|
НАЦІОНАЛЬНА АКАДЕМІЯ НАУК УКРАЇНИ
ІНСТИТУТ ГЕОХІМІЇ, МІНЕРАЛОГІЇ ТА РУДОУТВОРЕННЯ
Митрохин Олександр Валерійович
УДК 552.321.5.(477)
ПЕТРОЛОГІЯ ГАБРО-АНОРТОЗИТОВИХ МАСИВІВ
КОРОСТЕНСЬКОГО ПЛУТОНУ
Спеціальність 04.00.08 - петрологія
АВТОРЕФЕРАТ
дисертації на здобуття наукового ступеня
кандидата геологічних наук
Київ - 2001Дисертацією є рукопис
Робота виконана на кафедрі мінералогії, геохімії та петрографії геологічного факультету Київського національного університету імені Тараса Шевченка
Науковий керівник:
доктор геолого-мінералогічних наук, професор
Молявко Вадим Григорович (Геологічний факультет Київського національного
університета ім.Тараса Шевченка, зав. кафедрою мінералогії, геохімії та петрографії)
Офіційні опоненти:
-доктор геолого-мінералогічних наук, професор
Щербаков Ігор Борисович (Інститут геохімії, мінералогії та рудоутворення НАН України,
головний науковий співробітник відділу петрології);
-доктор геолого-мінералогічних наук
Бухарєв Володимир Павлович (Інститут геохімії навколишнього середовища НАН України,
зав. відділом екологічної геології)
Провідна установа:
Донецький національний технічний університет, м.Донецьк.
Захист відбудеться "14" листопада 2001 р. о 10.00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д.26.203.01 при Інституті геохімії, мінералогії та рудоутворення НАН України за адресою: 03680, м.Київ, пр.Паладіна, 34.
З дисертацією можна ознайомитись у науковій бібліотеці Інституту геохімії, мінералогії та рудоутворення НАН України (03680, Київ-142, пр.Паладіна, 34).
Автореферат розісланий "10"жовтня 2001 р.
Вчений секретар спеціалізованої вченої ради
кандидат геол.-мін. наук Томурко Л.Л.
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Актуальність теми. Основні породи анортозит-рапаківігранітної формації є одним з найбільш значних проявів базитового магматизму кратонної стадії розвитку земної кори. Тому вивчення субплатформених анортозитових комплексів має вирішальне значення при розгляді питань, пов'язаних з еволюцією магматизму, геодинамічними умовами та металогенією областей стабілізації древніх платформ, а також питань петрогенезису основних порід взагалі та автономних анортозитів зокрема. Коростенський плутон, що розташований в північно-західній частині Українського щита, відомий геологам ще з середини XIX сторіччя. Довгий час він був своєрідним еталоном при вивченні анортозит-рапаківігранітних комплексів Східно-Європейської платформи. Численні дослідження, що проводилися багатьма відомими вченими, дозволили зібрати унікальний петрографічний матеріал стосовно утворень Коростенського плутону. При цьому, у зв'язку з потенційною пегматитоносністю, краще вивченими виявилися кислі породи плутону. Натомість, вивченість основних порід, з якими пов'язані родовища титану та фосфору, на сучасному рівні лишилася недостатньою. До останнього часу не створена єдина узагальнююча модель становлення габро-анорозитових масивів плутону, яка б враховувала їх геологічну будову, вікові співвідношення, речовинний склад та петрографічні особливості порід, чим сприяла б виявленню найбільш ефективних критеріїв їх рудоносності. Проведені нами детальні геолого-петрографічні дослідження суттєво розширили уявлення про основний магматизм цього регіону і дозволили на новому рівні підійти до вирішення цих проблем.
Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослідження виконувалися в межах НДР за плановою темою кафедри мінералогії, геохімії та петрографії геологічного факультету Київського національного університету "Еволюція магматичних та метасоматичних рудогенеруючих систем на етапі стабілізації Українського щита" (1997-2000 рр. N ДР 019U003107). Автор є одним з виконавцев тематичного звіту.
Мета і задачі дослідження. Метою роботи було створення узагальнюючої петрологічної моделі становлення габро-анортозитових масивів Коростенського плутону на підставі виявлення особливостей геологічної будови, еволюції речовинного складу та визначення умов формування. В процесі роботи вирішувалися наступні завдання: 1) Вивчення геологічної будови габро-анортозитових масивів та вікових співвідношень порід; 2) Виявлення просторово-часових закономірностей еволюції мінерального та хімічного складу порід; 3) Визначення фізико-хімічних умов формування базитів Коростенського плутону.
Об'єкт дослідження - габро-анортозитові масиви Коростенського плутону.
Предмет дослідження - петрогенезис габро-анортозитових масивів.
Фактичний матеріал та методи досліджень. Основу дисертаційної роботи складають результати польових геологічних, мінералого-петрографічних та геохімічних досліджень, проведених автором у 1996-2000 рр під час перебування в аспірантурі. Автором особисто вивчено біля 120 нових штучних та природних відслонень в межах Володарськ-Волинського, Чоповицького, Федорівського та Пугачівського масивів; описано понад 500 прозорих шліфів з визначенням кристалооптичних констант мінералів на федорівському столику; проаналізовано рентгенспектральним-флюорисцентним методом біля 300 проб порід та мінералів на головні, рідкісні та розсіяні компоненти. Основний об'єм аналітичних робіт виконано в лабораторії рентгенівських методів геологічного факультету Київського університету. Автором також проаналізовано та узагальнено кам'яний та аналітичний матеріал, люб'язно наданий Зінченко О.В., Павловим Г.Г., Скобелевим В.М., а також враховані фондові матеріали по останнім геологічним з'йомкам 1:200000, 1:50000, проведеним Житомірською ГРЕ на площі Коростенського плутону у 1968-83рр. У процесі роботи використано більше 1000 хімічних та біля 500 спектральних аналізів порід та мінералів за літературними та фондовими даними.
