОРЕФЕРАТ
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата геологічних наук
Київ – 2004
Дисертацією є рукопис
Робота виконана на кафедрі геофізики геологічного факультету
Київського національного університету імені Тараса Шевченка
Науковий керівник:
кандидат геолого-мінералогічних наук
Сухорада Анатолій Васильович,
Київський національний університет
імені Тараса Шевченка (м. Київ),
доцент кафедри геофізики
Офіційні опоненти:
доктор геологічних наук
Орлюк Михайло Іванович,
Інститут геофізики ім. С.І. Субботіна (м. Київ)
НАН України,
завідувач відділу геомагнетизму
доктор геолого-мінералогічних наук,
професор Шевчук Віктор Васильович,
Київський національний університет імені Тараса Шевченка (м. Київ),
завідувач кафедри загальної та історичної геології
Провідна установа: Український державний геологорозвідувальний інститут,
відділ регіональних геофізичних робіт (м. Київ)
Захист відбудеться “17” червня 2004 р. о 15 годині на засіданні спеціалізованої
вченої ради Д 26.001.32 у Київському національному університеті
імені Тараса Шевченка за адресою: 03022, м. Київ-22, вул. Васильківська, 90.
З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Київського національного
університету імені Тараса Шевченка за адресою:
01033, м. Київ-17, вул. Володимирська, 60.
Автореферат розісланий „16” травня 2004 р.
Вчений секретар спеціалізованої вченої ради,
доктор геологічних наук М.Н. Жуков
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Актуальність теми. Однією з актуальних проблем сучасної геофізики є створення всебічно обгрунтованих геофізичних моделей будови земної кори. Дослідження в цьому напрямку почали активно розвиватися на протязі останніх 25 – 30 років в першу чергу шляхом створення моделей за даними глибинного сейсмічного зондування (ГСЗ) і методу спільної глибинної точки (СГТ), магнітнотелуричного зондування (МТЗ), петрогустинного і петромагнітного моделювання та вивчення теплового потоку. Ключовою в цій ланці є петрогустинна модель, яка дозволяє отримати інформацію про геологічний розріз кори через спостережене гравітаційне поле і фізичні властивості гірських порід.
Створення геолого-геофізичної моделі для одного з найбільш перспективних для пошуків різних корисних копалин регіонів Українського щита (УЩ) – Приазовського геоблоку (ПГ) – і насичення її сучасною геологічною інформацією дає змогу отримати не тільки нові дані про геологічну будову верхньої частини літосфери регіону, але й виявити загальні закономірності формування і розміщення родовищ корисних копалин та алмазоутворюючих тіл кімберлітів і лампроїтів.
Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконана у відповідності з науковою тематикою кафедри геофізики геологічного факультету Київського національного університету імені Тараса Шевченка (КНУ ТШ). Проведені дослідження є складовими частинами: тематичних робіт ДГЕ “Дніпрогеофізика” – “Результати складання геолого-структурної карти докембрійських утворень масштабу 1:200000 південно-східної частини УЩ на основі комплексної обробки і інтерпретації геолого-геофізичних матеріалів” та “Побудова моделi земно? кори i верхньо? мантiї пiвденно-схiдної частини УЩ масштабу 1:500000 за комплексом геолого-геофiзичних даних”; геологозйомочних робіт КП “Південукргеологія” масштабів 1:200000 і 1:50000 та підготовки до видання Держгеолкарти-200 територій аркушів L-36-VI (Запоріжжя), L-37-I (Пологи), L-37-VII (Бердянськ); науково-дослідної роботи ІГФ НАНУ – „Довивчення геолого-тектонічних умов і сейсмічної небезпеки району Південно-Українського комплексу”.
Мета і задачі дослідження. Метою роботи є вивчення особливостей геологічної будови ПГ на основі комплексної інтерпретації сучасної геолого-геофізичної інформації.
Об’єкт досліджень: Приазовський геоблок УЩ.
Предмет досліджень: геофізичні поля, фізичні властивості гірських порід, петрофізичні та геологічні комплекси, різноглибинні геологічні структури.
Методи досліджень: геологічна інтерпретація результатів досліджень методами ГСЗ і МТЗ, гравіметричних та магнітометричних зйомок, 3D-густинне моделювання будови геологічних структур за гравітаційним полем, комплексна інтерпретація геолого-геофізичної інформації.
Основні задачі досліджень: 1) сформувати одно- та двовимірні геофізичні моделі глибинної будови ПГ з залученням східної частини Середньопридніпровського (СГ) геоблоку; 2) створити систему ієрархічних взаємозалежних тривимірних петрогустинних моделей ПГ, які за масштабом вихідних даних модельних побудов відповідають певним рівням узагальнення існуючої геологічної і геофізичної інформації; 3) уточнити характер зчленування СГ і ПГ УЩ, а також Західноприазовського (ЗБ) і Східноприазовського (СБ) блоків ПГ за геофізичними даними; 4) узагальнити геологічні та геофізичні матеріали по ЗБ і СБ та розробити моделі будови їх земної кори і верхньої частини мантії; 5) розробити моделі будови окремих структур ПГ на основі комплексування геофізичних методів та 3D-густинного моделювання.
Фактичний матеріал. В основу дисертації були покладені матеріали власних цілеспрямованих геолого-геофізичних досліджень: зведені карти гравітаційного та магнітного полів масштабу 1:200 000, що були складені за результатами крупномасштабних (1:50 000 та 1:25 000) геофізичних зйомок; карти ефективного опору за даними МТЗ на різних періодах та зрізах; сейсмічні матеріали (результати ГСЗ та СГТ); схеми теплового поля півдня УЩ; різномасштабні геологічні карти; дані про густину порід та описів керну по більш ніж 5600 свердловинах.
Наукова новизна одержаних результатів. В результаті виконаних досліджень була розроблена методика побудови взаємозалежної ієрархічної системи різномасштабних 3D петрогустинних моделей за гравітаційним полем; одержано значення узагальненої середньої густини для ПГ та встановлено, що її тренд в межах геоблоку має нахил з заходу на схід відповідно до зменшення “основності” і збільшення “лужності” порід; уточнено морфологію границі Мохоровичича (М); одержано просторове положення Оріхівсько-Павлоградської, Південнодонбаської, Павлівсько-Володарської, Кальміуської, Грузько-Єланчицької зон розломів у верхній частині мантії; доведено мантійне закладення Тельманівської плутонічної кільцевої структури; передбачається приуроченість проявів лужних та сублужних порід і лампроїтових трубок (Мрія та Конка) до прогнозованих по розрахованій густині площам розвитку мантії „еклогітового” і „амфолітового” складу;
Отримані результати дають змогу висунути до захисту наступні положення:
1. Методика вивчення будови різнорангових геологічних об’єктів полягає у створенні ієрархічної системи взаємозв'язаних густинних 3D моделей за гравітаційним полем, які дають змогу з‘ясувати зв‘язок окремих структур з глибинними верствами земної кори.