Основні положення, що захищаються:
1. Габро-анортозитові масиви Коростенського плутону є поліфазними інтрузіями, в будові яких приймають участь різновікові асоціації основних порід. В межах Володарськ-Волинського, Чоповицького, Федорівського та Пугачівського масивів розрізняються п'ять вікових серій базитів: рання анортозитова, головна анортозитова, рання габроїдна, пізня габроїдна, а також дайкова, що частково розвинута поза межами масивів.
2. Еволюція основного магматизму Коростенського плутону мала чітко спрямований характер. Варіації мінерального та хімічного складу порід, а також складу породоутворюючих мінералів в межах кожної окремої серії відповідають процесам становлення окремих магматичних камер. Закономірна зміна речовинного складу порід з накопиченням Ti, Fe, Mn, K, P, V, Sc, Ba, La, Ce, Zr, Y та втратою Mg, Cr, Ni, Sr, при переході від ранньої анортозитової до головної анортозитової серії і, далі, до високоглиноземистих відмін дайковоїї серії віддзеркалює еволюцію вихідних розплавів в глибинному осередку.
3. Вихідні магми базитової асоціації Коростенського плутону за складом відповідали сублужним високоглиноземистим лейкобазальтам, які підлягали процесам фракціонування у кількох проміжних камерах з послідовним відокремленням рідких фракціонатів помірноглиноземистого сублужнобазальтового складу.
Наукова новизна одержаних результатів: 1) Вперше в межах Коростенського плутону виділено різновікові серії основних порід, визначено їх об'єм, поширеність, індикаторні особливості. 2) На підставі комплексних геологічних, мінералого-петрографічних, петрохімічних та геохімічних досліджень доведена поліфазність становлення крупних габро-анортозитових масивів Коростенського плутону. 3) На прикладі виділених серій виявлено еволюцію мінерального та хімічного складу порід у ході становлення глибинного магматичного осередка, а також в межах окремих магматичних камер. 4) Визначено імовірний склад вихідних розплавів, математично змодельовано можливий тренд камерної диференціації та доведено його тотожність природньому. 5) Вперше запропоновано механізм багатокамерного становлення базитового магматизму на кількох глибинних рівнях.
Достовірність отриманих результатів забезпечується повним узгодженням отриманих геологічних, мінералого-петрографічних, петро-геохімічних даних з матеріалами математичного моделювання та експериментальної петрології.
Практичне значення отриманих результатів. Виявлені особливості геологічної будови, речовинного складу та умов становлення габро-анортозитових масивів Коростенського плутону можуть бути використані для вирішення задач розчленування та кореляції основних порід анортозит-рапаківігранітної формації Українського щита та інших регіонів при крупномасштабних геологічних дослідженнях, а також при розробці об'єктивних геологічних та мінералого-петрографічних критеріїв прогнозу та пошуку магматогенних родовищ титану та фосфору.
Особистий внесок здобувача. Окремі публікації за темою дисертації надруковано у співавторстві з Зінченко О.В. та Молявко В.Г. При цьому виокремлення вікових серій, їх петрографічна та петро-геохімічна характеристика, а також висновки зроблені особисто автором дисертації.
Апробація результатів дисертації. Основні результати проведених досліджень доповідалися на чотирьох наукових конференціях професорсько-викладацького складу геологічного факультету Київського університету "Актуальні проблеми геології України" (Київ, 1997-2000 рр), а також на IV Всеукраїнській міжвідомчій нараді "Геологія і магматизм докембрію Українського щита" (Київ, 2000 р).
Публікації. За матеріалами дисертації опубліковано 9 наукових робіт.
Структура дисертації. Дисертація складається з вступу, п'яти розділів та висновків, які викладені на 169 сторінках друкованого тексту. Вона містить 15 малюнків, 4 таблиці, 10 додатків та перелік літератури, що складається з 194 назв.
Дисертаційну роботу виконано під науковим керівництвом доктора геолого-мінералогічних наук професора В.Г.Молявко, світлій пам`яті якого автор віддає останню шану. Автор щиро вдячний за вагомі консультації та практичну допомогу О.В.Зінченку, Г.Г.Павлову, Ю.Л.Гасанову, В.М.Скобелєву, А.В.Виршило, Л.В.Шумлянському, В.С.Загородньому, О.В.Андреєву, О.В.Білан.
КОРОТКИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
Розділ 1
Сучасний стан "анортозитової проблеми", актуальність та перспективи її вирішення
в межах Коростенського плутону
У розділі узагальнено сучасні уявлення стосовно петрології автономних анортозитових комплексів субплатформенного типу і, зокрема, дані по петрогенезису та металогенії габро-анортозитових масивів Коростенського плутону. На прикладі відомих анортозит-рапаківігранітних комплексів проілюстровано, що сучасні моделі їх становлення спираються головним чином на аналітичний (петро-геохімічний) матеріал та експериментальні дані, але при цьому оперують неповними, або навіть помилковими уявленнями стосовно вікових та генетичних співвідношень досліджуваних порід. В межах Коростенського плутону геологічні співвідношення базитів є дискусійними. Більшість існуючих петрогенетичних моделей становлення габро-анортозитових масивів коростенського комплексу має приблизний та гіпотетичний характер, як правило, не підтримується відповідними петрографічними та петро-геохімічними дослідженнями і не враховує даних експериментальної петрології. Як результат, відсутність корректних петрологічних моделей, обумовлює неоднозначність рішення питань металогенії та рудоутворення в межах плутонів анортозит-рапаківігранітної формації.
Розділ 2
Геологічна будова та етапність становлення габро-анортозитових масивів
Коростенського плутону
У розділі розглянуто сучасні уявлення про геологічну будову Коростенського плутону, згідно яким плутон являє багатофазний субплатформений інтрузив, складений породами анортозит-рапаківігранітної формації, вкорінення яких мало місце у середньому протерозої 1737-1800 млн.р.т.н (Соболев, 1947; Полканов, 1948; Бухарев, 1992; Верхогляд, 1995). Габро-анортозитові масиви займають біля 20-25% від площі плутону, та являють переважно пологозалягаючі пластиноподібні інтрузивні тіла, що складені анортозитами, габро-анортозитами, габроїдами та ультрабазитами. До останнього часу вважалося, що габро-анортозити та габроїди в межах масивів вкорінювалися у дві субфази (Полканов, 1948; Бухарев, 1973). Проведені автором дисертації дослідження умов та форм залягання, а також контактових співвідношень основних порід в межах Володарськ-Волинського, Чоповицького, Федорівського та Пугачівського масивів показали, що і габро-анортозити і габроїди вкорінювалися неодноразово. При цьому, кожному з етапів вкорінення відповідала певна асоціація порід - серія (Митрохин, 1999, 2000). За даними автора, крупні габро-анортозитові масиви Коростенського плутону є поліфазними тілами, в межах яких розвинуті мінімум п'ять вікових серій основних порід: рання анортозитова, головна анортозитова, рання габроїдна, пізня габроїдна та дайкова (Митрохин, 2000; Зінченко та ін.,2000).
Найбільш древні утворення Коростенського плутону представлено бронзитовими анортозитами, норит-анортозитами та лейконоритами ранньої анортозитової серії. Породи серії залягають у вигляді ксенолітів різного розміру серед анортозитів, габро-анортозитів та габроїдів більш пізніх фаз вкорінення, а також серед різних типів коростенських гранітів та дайкових порід основного та середньго складу (Митрохин, 2000). Ізотопний вік ксенолітів "древніх" анортозитів становить 1800-1784 млн.р. (Верхогляд, 1995). В районі сс.Пугачівка та Васьковичі для утворень ранньої анортозитової серії припускається первинне залягання (Митрохин, 2000). На даний час породи серії вивчено автором в межах Чоповицького, Федорівського та Пугачівського масивів, тобто вони досить широко розповсюджені по площі Коростенського плутону. Наявність ксенолітів високомагнезіальних тремолітизованих анортозитів у дайкових породах основного складу, що проривають коростенські граніти, дозволяє припускати поширеність порід ранньої анортозитової серії і на глибині. Але на сучасному рівні ерозійного зрізу частка їх серед основних порід незначна.
Найбільш розповсюджені серед основних порід Коростенського плутону утворення головної анортозитової серії. Остання включає переважно лейкократові відміни основних порід від анортозиту та габро-анортозиту до лейкогабро-нориту, що складають основний об'єм більшості габро-анортозитових масивів. Породи серії містять ксеноліти анортозитів та норит-анортозитів ранньої анортозитової серії, але самі прориваються більш пізніми інтрузіями габроїдів, а також гранітоїдами коростенського комплексу (Митрохин, 2000). Ізотопний вік олівінвміщуючих габро-анортозитів Володарськ-Волинського масиву, що відносяться автором до головної серії, за даними Верхогляда В.М.(1995), становить 1758-1760 млн.р.
Рання габроїдна серія представлена габро-норитами та лейкогабро-норитами сліпчицького типу, що поширені переважно у південній частині Володарськ-Волинського масиву. У Сліпчицькому кар'єрі ці породи містять ксеноліти темних анортозитів головної серії, але, в свою чергу, інтрудуються дайкою олівінових мікрогабро, що за складом і структурно-текстурними особливостями відповідає пізній габроїдній серії (Митрохин, 2000). Різкий контакт сліпчицьких габро-норитів з олівіновим габро встановлено автором також в районі с.Осники.
Пізня габроїдна серія включає числені відміни габроїдів від лейко- та мезократових до меланократових та ультрамафітів, які у вигляді сингенетичних прошарків входять до складу дайко-, штоко- та пластоподібних тіл, що проривають утворення переважно головної серії (Митрохин, 2000). В багатьох місцях для цих тіл за геологічними даними встановлюється догранітний вік. Ізотопний вік олівінвміщуючих габро-норитів Букинського тіла в межах Володарськ-Волинського масиву, що становить 1759±3.2 млн.р. (Верхогляд, 1995), є близьким до габро-анортозитів головної серії. Інтрузії пізньої габроїдної серії відомі в межах всіх крупних габро-анортозитових масивів, але особливо поширені у Володарськ-Волинському масиві, де раніше розглядалися у якості або "крайового комплексу" (Полканов, 1948), або самостійної субфази (Бухарев, 1992). Для інтрузивних тіл серії властивою є магматична розшарованість. За геологічним положенням та структурно-текстурними особливостями, автором розрізняються недиференційовані утворення крайової (ендоконтактової) фації, а також породи центральних, звичайно розшарованих частин габроїдних тіл.
Таким чином, інтрузії гранітоїдів коростенського комплексу передувало вкорінення мінімум чотирьох базитових серій. Завершують становлення базитового магматизму утворення постгранітної дайкової серії (Зінченко та Митрохин, 2000). Гіпабісальні та субвулканічні породи основного та середнього складу, репрезентовані сублужними лейкогабро-долеритами, трахідолеритами, трахібазальтами, трахіандезибазальтами та трахідолеритовими порфіритами утворюють числені дайки в полі розвитку гранітоїдів коростенського комплексу, в габро-анортозитових масивах, внутрішніх блоках складчастого фундаменту (Ушомірському та Бехінському), а також гнейсо-мігматитах найближчого оточення Коростенського плутону.