2. Приазовський геоблок відокремлюється від Середньопридніпровського за відомим Оріхівсько-Павлоградським глибинним розлом похило-східчастої морфології з наступними кутами загального східного падіння в земній корі: у верхній частині – 50-55о, в середній – 65-70о, в нижній – 55-60о; у верхній мантії – 40-50о.
3. Грануліт-зеленокам‘яний Західноприазовський блок має триверствову будову земної кори з ймовірним складом: нижня – породи переважно основного складу зі значеннями розрахованої густини (σроз.) – 2,88-2,96 г/см3, повздовжніх швидкостей (Vp) – 6.8±0.2 км/c і значеннями ефективного уявного опору (ρеф) – 100-1000 Ом⋅м; середня – головним чином діорити та діафторовані грануліти (σроз.= 2,72-2,84 г/см3, Vp = 6.4-6.6 км/c, ρеф = 200-5000 Ом⋅м); верхня – граніто-гнейси (σроз.= 2,67-2,74 г/см3, Vp = 5.9-6.35 км/с і ρеф = 20-500 Ом⋅м). Від переважно сублужного та одноверствового (σроз.= 2,60-3,08 г/см3, Vp = 5.95-7.0 км/c і ρеф = 10-500 кОм⋅м) Східноприазовського блоку він відокремлюється Павлівсько-Володарським глибинним розломом мантійного закладення.
4. Тельманівська плутонічна кільцева структура має мантійне закладення та наступні геометричні параметри: її діаметр у верхній мантії складає 10-20 км; в нижній частині земної кори – до 5-10 км, в середній – 15-25 км та 25-40 км – у верхній. Магматичний матеріал при формуванні масивів проникав по субвертикальних розломах. По мірі розвитку магматичного процесу склад його продуктів змінювався від перидотитів, піроксенітів та сублужних габро з густиною від 3.06 до 3.34 г/см3 та уявним опором 100-500 кОм⋅м до габро, габро-сієнітів, габро-монцонітів, піроксенітів хлібодарівського комплексу (σроз.= 2.90 -3.08 г/см3) і сублужних гранітоїдів (σроз. = 2.60-2.68 г/см3) кам’яномогильського та кварцевих сієнітів (σроз. = 2.68 -2.76 г/см3) хлібодарівського комплексів з уявним опором 10ч50 кОм⋅м в верхній частині земної кори.
Практичне та теоретичне значення одержаних результатів. Методика густинного моделювання та результати розробленої в дисертації моделі геологічної будови земної кори ПГ використовуються при вивченні структурно-тектонічних особливостей південно-східної частини УЩ в рамках геофізичних досліджень ДГП „Укргеофізика”, геологозйомочних КП “Південукргеологія” та ДРГП „ПричорноморДРГП” в масштабах 1:50 000 і 1:200 000. Отримані результати допомагають ув‘язати закартовані на поверхні кристалічного фундаменту геологічні структури та комплекси порід, з якими пов'язані родовища і рудопрояви корисних копалин, тіла лампроїтів і кімберлітів з глибинними структурами та тектонічними зонами.
Отримані при виконанні досліджень результати і методичні розробки використовуються для учбово-методичних цілей у Київському національному університеті ім. Тараса Шевченка, Національному гірничому університеті (м. Дніпропетровськ) та Криворізькому технічному університеті (м. Кривий Ріг).
Особистий внесок здобувача. В основу роботи покладено методичні розробки моделювання за даними гравітаційного поля та результати досліджень, що були отримані з 1985 р. по 2003 р. під час виконання тематичних геолого-геофізичних робіт, геологічного довивчення ПГ, глибинного геологічного картування масштабів 1:200000 і 1:50000.
Розробка методики 3D-моделювання за даними гравітаційного поля була виконана здобувачем на основі методик побудови густинних моделей С.С. Красовського (1981), Г.Я. Голіздри (1988). В процесі робіт вони були вдосконалені і допрацьовані, що дало змогу побудувати систему взаємозв'язаних густинних моделей, послідовно спадкоємних за масштабом вхідних даних і модельних побудов.
Здобувач був відповідальним виконавцем тематичних робіт в ДГЕ “Дніпрогеофізика” і безпосередньо брав участь в організації і проведенні робіт, систематизації і інтерпретації геолого-геофізичних матеріалів. В рамках цих робіт були побудовані: зведені „Карти гравітаційного та магнітного полів південно-східної частини УЩ та його схилів”, „Геолого-структурна карта докембрійських утворень Середньопридніпровського та Приазовського геоблоків УЩ” (співавтори Б.З. Берзенін, В.М. Кічурчак) у масштабах 1:200 000; „Тектонічна карта докембрійських утворень південно-східної частини УЩ (співавтори Б.З. Берзенін, В.М. Кічурчак), „План будови верхньої мантії на зрізі 50 км” у масштабі 1:500000; опорні геолого-геофізичні розрізи земної кори і верхньої мантії до глибини 60 км у масштабах 1:200000 і 1:500000. Здобувачем особисто розроблена модель геолого-геофізичної будови земної кори ПГ на базі геолого-геофізичних даних.
У статтях: [1] увійшли авторські матеріали по морфології поверхні М, що дало змогу проаналізувати її зв’язок з поверхневими структурами докембрійського фундаменту; [6] викладено дані здобувача про особливості глибинної будови ПГ; [7] охарактеризовано зв’язок структурних елементів ПГ з геоелектричною моделлю розділу М, побудованої автором; [10] наведено методику та результати побудованих здобувачем густинних карт та показано її зв‘язок з геологічної будовою ПГ; [9] коротко охарактеризовано геолого-геофізичні особливості ЗКС та їх відображення у гравімагнітних полях; [2-4,8] та тезах [17-18] – викладена методика побудови взаємозалежної ієрархічної системи різномасштабних 3D петрогустинних моделей за гравітаційним полем та наведені геологічні результати виконаних досліджень на Володарській площі; [5] та тезах [12] автор охарактеризував результати, отримані при побудові одновимірних та двовимірних геофізичних моделей верхньої частини літосфери південно-східної частини УЩ. У тезах: [11] дисертант розкриває способи побудови цифрових карт 2D-полів на основі перетворення карт ізоліній; [13,16] наведені методичні підходи, які здобувач застосовував при комплексній інтерпретації геолого-геофізичних даних для розчленування геологічних утворень; [14] дисертант наводить геолого-геофізичні ознаки Павлівсько-Володарського розлому, які доказують його мантійне закладення; [15,19] увійшли авторські матеріали по вивченню речовинного складу верхньої мантії ПГ на основі моделювання по гравітаційному полю. У статтях, які написані у співавторстві, внесок здобувача складає не менш 60%.