Розділ 3
Мінералого-петрографічна характеристика вікових серій базитів
Коростенського плутону
На підставі проведених автором мінералого-петрографічних досліджень у розділі обгрунтовано індикаторні особливості виділених вікових серій та простежена еволюція мінерального складу базитів Коростенського плутону.
Рання анортозитова серія представлена крупно-гігантозернистими світло-сірими до білих відмінами анортозитових порід (васьковицький тип), серед яких, за мінеральним складом, розрізняються: анхімономінеральні анортозити з вмістом мафічних мінералів менше 10%, норит-анортозити з 10-25% та лейконорити з 25-35% мафічних мінералів, а також амфіболітизовані та хлоритизовані відміни. У відслоненнях крупно-гігантозернисті адкумулативні анортозити звичайно чергуються з підлеглими ділянками крупнозернистих гіпідіоморфнозернистих норит-анортозитів та лейконоритів, кількість яких за об'ємом не перевищує 10-15%. В районі сс.Межирічка та Ігнатпіль в породах серії зустрінуто тіла недиференційованих середньозернистих лейконоритів з аллотріоморфнозернистою структурою. Головні породоутворюючі мінерали порід серії - плагіоклаз (An42-57), високоглиноземистий ортопіроксен з залізистістю f=22-46% (f=100*Fe/Fe+Mg) та вмістом Al2O3=2.3-4.9%; вторинні - актиноліт, хлорит, флогопіт, карбонат, кварц, серицит. Характерним є незвичайно малий вміст, аж до відсутності, акцесорного апатиту та Fe-Ti окиснорудних мінералів.
Головна анортозитова серія включає переважно темно-сірі, сірі, зеленувато-сірі відміни анортозитових порід з іризацією чи без неї (головінський та кропив'янський типи), але зустрічаються й світлі попелясто-сірі різновиди. Внаслідок вторинних змін виникають висвітлені сірі (фарфоровидні), зеленуваті, жовтувато-зеленуваті, плямисто-забарвлені відміни, які візуально дуже схожі на змінені анортозити ранньої анортозитової серії. Серед порід головної анортозитової серії, за мінеральним складом та структурою, виділяються кілька відмін, що пов'язані поступовими переходами та являють єдиний ряд. Подібно до ранньої анортозитової серії, за кольоровим індексом, розрізняються анхімономінеральні анортозити, що містять менше 10% мафічних мінералів, габро-анортозити з 10-25% та лейкогабро-норити з 25-35% мафічних мінералів. Найбільш розповсюдженими є крупно-гігантозернисті відміни габро-анортозитів та лейкогабро-норитів з гіпідіоморфнозернистою мезокумулативною, місцями габро-офітовою ортокумулативною структурами. Менш поширені анхімономінеральні анортозити, а також специфічні недиференційовані середньозернисті габро-анортозити та лейкогабро-норити, що утворюють тіла неправильної, іноді лінзо- та пластоподібної форми, з поступовими переходами у крупнозернисті габро-анортозити. Головні породоутворюючі мінерали порід серії - плагіоклаз (An46-62), низькоглиноземистий інвертований піжоніт (f=44-54%, Al2O3=0.5-0.7%), авгіт (Wo32-41 En32-41Fs23-28, f=38-46%); другорядні та акцесорні - олівін (f=38-46%), калішпат, ільменіт, титаномагнетит, апатит; вторинні - біотит, рогова обманка, актиноліт, ідингсит, кварц, серицит, хлорит, епідот, карбонати.
Рання габроїдна серія представлена сірими середньозернистими, іноді порфіровидними габро-норитами з трахітоїдною текстурою та габро-офітовою ортокумулативною структурою (сліпчицький тип). За мінеральним складом серед порід ранньої габроїдної серії виділяються лейкогабро-норити, що містять менше 35% кольорових та рудних мінералів та габро-норити з 35-55% мафічних мінералів. Головні породоутворюючі мінерали - плагіоклаз (An43-56), інвертований піжоніт (f=45-55%), авгіт (Wo30-32En57-58Fs11-12, f=16-17%); у незначних кількостях присутні калішпат, біотит, кварц, апатит, рудний. Петрографічно габро-норити ранньої серії відрізняються від більш пізніх габроїдів більш лейкократовим складом з витриманим двопіроксен-плагіоклазовим парагенезисом, а також низьким вмістом Fe-Ti окиснорудних мінералів та акцесорного апатиту.
Пізня габроїдна серія. В межах окремих габроїдних тіл, що відносяться до пізньої габроїдної серії, розрізняються недиференційовані ендоконтактові відміни крайової фації, а також розшаровані відміни центральних частин тіл. Ендоконтактові відміни представлені дрібно-тонкозернистими, часто порфіровидними мікрогабро-норитами (габро-долеритами) з габровою та габро-офітовою структурами. Для крайової фації габроїдних тіл властиві ділянки смугастої та такситової будови, де середньозернисті "глибинні" відміни основних порід чергуються з дрібно-тонкозернистими часто порфіровидними відмінами. Характерні вкрай невитириманий склад та структури порід, поява автолітів та автобрекчій, насиченість ксенолітами вміщуючих порід з виникненням еруптивних брекчій та гібридних відмін.
Центральні частини габроїдних тіл, звичайно представлені кількома петрографічними відмінами, що пов'язані поступовими переходами і різняться за вмістом та кількісними співвідношеннями кольорових мінералів. Найбільш поширеними є мезократові відміни олівінових габро-норитів та олівінових габро з дрібно-середньозернистою габровою мезо- та ортокумулативною структурами. Головні породоутворюючі мінерали мезократових габроїдів - плагіоклаз (An34-57), авгіт (Wo34-44En29-37Fs22-37, f=39-56%), інвертований піжоніт (f=56-64%), олівін (f=47-77%). Характерними є високий вміст Fe-Ti окиснорудних мінералів та апатиту, а також постійна присутність калішпату та біотиту.
Меланократові габроїди та ультрамафіти серед порід пізньої габроїдної серії поширені значно менше. Звичайно вони залягають у вигляді сингенетичних прошарків серед мезократових олівінових габро та троктолітів. За мінеральним складом окремі прошарки відповідають перидотитам, піроксенітам, олівіновим мелагабро та мелатроктолітам. Головні породоутворюючі мінерали меланократових габроїдів та ультрамафічних порід - олівін (f=32-74%), авгіт (Wo40-48En26-37Fs23-25, f=38-49%) ільменіт та титаномагнетит; другорядні та акцесорні - плагіоклаз (An35-45), біотит, калішпат, апатит. Серед вторинних поширені амфіболи, хлорит, тальк, серпентин, ідингсит, карбонати, епідот.
Дайкова серія. За структурними особливостями та речовинним складом серед порід постгранітної дайкової серії контрасно розрізняються сублужні високоглиноземисті відміни основного складу, що представлені лейкогабро-долеритами Звіздаль-Заліської, Скуратинської, Білокоровицької та Замисловицької дайок, а також сублужні помірноглиноземисті відміни основного та середнього складу репрезентовані дайками трахідолеритів, трахібазальтів, трахіандезибазальтів та трахідолеритових порфіритів.
Сублужні високоглиноземисті лейкогабро-долерити характеризуються середньо-крупнозернистою офітовою структурою. Головні породоутворюючі мінерали представлено плагіоклазом (An43-60) та авгітом; другорядні та акцесорні - олівіном (f=57-60%), калішпатом, апатитом та рудними; вторинні - кварцом, хлоритом, серицитом, карбонатом, епідотом, серпентином, актинолітом.
Сублужні помірноглиноземисті відміни дайкових порід, репрезентовані трахідолеритами, трахібазальтами, трахіандезибазальтами, звичайно характеризуються порфіровою (мікропорфіровою) структурою з дрібно-тонкозернистою офітовою або неповнокристалічною інтерсертальною та гіалопелітовою загальною масою. Порфірові вкрапленики представлені плагіоклазом (An47-62). Загальна маса - плагіклазом (An25-50), авгітом (f=41-72%), калішпатом, рудними мінералами, апатитом, та склом. Вторинними мінералами палеотипних відмін є кварц, серицит, епідот, карбонати, хлорит, актиноліт, біотит.
Таким чином в межах виділених серій простежується певна еволюція мінерального складу порід (Митрохин, 2000). При переході від анортозитів - лейконоритів ранньої анортозитової серії до анортозитів - лейкогабро-норитів головної серії і, далі - до лейкогабро-долеритів дайкової серії спостерігається зміна мінеральних парагенезисів: Pl42-57+Opx22-46 на Pl46-62+Pg44-54+Aug38-46 ± Ol43-59±Fsp та Pl43-60+Aug+Fsp±Ol57-60 (цифри під символами відповідають основності плагіоклазу та залізистості кольорових мінералів), що супроводжується зростанням частки Fe-Ti окиснорудних мінералів та акцесорного апатиту. Перехід від габро-норитів ранньої габроїдної до олівінових габроїдів пізньої габроїдної і, далі, до трахібазальтів дайкової серії супроводжується зміною парагенезисів: Pl43-56+Pg45-55+Aug16-17 на Pl28-60+Aug38-56+Ol32-77±Pg56-64±Fsp та Pl25-62+Aug41-72+Fsp, з різким зростанням вмісту Fe-Ti окиснорудних мінералів та апатиту у бік пізньої габроїдної серії. Головна анортозитова та пізня габроїдна серії характеризуються успадкованим мінеральним складом та складом головних породоутворюючих мінералів, що дозволяє розглядати їх як кристалічний залишок (головна серія) та комплементарний продукт камерної диференціації залишкової рідкої фракції (пізня габроїдна серія).
Розділ 4
Особливості хімічного складу базитів Коростенського плутону
Отримані автором дані про етапність становлення крупних габро-анортозитових масивів Коростенського плутону дозволили вивчити хімічний склад основних порід плутону на рівні окремих вікових серій. Встановлено, що еволюція мінерального складу базитів Коростенського плутону супроводжується закономірною зміною хімічного складу порід (Митрохин, 2000).
Рання анортозитова, головна анортозитова, а також високоглиноземисті відміни дайкової серії утворюють послідовний ряд сублужних високоглиноземистих лейкократових порід переважно основного складу. В кожній з серій зростання основності супроводжується падінням вмісту Al2O3, CaO, Na2O, та, навпаки, зростанням TiO2, FeO, MgO і, частково, К2O. Співвідношення FeO:MgO, TiO2:FeO, TiO2:MgO при цьому суттєво не змінюються, що відповідає "анортозитовій" схемі камерної диференціації з раннім відокремленням плагіоклазу. Автором зроблено висновок, що, з врахуванням "анортозитової" схеми диференціації в межах кожної з серій, накопичення Ti, Fe, K, P, Mn, V, Sc, Ba, La, Ce, Zr, Y з підвищенням залізистості, ступеню окисленості та титанистості та падінням концентрацій Mg, Cr, Ni, Sr при переході від анортозитів - лейконоритів ранньої анортозитової серії до анортозитів - лейкогаброноритів головної анортозитової серії і, далі - до лейкократових габро-долеритів дайкової серії, пов'язані з процесами глибинної (очагової) еволюції вихідних сублужних високоглиноземистих базальтових магм.