Апробація результатів дисертації. Результати геолого-геофізичних досліджень викладені в 7 геофізичних і 6 геологічних звітах, доповідалися й обговорювалися в виробничих організаціях Державної геологічної служби України.
Основні положення дисертаційної роботи апробовані на багатьох Міжнародних і Республіканських нарадах, конференціях, семінарах:
на школі-семінарі молодих геофізиків України (Алушта, 1986); на конференціях „Геодинамика и минерагения Украины” (Кривий Ріг, 1989); „Комплексная количественная интерпретация геолого-геофизических данных в условиях Сибирской платформы” (Красноярск, 1989); „Построение физико-геологической модели и системный подход при истолковании результатов геофизических исследований” (Пермь, 1990); „Прогнозирование и поиски коренных алмазных месторождений” (Сімферополь-Судак, 1999); „Геологія і магматизм докембрію Українського щита” (Київ, 2000); „Геологічна наука та освіта в Україні на межі тисячоліть: стан, проблеми, перспективи” (Львів, 2000); на науково-практичних конференціях “Нестеренковские чтения” (Дніпропетровськ, 2000, 2001, 2002); „Геодинамика и нефтегазоносные системы Черноморско-Каспийского региона” (Гурзуф, 2001, 2002, 2003); на міжнародних семінарах ім. Д.Г. Успенського „Вопросы теории и практики геологической интерпретации гравитационных, магнитных и электрических полей” (Екатеринбург, 1999, 2002; Київ, 2001; Москва, 2000, 2003, 2004); на міжнародній геофізичній конференції “Геологической службе России 300 лет” (Санкт-Петербург, 2000); на міжнародній конференції „Геофизические чтения имени В.В. Федынского” (Москва, 2001, 2002); на І Науково-виробничій нараді геологів-зйомщиків (Гурзуф, 2001); на міжнародному симпозіумі “Metallogeny of Precambrian Shields” (Київ, 2002).
Публікації. За темою дисертації опубліковано 19 робіт: 10 статей в наукових журналах, вісниках та збірниках наукових праць (серед них – 9 у фахових виданнях), 9 тезисів доповідей на міжнародних конференціях та міжвідомчих нарадах.
Обсяг і структура роботи. Дисертацію викладено на 209 сторінках і складається з вступу, 4 розділів, які ілюструються 48 рисунками, висновків, списку використаних джерел зі 178 найменувань.
Подяки. В процесі підготовки роботи над дисертацією автор користувався консультаційними порадами доктора фізико-математичних наук Г.Я. Голіздри, докторів геолого-мінералогічних наук С.С. Красовського, М.І. Толстого, кандидатів геолого-мінералогічних наук Б.З. Берзеніна, А.Г. Насада, Л.П. Бугрімова, В.В. Васильченка, В.М. Кічурчака, А.М. Лисака, В.Ф. Роздорожного, В.В. Сукача, А.В. Сухоради, кандидата фізико-математичних наук М.В. Реви, за що виражає їм щиру подяку.
У процесі одержання та обробки матеріалів, які лягли в основу дисертації, автор відчував щиру зацікавленість і реальну підтримку з боку І.Є. Дремлюги, В.В. Омельченка, Ю.Г. Тимофієнка, В.І. Трегубенка, О.К. Тяпкіна, В.О. Шпильчака, за що їм щиро вдячний.
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
ВСТУП. Викладено загальну характеристику дисертації: мета та задачі досліджень, охарактеризовано наукове і практичне значення роботи, її актуальність, новизну, особистий внесок автора, зв’язок з науковими програмами кафедри геофізики геологічного факультету Київського національного університету імені Тараса Шевченка та тематичними роботами ДГЕ “Дніпрогеофізика”, апробацію результатів.
АНАЛІЗ РЕЗУЛЬТАТІВ ГЕОФІЗИЧНИХ ТА ГЕОЛОГІЧНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ
ПІВДЕННО-СХІДНОЇ ЧАСТИНИ УЩ
В розділі виконано аналіз окремих геофізичних моделей будови і фізичного стану верхньої частини літосфери південно-східної частини УЩ. Ці моделі базувалися на загальноприйнятій в 60-80 рр. точці зору про її верствувато-блокову будову. У рамках цієї ж концепції була виконана і перша геологічна інтерпретація результатів вивчення земної кори по профілях ГСЗ. На основі грунтовного узагальнення літературних і фондових джерел викладений огляд геолого-геофізичних досліджень цієї території.
Найбільш значними науковими публікаціями по вивченню глибинної будови земної кори та верхньої мантії УЩ за геофізичними даними є роботи С.І. Суботіна, А.В. Чекунова, В.І. Старостенка, К.Ф. Тяпкіна, В.Б. Сологуба, О.П. Омельченка, Н.І. Павленкової, О.О. Трипольського, Т.В. Ільченко, Ю.П. Оровецького, С.С. Красовського, Г.Я. Голіздри, В.Б. Бур'янова, В.Н. Козленка, 3.О. Крутиховської, І.К. Пашкевич, І.М. Сіліної, Н.П. Михайлової, М.І. Орлюка, І.І. Рокитянського, А.Г. Дьяконової, О.І. Інгерова, Р.І. Кутаса, В.В. Гордієнка, М.І. Толстого та інші.
Геологічна будова ПГ УЩ і речовинний склад його докембрійських утворень в багатьох своїх аспектах відображені в численних публікаціях: М.П. Семененка, М.А. Єлісєєва, І.Б. Щербакова, М.П. Щербака, Г.І. Каляєва, К.Є. Єсипчука, Є.Б. Глеваського, О.Б. Боброва, А.М. Лисака, С.Є. Кривдика, В.І. Ткачука та багатьох інших.
Використані також і роботи геологів виробничих організацій: В.Н. Гладкого, Р.М. Полуновського, Г.Г. Конькова, А.А. Зайцева, Б.З. Берзеніна, В.Ф. Кіктенко, В.Ф. Роздорожного, В.В. Васильченка, Є.М. Коваль, А.І. Некряча, В.М. Кічурчака, В.М. Кіньшакова, С.М. Стрекозова, В.О. Шпильчака та багатьох інших, які внесли свій вклад в пізнання геологічної будови ПГ УЩ.
ГЛИБИННА БУДОВА ЗЕМНОЇ КОРИ ПРИАЗОВСЬКОГО ГЕОБЛОКУ ЗА
ДАНИМИ ОДНОВИМІРНОЇ ТА ДВОВИМІРНОЇ ГЕОФІЗИЧНИХ МОДЕЛЕЙ
На основі виконаного у розділі 1 аналізу даних різних геофізичних методів здобувачем була складена опосередкована одновимірна модель будови земної кори південно-східної частини УЩ. Вона, з одного боку, дала важливу інформацію про узагальнені фізичні властивості ПГ і східної частини СГ (що до неї надалі визначалися слабкі відхилення геофізичних параметрів), а з іншого боку – стала основою для побудови двовимірної геофізичної моделі.
Двовимірна модель дала змогу одержати додаткову інформацію про фізичні неоднорідності і геологічну будову різних структурних елементів земної кори ПГ і служила тим фундаментом, щодо якого будувалася більш високоінформативна тривимірна модель.
Складові елементи, які покладені в основу 1D – 2D геофізичних моделей земної кори ПГ УЩ, наступні.
Сейсмічна складова моделі. Земна кора в межах східної частини IV геотраверсу, Х та ХІХ профілів ГСЗ (Сологуб В.Б., 1986,1988, Павленкова Н.І., 1974, Бородулін М.О., 1991) характеризується градієнтно-східчастим наростанням повздовжньої швидкості з глибиною від 5.9 – 6.1 км/с (на поверхні) до 7.05 – 7.2 км/с у низах кори і 8.1 – 8.3 км/с на границі М. Стійких заломлюючих границь всередині кори не виявлено. Непостійний характер відбиттів від границі М свідчить про неоднорідність границі кора-мантія як по вертикалі (стрибок швидкості, перехідна зона), так і по латералі (переривчастість і наявність ступенів).
За розподілом швидкостей сейсмічних хвиль у земній корі ЗБ виділяються три основних верстви: верхня, середня і нижня. Верхня – характеризується монотонним зростанням швидкості з глибиною і має потужність 7–8 км. При цьому, починаючи з глибин 5–6 км, градієнт швидкості зменшується. Середня – підстилається поверхнею Конрада (K2) і характеризується складною зміною швидкостей і понижених значень їхніх градієнтів стосовно верхнього поверху. Нижня верства, яка розташована між поверхнями К2 – М, відзначається близькою до монотонної зміною швидкості з глибиною. Перехід швидкостей від „гранітної” верстви до „діоритової” (6.4–6.7 км/с) і „базальтової” (6.7–7.0 км/с) відбувається поступово в діапазоні глибин 25–30 км.
Під СБ границя К2 відсутня. Він характеризується збільшенням середньої швидкості повздовжніх хвиль земної кори на 0.1÷0.2 км/с і граничної на розділі М до 8.3 км/с.
Петрогустинна складова моделі. Здобувачем за допомогою просторово-статистичного аналізу значення густини були згруповані по конкретних геологічних структурах і знаходилися як середнє визначення густини в керні свердловин, чи у відслоненнях. Отримане значення узагальненої середньої густини для порід зрізу докембрійського фундаменту ПГ, по більш ніж 21000 визначень, дорівнює 2.686 г/см3. Воно мало відрізняється від такого, що було отримане Г.Я. Голіздрою (1988) для ПГ (σсер.=2.678 г/см3). Зведена гістограма густини порід по ПГ має асиметричний вид, з пологою гілкою, що ускладнена локальним максимумом в області великих значень густини, який зв'язаний з породами основного й ультраосновного складів.
При побудові петрогустинної 2D моделі використовувалася залежність між змінами густини і значеннями сейсмічних швидкостей із глибиною. Наявні дані про швидкість пружних хвиль в земній корі і її збільшенні в міру підвищення основності і ступеня метаморфізму порід дали змогу сформувати петрогустинну комбіновану градієнтно-верствову модель середовища. Враховувалось, що швидкость сейсмічних хвиль низів кори і верхньої мантії залежить від густини їх речовини. Згідно з літературними джерелами густина габро, габро-діоритів, габро-сієнітів та гранулітів може коливатися від 2.9 до 3.2 г/см3, гранодіоритів, діоритів та діафторованих гранулітів – 2.7 - 2.9 г/см3, мантійних еклогітів – від 3.3 до 3.6 г/см3 (Vp від 8.0 до 8.65 км/с), перидотитів – б = 3.1 - 3.4 г/см3 (Vp = 7.35 - 7.8 км/с).
Петромагнітна складова моделі. Магнітні властивості на різних глибинах земної кори ПГ оцінювалися на підставі моделювання магнітного ефекту і визначення глибин залягання магнітозбуджуючих мас (Крутиховська З.О. і ін., 1982, 1988, Орлюк М.І., 1988). Середньозважена намагніченість гірських порід докембрійського фундаменту ЗБ складає 1.0 А/м (з коливаннями в окремих тектонічних блоках від 0.05 до 3.0 А/м), а для порід СБ – 1.5 А/м. Максимальна потужність приповерхневих магнітоактивних грануліт-гнейсових структур може досягати 7-10 км. Намагніченість середньої частини кори складає величини 1.5 А/м у ЗБ і 2.0 А/м – у СБ. Нижня частина земної кори слабомагнітна з очікуваними значеннями І = 0.2-0.7 А/м. Передбачається, що на рівні границі М, намагніченість порід різко падає, оскільки максимальною глибиною утворення феромагнітних мінералів, за експериментальними даними, вважається інтервал 50-60 км.
Геоелектрична складова моделі. За характером кривих МТЗ ПГ підрозділяється на помірно провідний ЗБ і погано провідний СБ. Для ЗБ характерний порівняно низький рівень ефективного уявного опору (ρк). Значення ρк лежать в інтервалі 10-1000 Ом⋅м. У земній корі упевнено фіксується верства із провідністю 100-1000 См і глибиною залягання покрівлі від 15 до 30 км. На кривих ρк-т1/2 відсутній другий мінімум, який зв'язаний з астеносферою, однак їхня форма дає підставу припускати його наявність на більш довгих періодах. СБ характеризується високим рівнем ρк верхньої частини кристалічного фундаменту. На коротких періодах кривих ρк-т1/2 спостерігаються довгі круті висхідні гілки, максимуми – на періодах 4 - 20 с, потім досить довгі низхідні гілки, мінімуми в інтервалі періодів 60-400 с, що змінюються пологими висхідними гілками. Двомірна інтерпретація дає глибини до провідника в 100-110 км і сумарну повздовжню провідність – 50-200 См.