Рання габроїдна серія, пізня габроїдна та помірноглиноземисті відміни дайкової серії утворюють послідовний еволюційний ряд сублужних, звичайно помірноглиноземистих порід переважно основного складу. В кожній з серій зростання основності порід супроводжується зниженням вмісту Al2O3, Na2O, K2O та збільшенням TiO2, FeO, MgO, Р2O5. Вміст СаO сталий в лейко- та мезократових відмінах, але зростає в мелагабро пізньої габроїдної серії. Характерна залежність FeO:MgO, TiO2:FeO, TiO2:MgO від основності порід, що, на відміну від анортозитових серій, відповідає процесам камерної диференціації, в яких, поруч з фракціонуванням плагіоклазу, значну роль грало фракціонування мафічних (олівін, клинопіроксен) та Fe-Ti окиснорудних мінералів.
Звертає увагу певна спадкоємність петрохімічних характеристик головної анортозитової та пізньої габроїдної серій. На діаграмах встановлюється перекриття серій в області помірно-лейкократових порід (лейкогабро-норитів) з появою проміжних відмін. Вміст багатьох компонентів закономірно змінюється при переході від анортозитів та габро-анотрозитів до габроїдів та ультрабазитів. В цьому ж напрямку характерним є поступове зростання меланократовості та залізистості, при падінні глиноземистості, вапнистості та лужності. Ці особливості підтверджують висновок про комплементарність вказаних серій.
В ряду помірноглиноземистих порід перехід від габроноритів ранньої габроїдної серії до олівінових габроїдів пізньої габроїдної супроводжується зростанням вмісту Ti, Fe, K, P при підвищенні залізистості та титанистості і, навпаки, падіння концентрацій Mg. У трахібазальтах - трахідолеритах дайкової серії, порівняно з відповідними за основністю відмінами пізньої габроїдної серії, різко зростає сумарна залізистість, але зменшується титанистість та основність плагіоклазу. Зважаючи на комплементарність складу окремих високоглиноземистих та помірноглиноземистих серій, зроблено висновок, що сублужні базальтові розплави, які є вихідними для ранньої габроїдної, пізньої габроїдної та дайкової серії, утворилися в ході диференціації первинних високоглиноземистих базальтових розплавів у проміжних камерах.
Розділ 5
Петрогенезис та геодинамічні умови становлення габро-анортозитових масивів Коростенського плутону
У розділі розглянуті питання складу, походження та умов кристалізації вихідних магм базитової асоціації Коростенського плутону та висунуто модель послідовного багатокамерного становлення базитового магматизму на кількох глибинних рівнях.
На підставі вивчення валового складу габро-анортозитових масивів, а також недиференційованих відмін виокремлених серій базитів, визначено вірогідний склад вихідних магм базитів Коростенського плутону та зроблено висновок, що первинні розплави за складом відповідали сублужним високоглиноземистим лейкобазальтам. Узагальнення існуючих даних по петрології автономних анортозитових комплексів дало можливість припускати мантійне походження первинних лейкобазальтів при певній ступіні контамінованості коровою речовиною.
На підставі вивчення структурно-текстурних особливостей та речовинного складу порід, а також геотермо-барометрії породоутворюючих мінералів, зроблено висновок, що анортозитові серії є безпосередніми похідними первинних сублужних високоглиноземистих лейкобазальтів, що кристалізувалися у полібаричних умовах (Р=5-14 кБар, Т=760-1350о) з суттєвоплагіоклазовою ліквідусною асоціацією. Первинні лейкобазальти підлягали процесам фракціонування у кількох проміжних камерах з послідовним відокремленням рідких фракціонатів помірноглиноземистого сублужнобазальтового складу. Габроїдні серії є похідними сублужних помірноглиноземистих базальтових розплавів. Останні утворилися за рахунок масової кристалізації ліквідусного плагіоклазу з первинних високоглиноземистих розплавів під час вкорінення. Відокремлення залишкових сублужнобазальтових розплавів від суттєвоплагіоклазових кумулатів мали місце у проміжних камерах, що надбудовували одна одну у земній корі на глибинах, відповідних 15-42 км. Використання існуючих узагальнених ліквідусних діаграм базитових систем дало змогу математично змоделювати хід кристалізації вихідного розплаву Володарськ-Волинського масиву під тиском 5 кБар, та довести його тотожність природному. В роботі показано, що при умовній закристалізації вихідного розплаву на 40-45% рідка фракція добре співпадає зі складом вірогідних розплавів пізньої габроїдної серії. При умовному фракціонуванні 30% рідкої фракції, залишок відповідає валовому складу головної серії Володарськ-Волинського масиву.
Аналіз вікової та структурної приуроченості плутонів анортозит-рапаківігранітної формації до областей стабілізації фундамента древніх платформ, а також узагальнення отриманих автором новітніх матеріалів по петрології габро-анортозитових масивів Коростенського плутону дозволяють припускати, що становленню базитового магматизму в межах плутону відповідали геодинамічні умови крайового вулкано-плутонічного поясу в периферійній активізованій частині "молодої" докембрійської платформи.
ВИСНОВКИ
Основні висновки, що витікають з викладеного матеріалу, зводяться до наступного.
1. Габро-анортозитові масиви Коростенського плутону є поліфазними інтрузіями, в будові яких приймають участь різновікові асоціації основних порід. В межах Володарськ-Волинського, Чоповицького, Федорівського та Пугачівського масивів розрізняються п'ять вікових серій базитів: рання анортозитова, головна анортозитова, рання габроїдна, пізня габроїдна, а також дайкова, що частково розвинута поза межами масивів. Наведені в роботі індикаторні особливості вікових серій базитів дають основу для детального розчленування габро-анортозитових масивів Коростенського плутону з виокремленням інтрузивних фаз та субфаз. У ході регіональних досліджень рекомендується серіям високоглиноземистого ряду - ранній анортозитовій, головній анортозитовій та лейкогабро-долеритам дайкової, що за часом вкорінення найбільш відірвані одна від одної, - надавати ранг інтрузивних фаз в межах окремих габро-анортозитових масивів. З іншого боку, габроїдним серіям належить надавати статус субфаз, комплементарних певним фазам. Так, пізня габроїдна серія є субфазою по відношенню до головної серії. Поліфазний характер базитового магматизму, напевно, властивий для більшості анортозит-рапаківігранітних комплексів, що потрібно враховувати при розробці сучасних стратиграфічних схем. Так, у випадку коростенського комплекса, базитові інтрузії не можуть виступати у якості єдиного вікового репера. Наприклад, вік топільнянської серії та пугачівської товщі, згідно існуючої стратиграфічної схеми, визначається як більш древній по відношенню до головної серії базитів коростенського комплексу. Співвідношення ранньої анортозитової серії зі згаданими середньопротерозойськими платформенними відкладами на даний момент не з’ясовані.