Геотермічна складова моделі. Теплове поле в межах ПГ характеризується слабкою диференціацією з перевагою низьких значень теплових потоків (34–64 мвт/м2), які є типовими для щитів і древніх платформ. Середні значення складають: в Оріхівсько-Павлоградській – 46 ±8 мвт/м2; в ЗБ – 52 ±6 мвт/м2; в СБ – 56 ±8 мвт/м2 (Кутас Р.І. і ін., 1978, 1988) .
Високометаморфізовані породи ЗБ характеризуються низькою теплогенерацією (0.3-1.7 мкВт/м3). Висока теплогенерація властива гранітам, формування яких зв'язано з активізацією платформних блоків земної кори. Сейсмічному горизонту К2 (Vp = 6.3-6.48 км/с) відповідає теплогенерація 0.5-0.4 мкВт/м3. При переході до низів кори з Vp = 6.7-7.0 км/с генерація тепла зменшується до 0.25 ±0.05 мкВт/м3.
Мантійна складова теплового потоку в межах східної частини УЩ має сталі значення (16-17 мвт/м2). Ізотерми, які розраховані за величинами теплового потоку, показують, що на поверхні М температура може складати 450-550°С.
Геолого-петрологічна модель. Виходячи з існуючих моделей інтерпретації даних сейсморозвідки, електророзвідки та результатів моделювання гравітаційного і магнітного полів з врахуванням результатів лабораторних досліджень при високих PT-умовах (Ringwood A.Е., 1975) речовинний склад глибинних верств переважно представлений: верхня мантія – еклогітами та перидотитами; низи кори – габро, габро-діоритами, габро-сієнітами та основними гранулітами, середня кора – гранодіоритами, діоритами та діафторованими гранулітами.
Складені 1D-2D моделі дали змогу оптимізувати отримані геолого-геофізичні результати і мінімізувати некоректність та неоднозначність рішення обернених задач при створенні фізично обґрунтованої тривимірної моделі будови земної кори і не тільки ПГ, а й інших територій.
МЕТОДИКА ПОБУДОВИ ОБ‘ЄМНОЇ ФІЗИКО-ГЕОЛОГІЧНОЇ ТРИВИМІРНОЇ
МОДЕЛІ ШЛЯХОМ МОДЕЛЮВАННЯ ГРАВІТАЦІЙНОГО ПОЛЯ.
В розділі розглядається методика 3D моделювання гравітаційного поля для отримання об'ємних уявлень про особливості геологічної будови ПГ. Дослідження виконувалися поетапно, що було узгоджено з відповідними стадіями геологічних робіт.
Побудова регіональних густинних моделей. На цьому етапі досліджень будувалась модель масштабу 1:500 000 південно-східної частини УЩ разом з оточуючими його структурами. Вона відповідає стадії регіональних геофізичних досліджень, на якій вирішувалися задачі вивчення глибинної будови регіону, визначення потужності земної кори і морфології основних границь у земній корі, виділення й оконтурення крупних блоків.
На початковій стадії регіонального етапу було враховано, що достовірно відомі тільки дві структурні поверхні: фундаменту – і М – . Тоді побудова моделі зводилась до підбору густини осадової верстви ос, кори к і мантії м при двох фіксованих структурних границях. Величини ос, к і м визначалися з умови мінімуму наступного функціоналу:
при обмеженнях нижньої і верхньої границь зміни густини
,
де – спостережене гравітаційне поле; – розраховане поле.
Побудова цифрової моделі гравітаційного поля виконувалася по картах ізоліній масштабу 1:200 000 з використанням програмного комплексу ARC/INFO.
Для більш повного уявлення про геометрію аномальних тіл, що обумовлюють характер спостереженого гравітаційного поля Δg (локальних, регіональних аномалій і його похідних), були виконані теоретичні розрахунки гравітаційного поля від тіл різної форми, а також оцінена глибина залягання верхньої кромки гравіактивних мас, при якій можна одержати достовірні границі між літологічними різновидами. Дослідження автора на добре вивчених ділянках (Володарська, Октябрська) показали, що при глибині залягання верхньої кромки менше 50 метрів границі визначаються впевнено.
Виділення й оконтурення густинних неоднорідностей на площах, які покриті крупномасштабними гравіметричними зйомками з потужністю осадового чохла не більше 50 метрів, здійснювалося по гравітаційному полю і з врахуванням карт його різних трансформант. На схилах щита і в місцях його занурення (Конксько-Ялинська западина), геометризація моделі проводилася методом автоматичної класифікації параметрів Δgа, Δgзал, Δgрег автоматизованої прогнозуючої системи (АПС) разом з магнітним полем.
Виділені контури тіл, блоків, структур були наповнені петрогустинним змістом; для чого розраховувалися середньозважені значення густини літологічних різновидів порід по більш ніж 21 000 петрофізичних визначень.
При складанні регіональної моделі враховувалися як геометричні, так і швидкісні особливості розрізу по окремих блоках. Відповідно до сучасних уявлень про характер розподілу швидкостей і густини від поверхні фундаменту до верхньої мантії приймалося загальне градієнт-верствове наростання густини.
На завершальній стадії етапу регіональних досліджень було виконане моделювання ПГ, східної частини СГ, південного борту Донецької складчастої споруди і північної частини Причорноморської западини – по мережі 5 х 5 км. Подальше зближення обрахованих і спостережених полів досягалося шляхом введення ще однієї границі  в середній частині земної кори – границі К2, що була побудована за даними ГСЗ. Введення границі К2 і густинних неоднорідностей в земній корі, що проявлені в електромагнітних полях, з однієї сторони дало змогу одержати більш низькі значення функціоналу, який мінімізувався, з іншого боку – зменшити перепад густини до 0.2 г/см3 на границі кора-мантія. Умови на густину моделі накладалися в такий спосіб: для верхньої частини кори вона була прийнята сталою до границі інверсії швидкості, а для нижньої частини кори – змінною –  , її значення на покрівлі мантії залежали від глибини залягання поверхні М. Її значення змінювалися від 2.72 до 2.79 г/см3 на границі К2 до к=3.14 г/см3 – в блоках з опущеною покрівлею мантії до глибин 55-60 км.
Спільний аналіз і синтез матеріалів ГСЗ і МТЗ дозволив отримати емпіричний зв'язок електромагнітних аномалій як з пружно-швидкісними неоднорідностями, так і з особливостями гравітаційного поля, що дало змогу через густинні параметри досить упевнено розділити середню і нижню частини земної кори. Використання цих даних дозволило уточнити і наповнити новим змістом геометричний каркас моделі, при цьому параметри моделі при оцінці методом підбору основних параметрів функціоналу:
Побудована густинна модель масштабу 1:500 000 за вище описаною методикою дала змогу отримати об'ємну будову регіонального блоку земної кори, що включає ПГ і східну частину СГ, уточнити морфологію границі М і розділів в середині кори (К0, К2), виділити великі інтрузивні тіла на різних рівнях кори, а також розрахувати в будь-якій точці моделі гравітаційний ефект. Вона послужила основою для створення густинної моделі, власне ПГ, у масштабі 1:200 000.
Побудова середньомасштабних густинних моделей масштабу 1:200 000. На цьому етапі досліджень за допомогою моделювання вирішувалися задачі вивчення неоднорідностей верхнього поверху земної кори – практично до границі К2, тобто виконувалося об'ємне картування і розчленовування великих блоків і структур верхньої частини земної кори. При цьому, за допомогою моделювання по гравітаційному полю вирішувалися дві задачі, що зв'язані з науково-виробничими проблемами:
– перша передбачала створення деталізаційних петрогустинних 2D моделей уздовж найбільш інформативних опорних глибинних сейсмічних і магнітотелуричних профілів з метою детального вивчення геологічної будови.
– друга – подальше виконання суцільного об'ємного середньомасштабного моделювання раніше отриманої регіональної моделі з врахуванням результатів по опорних 2D-моделях.
Перша задача була успішно вирішена при вивченні глибинної буди уздовж – IV і VIII геотраверсів, Х профілю ГСЗ, 1-СГТ і 2-СГТ, а також широтного профілю МТЗ (~ 470 30`). Це дало змогу оптимально узгодити середньомасштабні геологічні дані з отриманими сейсмічними та електричними моделями і наповнити їх петрологічним змістом.
У рамках другої задачі цього етапу моделювання виконувалася подальша деталізація регіональної моделі масштабу 1:500 000 з врахуванням опорних сейсмогустинних і електрогустинних розрізів і геологічної інформації масштабу 1:200 000. Моделювання здійснювалося по мережі 2 х 2 км. При цьому переглядалися, уточнювалися, деталізувалися елементи моделі, що були отримані на попередньому етапі, наповнялися новою геолого-геофізичною інформацією, що міститься у гравітаційному полі даного масштабу.
Для підвищення достовірності інформації отриманої при моделюванні були побудовані карти латеральної зміни густинного параметру. Вони використовувалися як при інтерпретації геофізичних полів з метою картування геологічних неоднорідностей, так і для визначення особливостей глибинної будови дослідженої площі за ступенем його кореляції з гравітаційним полем. При побудові густинних карт по ПГ були використані дані про густину порід із керну 5 600 свердловин. Свердловини часто розкривають по кілька різновидів порід, тому до фіксованої точки добору зразків (Г.Я. Голіздра, 1988) були віднесені середньоарифметичні значення густини по свердловині чи відслоненню. На ділянках, де були відсутні дані, але була їхня петрографічна характеристика, значення густини присвоювалися за результатами статистичної обробки вибірок і рівня гравітаційного поля. При побудові карт були визначені значення густини у вузлах регулярної сітки, що прив'язана до точок моделювання масштабу 1:200 000 (регулярна мережа 2 х 2 км) і 1:500 000 (мережа 5 х 5 км) та перетинами ізоліній густини (ізоденси), відповідно 0.02 і 0.05 г/см3. Усього було обчислено середньоарифметичних значень густини для 2700 фіксованих точок. При цьому використовувався спосіб, який заснований на визначенні вагових коефіцієнтів. Значення пошукової величини σj в j-й точці за вимірюваними у найближчих точках відбору обчислювалося по формулі
,
де ai - коефіцієнти для i-ої точки відбору; f(rji) - деяка функція відстані rji від j-ої точки інтерполяції до i-ої точки відбору.
Інтерполяція виконувалася з використанням кубічної функції відстані
де xi, yi - координати для i-ої точки відбору; xj, yj для j-го вузла інтерполяції.
Кубічна сплайн-інтерполяція використовувалася для одержання додаткової інформації в слабовивчених районах.
За результатами побудови карт ізоліній густини можна сказати, що найбільш ймовірні її значення по ПГ коливаються від 2.65 до 2.8 г/см3. Підвищеною густиною (2.70-2.78 г/см3) характеризується ЗБ. Трохи нижчими значеннями породи СБ. На ділянках, де отримана обернена кореляція густини і Δgан, були виділені не розкриті ерозійним зрізом інтрузивні масиви гранітів і габро-діоритів.
Побудова крупномасштабних густинних моделей. На цій стадії геологорозвідувальних робіт – крупномасштабного геологічного картування – здійснювалася побудова густинних моделей по гравітаційному полю масштабу 1:50 000. Моделювання вирішувало задачі вивчення неоднорідностей самої верхньої частини земної кори, що представляє найбільший пошуковий інтерес. Воно виконувало об'ємне картування приповерхневих структур; визначення складу, морфології складчастих і інтрузивних утворень, зон метаморфізму, метасоматозу і рудоперспективних структур.
При підготовці геофізичних основ під ГГК-200 і ГГК-50 крупномасштабне об'ємне моделювання (масштаб 1:50 000) було виконано в ДГЕ "Дніпрогеофізика" дисертантом на Володарській, Кальміуській ділянках, а також у зоні зчленування СБ зі складчастим Донбасом. При цьому, в залежності від розмірів і морфології досліджуваних об'єктів, визначалася і детальність моделювання - від сітки 800 х 800 м загалом по ділянці (на початковому етапі) до сітки гравіметричної зйомки 400 х 200 і 100 х 100 м - на перспективних структурах (наприклад, Азовська). Поряд з цими роботами, за розробленою дисертантом методикою, об'ємне картування було виконано й іншими дослідниками при вивченні інтрузивних утворень Гайчурської і Октябрської площ, з якими зв'язані високі перспективи рудної мінералізації.