2. Еволюція основного магматизму Коростенського плутону мала чітко спрямований характер. Варіації мінерального та хімічного складу порід, а також складу породоутворюючих мінералів в межах кожної окремої серії відповідають процесам становлення окремих магматичних камер. Закономірна зміна речовинного складу порід з накопиченням Ti, Fe, Mn, K, P, V, Sc, Ba, La, Ce, Zr, Y та втратою Mg, Cr, Ni, Sr, при переході від ранньої анортозитової до головної анортозитової серії і, далі, до високоглиноземистих відмін дайковоїї серії віддзеркалює еволюцію вихідних розплавів в глибинному осередку. Виявлені особливості еволюції речовинного складу базитів Коростенського плутону дозволяють прогнозувати зв’язок магматичних Ti-P родовищ з найбільш пізніми проявами базитового магматизму - пізньою габроїдною та дайковою серіями. Для утворень ранньої анортозитової серії можливо припускати металогенічну спеціалізацію на Ni та Cr.
3. Вихідні магми базитової асоціації Коростенського плутону за складом відповідали сублужним високоглиноземистим лейкобазальтам, які підлягали процесам фракціонування у кількох проміжних камерах з послідовним відокремленням рідких фракціонатів помірноглиноземистого сублужнобазальтового складу. Відокремлення залишкових сублужнобазальтових розплавів від суттєвоплагіоклазових кумулатів мали місце у магматичних камерах, що надбудовували одна одну у земній корі на глибинах, відповідних 15-42 км. Становленню базитового магматизму Коростенського плутону відповідали геодинамічні умови крайового вулкано-плутонічного поясу в периферійній активізованій частині "молодої" докембрійської платформи.
ПУБЛІКАЦІЇ:
1. Митрохин О.В. До природи смугастих текстур в базитах Коростенського плутону // Вісн. Київ. ун-ту. Геологія. -К., 1998. -Вип.15. -С.37-39.
2. Митрохин О.В. До питання про склад та вікові співвідношення відмін анортозитових порід Волині // Вісн. Київ. ун-ту. Геологія. -1998. -Вип.15. -С.39-41.
3. Митрохин О.В. Вікові співвідношення основних порід Коростенського плутону // Вісн. Київ. ун-ту. Геологія. -2000. -Вип.16. -С.15-20.
4. Зінченко О.В., Митрохин О.В., Молявко В.Г. Нові дані про етапність формування основних порід Коростенського плутону // Докл. НАН України. - 2000. –N4. –C.128-130.
5. Митрохин О.В. Про петрографічне значення базитових ксенолітів в основних породах Коростенського плутону // Зб. мат. наук. конференції. -К., 1997. –С.55-56.
6. Митрохин О.В. Вікові співвідношення основних порід Коростенського плутону // Зб. мат. наук. конференції "Актуальні проблеми геології України". -К., 1998. -С.27-28.
7. Митрохин О.В. Вікові серії основних порід Коростенського плутону // Зб. Мат. наук. конференції "Актуальні проблеми геології України". -К, 1999. -С.26.
8. Зінченко О.В., Митрохин О.В. Постгранітна дайкова серія основних порід Коростенського плутону // Зб. мат. наук. конференції "Актуальні проблеми геології України". -К., 2000. -С.18.
9. Митрохин О.В. Еволюція речовинного складу основних порід Коростенського плутону // Геологія і магматизм докембрію Українського щита. -К., 2000. -С.203-204.
АНОТАЦІЇ
Митрохин О.В. Петрологія та геодинамічні умови становлення габро-анортозитових масивів Коростенського плутону. - Рукопис.
Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата геологічних наук за спеціальністю 04.00.08 - петрологія. - Інститут геохімії, мінералогії та рудознавства НАН України, Київ, 2000.
Дисертацію присвячено петрології габро-анортозитових масивів Коростенського плутону, що знаходиться в північно-західній частині Українського щита та належить до анортозит-рапаківігранітної формації Східно-Європейської платформи. В роботі узагальнено новітні дані по геології, петрографії та речовинному складу основних порід Коростенського плутону. На підставі комплексних геологічних, мінералого-петрографічних, геохімічних досліджень доведено, що крупні габро-анортозитові масиви є поліфазними інтрузіями, в будові яких приймають участь різновікові асоціації основних порід. В межах Володарськ-Волинського, Чоповицького, Федорівського та Пугачівського масивів виділяються п'ять вікових серій базитів: рання анортозитова, головна анортозитова, рання габроїдна, пізня габроїдна та дайкова. На прикладі виділених серій простежено еволюцію мінерального та хімічного складу порід у ході становлення глибинного магматичного джерела, а також в межах окремих магматичних камер. Доведено, що вихідні магми базитової асоціації Коростенського плутону за складом відповідали сублужним високоглиноземистим лейкобазальтам, які підлягали фракціюванню в кількох проміжних камерах з послідовним відокремленням рідких фракціонатів сублужно-базальтового складу.
Ключові слова: петрологія, основні породи, анортозити, анортозит-рапаківігранітна формація, Коростенський плутон.