ОСОБЛИВОСТІ ГЕОЛОГІЧНОЇ БУДОВИ ПРИАЗОВСЬКОГО ГЕОБЛОКУ
ЗА РЕЗУЛЬТАТАМИ КОМЛЕКСУВАННЯ ГЕОЛОГО-ГЕОФІЗИЧНИХ ДОСЛІДЖЕНЬ
Виконані дослідження дали змогу встановити деякі особливості геолого-геофізичної будови ПГ УЩ, серед яких найбільший інтерес представляють наступні:
В цілому верхня частина кори ПГ характеризується сполученням осадово-вулканогенних утворень, які змінені ультраметаморфізмом, метаморфізмом, діафторезом та метасоматозом і інтрудованими інтрузивними тілами з інтенсивною тектонічною порушеністю та ін. Така будова верхньої верстви в ЗБ обумовила велику кількість відбиваючих сейсмічних границь, особливо в межах суперкрустальних утворень. Гомогенні гранітоїди неоархею в ЗБ та протерозою в СБ характеризуються відсутністю, чи значно меншою кількістю відбиваючих границь, своєю загальною сейсмічною “однорідністю”, за винятком областей, які насичені останцями древнього фундаменту, а також розломних зон.
Оріхівсько–Павлоградський глибинний розлом трасується далеко за межі УЩ. Він чітко виражений в фізичних полях, а за сейсмічними матеріалами картується зсувами з підняттями в розділі М, які розташовані на схід від його виходу на ерозійний зріз. У північній і південній частинах розлом виражений перегином ізоліній поверхні М з перепадом глибин від 6 до 10 км. У центральній частині відзначається більш спокійний характер поведінки поверхні М і розлом картується по вигинах ізоліній з відмітками -46 і -44 км. На поверхні ерозійного зрізу зона розлому характеризується широким ореолом метасоматичних змін, головним чином, інтенсивною мікроклінізацією. З розломом також зв'язані інтрузії габро-перидотитової формації Новопавлівської ділянки і габро-сієнітової - Малотерсянського масиву.
Геоелектричний розріз і результати густинного моделювання свідчать, що ОПГР має загальне (генеральне) східне падіння. Кут нахилу зміщувача з глибиною змінюється від 50-55° у верхній частині земної кори до 65-70° – в середній і 55-60° – в нижній, та 40-50° – у верхній мантії, що обумовлено зміною різних петрографічних верств порід, корового тиску, температури і швидкості деформації. Зона розлому має складну біфуркаційну будову. На кожному глибинному рівні розлом являє собою не єдину лінію зміщувача, а складається зі структур більш високих порядків. На глибинному сейсмо-електричному розрізі по ізолініях ефективного опору і сейсмічних площадках фіксуються окремі похилі відгалуження ОПГР в низах кори ЗБ і в верхній мантії в центральній частині ПГ.
Салтичанська антиформа складена переважно породами західноприазовської серії, шевченківськими та обіточненськими гранітоїдами. Ці утворення прориваються штокоподібними тілами гранітів салтичанського та анадольського комплексів, дайками діабазів і трубоподібних тіл андезитів, габроїдів; ультрабазитів і кімберліто- та лампроїтоподібних порід коларівського комплексу. У межах антиформи виділяється значний за розмірами Обіточненський гранодіоритовий масив, можливо мантійного закладення. Його овалоподібна форма добре простежується на картах ефективного опору на різних зрізах, в результатах 3D моделювання та підкреслюється дугоподібними магнітними аномаліями. На погоризонтних зрізах ρеф видно, що на різних глибинах він трансформує свою форму, це зв'язано зі зміною полів напруг і РТ-умов, які визначають оптимальні шляхи і форму його впровадження в різні поверхи земної кори.
У глибинній частині Салтичанської антиформи на границі розділу кора-мантія виділяються аномалії ізометричної форми з високими і низькими електричними опорами. Високоомна аномалія, що розташована дещо на північ від м. Бердянська, на геоелектричному розрізі простежується у вигляді мантійного стовпоподібного тіла до глибин 14-15 км. В межах цього тіла величина ефективного питомого опору на рівні мантії складає від 5000 до 5500 Ом⋅м, в нижній частині земної кори – від 6000 до 8000 Ом⋅м, в середній – до 12 000 - 13 000 Ом⋅м. Густина порід при цьому змінюються від 3.4 до 3.1 г/см3. Означене стовпоподібне тіло зв'язується, на думку автора, з полями розвитку трубкоподібних тіл лампроїтів коларівського комплексу в межах Салтичанської антиформи.
У межах Вовчанського блоку встановлено низку інтенсивніших і більших за розмірами високоомних ділянок, що простежуються на поверхні М. Найбільша з них – Великомихайлівська, яка розташована на границі Вовчанського і Гуляйпольського блоків, на піднятій до -40 км поверхні М і має інтенсивність більше 50 000 Ом⋅м. Друга – Першотравенська, залягає в прогині розділу М з мінімальною глибиною – 47 км. Значення ефективного опору в цій області перевищують 20 000 Ом⋅м. Вони розділені ступінню в розділі кора-мантія, яка має північно-східне простягання. Ці високоомні області не завжди чітко простежуються в середній і верхній корі через рідку мережу точок спостереження, яка не дозволяє встановити міграцію аномальних тіл по розрізу. На поверхні фундаменту вона фіксується дайками основного й ультраосновного складів (Самарський та Вовчанський пояси дайок). Речовинний склад мантії тут, ймовірно, „еклогітовий”, тому що розрахована густина становить 3,40-3,50 г/см3.
Згідно з сучасними поглядами західна частина ПГ є грануліт-зеленокам’яною областю (Глеваський Є.Б., 1997) і характеризується дуже неоднорідною і складною будовою. Це підтверджується і припущеннями автора про одночасність розвитку СГ і ПГ на етапі становлення зеленокам’яних структур (ЗКС), як єдиної палеогеодинамічної структури, і тільки, починаючи з неоархею, їх геологічний розвиток суттєво відрізняється. В ПГ ЗКС представлені численними накладеними невеликими (рифтогенними) структурами: Новогорівською, Чистопільською, Косивцівською, Гайчурською, Шевченківсько-Федорівською, Сорокинською, Павлівською і Зеленогайською. Особливості іх геолого-фізичної будови знайшли своє відображення й у характері гравімагнітних полів.
Розташований на сході ПГ СБ розглядається окремими дослідниками як сублужна провінція південно-східної частини УЩ. В межах СБ не фіксуються границі різких перепадів швидкостей пружних хвиль, що спостерігаються під ЗБ, де визначаються границі умовно „базальтової”, „діоритової” і „гранітної” верств. Гравімагнітні, сейсмічні і електророзвідувальні дослідження показують, що земна кора блоку складається з широкого спектру порід від кислого до ультраосновного складів. Під СБ за даними інтерпретації МТЗ на глибинах порядку 100-110 км, була виділена провідна верства, яку можна зв'язати зі слідами зони древньої „плавки”, з властивою для силікатних розплавів електропровідністю. За результатами моделювання передбачається на глибині перехід від сублужних гранітів кам’яномогильського комплексу (на заході) через сієніти до габро-сієнітів і перидотитів південнокальчицького і хлібодарівського комплексів (на сході). При цьому на сучасній поверхні фундаменту фіксуються великі „рої” дайок різного складу.
Основною структурою СБ є складнопобудована Тельманівська плутонічна кільцева структура мантійного закладення, яка обумовила підвищення теплового потоку, середньої швидкості повздовжніх хвиль, опору і переробки границі К2 в блоці. Магматичний матеріал при формуванні масивів структури проникав по субвертикальних розломах в земній корі. По мірі розвитку магматичного процесу склад його продуктів змінювався від перидотитів, піроксенітів та сублужних габро (з густиною від 3.06 до 3.34 г/см3 та уявним опором 200 кОм⋅м) до габро, габро-сієнітів, габро-монцонітів, піроксенітів хлібодарівського комплексу (σроз. = 2.90-3.08 г/см3) і сублужних гранітоїдів (σроз. = 2.60-2.68 г/см3) кам’яномогильського та кварцових сієнітів (σроз. = 2.68-2.76 г/см3) з уявним опором 10ч50 кОм⋅м хлібодарівського комплексів в верхній частині земної кори. Структура відзначається наступними геометричними параметрами: у верхній мантії її діаметр складає 10-20 км; в нижній частині земної кори – до 5-10 км, в середній – 15-25 км та 25-40 км – у верхній. Густина верхної верстви мантії під структурою складає 3,30-3,35 г/см3, що характерно для порід піроксенітового та перидотитового складів.
Результати крупномасштабного моделювання дозволяють припустити, що взаємовідносини граносієнітових інтрузій та ультраметаморфічних утворень, що їх вміщують, досить складні. Інтрузії, ймовірно, являють собою міжверствові сплюснуті (факолітоподібні) тіла. При впроваджені інтрузій породи, що їх вміщують, зминалися, утворювались складки високих порядків. Структура на півдні ускладнюється інтрузіями палеозою, а на заході прорвана субвулканічними тілами палеозою („Вербний”, „Кічиксу” і „Кирилівський”) і численними різновіковими дайками строкатого складу.
Для Покрово-Киріївського масиву характерним є наявність нефелінових сієнітів серед ультраосновних порід. Аналіз фізичних полів показує, що нефелінові сієніти просторово розташовані в зоні кільцевих мінімумів магнітних і гравітаційних полів, які співпадають у плані. Ця кільцева зона, очевидно, відбиває останню фазу становлення Покрово-Киріївського масиву. За даними моделювання глибина поширення підошви камери ультраосновних порід масиву оцінюється в 13-15 км (при густині порід 3,34-3,14 г/см3). Результати моделювання в масштабі 1: 500 000 показують наявність каналу, по якому йшов підтік ультраосновної магми по мантійному розлому.
Павлівсько-Володарський розлом встановлено вперше. Його північна частина співпадає з західним обмеженням Павлівської ЗКС (власне кажучи, остання і є частиною зони цього глибинного розлому), а південна частина встановлюється по обмеженню поширення на захід порід південнокальчицького комплексу. Він досить впевнено картується по морфології гравімагнітних полів. Розлом відокремлює триверствову кору ЗБ від одноверствової – СБ. В останньому „відсутні” сейсмічні границі, що ототожнюються з розділом М, відзначається різке занурення мантії (на 5 ч 8 км) і збільшення потужності “коро-мантійної суміші”. На геоелектричному розрізі він відокремлює низькоомний ЗБ від високоомного СБ. Раніше границя СБ проводилася по Малоянісольському розлому, але більш логічно проводити границю відмежування лужної провінції СБ саме по Павлівсько-Володарському розлому. Далі до півночі розлом переходить у систему розломів, які обмежують УЩ з північного сходу, що свідчить про значну ступінь успадкованості фанерозойських систем з докембрійськими.
Під ПГ за розрахованими значеннями густини поширенні області „еклогітової” мантії зі значеннями більше 3,40 г/см3 та супутніх їй „амфолітової” і „вебстеритової” – 3,35-3,40 г/см3. „Еклогітова” мантія широко розвинута на крайньому північному заході геоблоку, а також у її центральній і південно-західній частинах. Перший ареал поширення розташований на півночі ЗБ і має розміри: 45 км у північно-західному і 30 км у північно-східному напрямках. Друга площа розвитку „еклогітової” мантії має форму витягнутого еліпсу і розміщена в південно-західній і центральній частинах ПГ. Її простягання північно-східне, довжина – 150 км, ширина – 35-50 км. У місцях поширення речовини мантії з густиною нижче 3,30 г/см3 передбачається формування альпінотипних порід дуніт-гарцбургітової формації, які утворились за рахунок підвищених теплових потоків в період тектоно-магматичної активізації ДДЗ. Вони розвинуті в північно-східній частині геоблоку, а їх область розповсюджування має форму зрізаного овалу, що простягається в північно-західному напрямку на 70 км при максимальній ширині 25 км. Решту площі під ПГ займає „перидотитова” мантія зі значеннями розрахованої густини 3,30-3,35 г/см3. Невеликі масиви габро, габро-сієнітів і габро-перидотитів (за даними МТЗ), мають спорадичне поширення по всій площі досліджень.
При цьому відзначається особливість – всі найбільші прояви лужних порід (Октябрський, Чернігівський, Малотерсянський масиви), а також порід сублужного Південнокальчицького комплексу і лампроїтові трубки Мрія, Конка тощо, приурочені до площ розвитку „амфолітової” і „вебстеритової” мантії. А це дозволяє зробити висновок, що пошуки алмазоносних тіл кімберлітів і лампроїтів необхідно проводити на площах розвитку „еклогітової” і супутньої їй мантії „амфолітового” і „піроксенітового” складів.
З сублужними і лужними породами пов’язані родовища та рудопрояви кольорових металів, флюориту, апатиту та ін. З масивами гранітної лужної формації – флюориту, олова, літію, ніобію, цезію, вісмуту, молібдену, вольфраму і т.п.
За матеріалами сейсморозвідки ГСЗ, електророзвідки МТЗ і 3D петрогустинних моделей верхня мантія ПГ розбита системою розломів різноманітних напрямків і кутів падіння. Положення у верхній мантії Оріхівсько-Павлоградської, Південнодонбаської, Павлівсько-Володарської, Кальміуської, Сорокинської, Грузько-Єланчицької зон розломів в більшості випадків відмінне від закартованих на докембрійської поверхні.
| 