Митрохин А.В. Петрология и геодинамические условия становления габбро-анортозитовых массивов Коростенского плутона. - Рукопись.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата геологических наук по специальности 04.00.08 - петрология.- Институт геохимии, минералогии и рудообразования НАН Украины, Киев, 2000.
Диссертация посвящена вопросам петрологии габбро-анортозитовых массивов Коростенского плутона, расположенного в северо-западной части Украинского щита и относящегося к анортозит-рапакивигранитной формации Восточно-Европейской платформы. В работе обобщены новейшие данные по геологии, петрографии и вещественному составу основных пород Коростенского плутона. На основании комплексных геологических, минералого-петрографических, геохимических исследований доказано, что крупные габбро-анортозитовые массивы являются полифазными интрузиями, в строении которых принимают участие разновозрастные ассоциации основных пород. В пределах Володарск-Волынского, Чеповичского, Федоровского и Пугачевского массивов выделяются пять возрастных серий базитов: ранняя анортозитовая, главная анортозитовая, ранняя габброидная, поздняя габброидная и дайковая. На примере выделенных серий прослежена эволюция минерального и химического состава пород в ходе становления глубинного магматического очага, а также в пределах отдельных магматических камер. Доказано, что исходные магмы базитовой ассоциации Коростенского плутона по составу отвечали субщелочным высокоглиноземистым лейкобазальтам. Последние подвергались фракционированию в нескольких промежуточных камерах с последовательным отделением жидких фракционатов субщелочного базальтового состава.
Ключевые слова: петрология, основные породы, анортозиты, анортозит-рапакивигранитная формация, Коростенский плутон.
Mytrokhyn A.V. Petrology and gedynemic conditions of formation of gabbro-anorthosite massives of Korosten pluton. - Manuscript.
Thesis for a candidat`s degrre by speciality 04.00.08 - petrology. - Institute of geochemistry, mineralogy and ore formation of National Academy of Sciences of Ukraine, Kiev, 2000.
The dissertation is devoted to petrology of basic rocks of Korosten pluton that is disposed on the north-west part of Ukraine Shield and is belonged to anorthosite-rapakivigranite formation of the East Europe Platform. The lagest gabbro-anorthosite massives of the Korosten Pluton are subhorisontal flat form intrusive bodies. Gabbro-anorthosite varieties of basites predominate in the composition of most massives. Anorthosites and mesocratic gabbroids are less spreaded. Ultrabasites are rare rocks. Long time there are considered that the anorthosites and gabbroids were intruded within two phases. Recent detailed field studies have shown that both anorthosites and gabbroids were intruding repeadly. On the base of new field geologycal, petrographycal, mineralogycal and geochemical dates there have proved that gabbro-anorthosite massives are polyphase intrusions that are composed by several age associations (suites) of the basic rocks. Within Volodarsk-Volynsky, Chepovichsky, Fedorovsky and Pugachovsky massives there are distinguished five age suites of basic rocks: Early Anorthosite Suite, Main Anorthosite Suite, Early Gabbroic Suite, Late Gabbroic Suite and Dike Suite. For example of the age suites there have keeped track of the evolution of mineral and chemical compositions of basic rocks under the influence of formation deep magma source and chamber differentiation. There have proved that “perental” magmas for the anorthosite suites of Korosten pluton were corresponded to subalkalic aluminous leykobasalts, which was exposed to differentiation into several intermediate chamber with separation of the subalkalic basalt liquids. The Early Anorthosite Suite, Main Anorthosite Suite and leucodiabases of Dike Suite form consecutive row of subalcalic high-aluminous basic rocks. Within each suite the descent of contents SiO2, Al2O3, Na2O, K2O are accompanied by regular addition of basic components TiO2, FeO, MgO. But, the ratios FeO:MgO, TiO2:FeO and TiO2:MgO within each suite are almost constant, that is corresponded to "anorthosite schem" of fractionation with essential accumulation of plagioclase with ascent on final level of emplacement.Taking into account the “anorthosite schem” of crystalisation for high-aluminous basic suites there are proposed that the depletion of Mg, Cr, Ni, Sr and accumulation of Ti, Fe, Mn, K, P, V, Sc, Ba, La, Ce, Zr, Y with addition ratios FeO:MgO, TiO2:FeO, TiO2:MgO in row: Early Anorthosite Suite -> Main Anorthosite Suite -> leucodiabases of Dike Suite are conected with deep evolution of the compositions of parental high-aluminous basalt magmas. The Early Gabbroic Suite, Late Gabbroic Suite and trachydiabases of Dike Suite form consecutive row of subalkalic moderate-aluminous basic rocks. Within each suites the descent contents of SiO2, Al2O3, Na2O, K2O with regular addition of TiO2, FeO, MgO are accompaned by noticeable change of ratios FeO:MgO, TiO2:FeO and TiO2:MgO. This is corresponded to differentiation with essential separation of Fe-Mg silicates and Fe-Ti oxide minerals. Within the row of moderate-aluminous basites with transition from Early Gabbroic Suite to Late Gabbroic Suite and to trachydiabases of Dake Suite there are observed accumulation of TiO2, FeO, K2O, P2O5 with change ratios FeO:MgO, TiO2:FeO, TiO2:MgO and with sharp addition contents Fe-Ti oxides and apatite in the Late Gabbroic Suite. The estabblished features of the evolution of korosten basic magmatism allow to propose the occurence of Ti-Fe-P magmatic deposites into formations of Late Gabbroic Suite and Dike Suite. There is may proposed that possible gabbroic equivalents of Early Anorthosite Suite contain nickel mineralisation.
Key words: petrology, basic rocks, anorthosite, anorthosite-rapacivigranite formation, Korosten pluton.
Здобувач О.В. Митрохин.
|
