Палеогеотермальний режим літогенезу та гіпогенного рудоутворення в межах Балтійсько-Дністровської перикратонної зони прогинів в рифеї-фанерозої

Размещено на http://www.allbest.ru/

Національна академія наук України

Інститут геологічних наук

Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня

доктора геологічних наук

04.00.21 - Літологія

Палеогеотермальний режим літогенезу та гіпогенного рудоутворення в межах Балтійсько-Дністровської перикратонної зони прогинів в рифеї-фанерозої

Деревська Катерина Ігорівна

Київ 2008

Дисертацією є рукопис

Робота виконана у Київському національному університеті імені Тараса Шевченка Міністерства освіти і науки України

Науковий консультант доктор геологічних наук, професор Михайлов Володимир Альбертович, Київський національний університет імені Тараса Шевченка Міністерства освіти і науки України, завідувач кафедри геології родовищ корисних копалин геологічного факультету

Офіційні опоненти: доктор геологічних наук, старший науковий співробітник Нестеровський Віктор Антонович, Київський національний університет імені Тараса Шевченка Міністерства освіти і науки, професор кафедри мінералогії, геохімії та петрографії геологічного факультету

доктор геолого-мінералогічних наук, старший науковий співробітник Гулій Василь Миколайович, Український державний геологорозвідувальний інститут Міністерства охорони навколишнього природного середовища України,озавідувач сектору металогенії та методики пошуків

доктор геологічних наук, доцент Попівняк Іван Васильович, Львівський національний університет імені Івана Франка Міністерства освіти і науки України, професор кафедри корисних копалин геологічного факультетуе

Захист відбудеться 26.03.2008 р. о 10 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.162.04 Інституту геологічних наук НАН України за адресою: 01601, м.Київ, вул. О. Гончара, 55-б

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Інституту геологічних наук НАН України за адресою: 01601, м.Київ, вул. О. Гончара, 55-б

Автореферат розісланий 25 лютого 2008 року

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Г.С.Компанець

1. Загальна характеристика роботи

палеогеотермальний літогенез дністровський рудоутворення

Актуальність теми. Балтійсько-Дністровська перикратонна зона прогинів виділяється багатьма дослідниками як найкрупніша геоструктура на заході Східно-Європейської платформи (СЄП). Західна границя СЄП сформувалась у рифеї-венді як пасивна окраїна літосферної плити Балтика, з якою межував океан Торнквіста. Серед дослідників Євроазійського континенту домінує зацікавленість зонами активних континентальних окраїн (наприклад, Тихоокеанське кільце) або перехідними зонами від пасивних континентальних окраїн до активних (наприклад, Західний Урал тощо), де є розвинутий магматизм, інтенсивні теплові потоки та магматичне рудоутворення. Також переважно вивчались складчасті області, які є областями колізії і скупчення осадових порід, часто метаморфізму та метаморфогенно-гідротермального рудоутворення.

Як було зазначено на нараді Міжвідомчого літологічного комітету РАН 2006 року, до завдань в області літології, які до сьогодні практично не знайшли свого вирішення, насамперед треба віднести визначення геотермального режиму басейну породоутворення та його роль у процесах літогенезу осадових порід і рудоутворення.

В представленій роботі, на прикладі західної окраїни СЄП як пасивної окраїни континенту, досліджено літогенез осадових порід, реконструйовано палеогеотермальний режим осадово-породних басейнів (ОПБ) і показано його роль в процесах ката- і метагенезу та гіпогенного рудоутворення. Проведені дослідження є актуальними також з огляду на Державну програму геологорозвідувальних робіт і наукових досліджень в Україні до 2010 року та на перспективу до 2030 року, якою передбачено комплексне вивчення родовищ корисних копалин, що містяться як в кристалічному фундаменті, так і у платформному чохлі. До рифей-фанерозойського платформного чохла західної окраїни СЄП приурочені барит-флюорит-сульфідна (галеніт-сфалеритова, іноді з піритом, халькопіритом, манганітом) та самородномідна рудні формації, а також виявлені останнім часом розсипи золота. Крім того, згідно з Державною програмою “Нафта і газ України до 2010 року”, Волино-Подільська частина віднесена до територій, перспективних щодо виявлення промислових родовищ вуглеводнів. З'ясування палеогеотермального режиму ОПБ є однією з умов достовірного прогнозування пошуків родовищ корисних копалин в осадових товщах.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконувалась у межах проекту ДФФД за темою: “Літогеодинамічні закономірності формування нафтогазоносних і рудоносних басейнів України” (2001-2005 рр., проект ДФФД № 06.07/00022). Дослідження проводились в ІГН НАН України за участі автора.

Основу роботи складають результати досліджень, які проводились у межах відомчих науково-дослідних тем Національної академії наук України: “Розробка регіональних критеріїв і локальних пошуково-оціночних ознак рифейсько-фанерозойських родовищ золота в Україні” (1992-1994 рр., держ. реєстр. № UA01000364Р); “Розробка критеріїв регіонального і локального прогнозу рудоносності фанерозойських формацій України” (1996-2000 рр., держ. реєстр. № 0198U000484); “Стратегія розвитку мінеральних ресурсів України” (2001-2004 рр., держ. реєстр. № 0100U004672); “Геологічний розвиток та мінерагенія Східно-Європейської платформи” (2005-2007 рр., держ. реєстр. № 0105U005428); “Науково-методологічні основи ефективного використання мінеральних ресурсів України в сучасних економічних умовах” (2005-2008рр., держ. реєстр. № 0105U005429). Автор є одним з виконавців згаданих робіт.

Мета і завдання дослідження. Метою дисертаційної роботи є виявлення сукупності процесів літогенетичного перетворення осадових порід пасивної континентальної окраїни, встановлення впливу ендогенного тепла різного походження на осадові товщі, реконструкція палеогеотермального режиму літогенезу та гіпогенного рудоутворення в рифей-фанерозойських ОПБ. Для досягнення мети дослідження вирішувались наступні завдання:

- визначити ступінь літогенетичних змін рифей-фанерозойських відкладів та відносні палеотемператури прогріву порід в ОПБ західної окраїни СЄП;

- виявити мінеральний склад гідротермально-метасоматичних змін і зруденіння в осадових товщах Балтійсько-Дністровської перикратонної зони прогинів (від Норвегії до Добруджі) та визначити температурні умови їхнього формування;

- порівняти палеогеотермальні умови пізніх стадій літогенезу (ката- і метагенезу), гідротермально-метасоматичних перетворень та гіпогенного рудоутворення в різних за геологічними характеристиками ОПБ на західному схилі СЄП;

- виявити постмагматичні зміни вулканогенних порід рифею-венду та визначити палеогеотермальний режим мінералоутворення у трапах Волино-Подільської окраїни СЄП;

- проаналізувати рифей-фанерозойську еволюцію західної окраїни СЄП, як пасивної окраїни континенту, та визначити чинники, що впливали на зміну палеогеотермального режиму.

Об'єкт дослідження - осадові товщі та басейни породоутворення Балтійсько-Дністровської перикратонної зони прогинів.

Предмет дослідження - постдіагенетичні перетворення осадових порід та постмагматичні зміни ефузивів у платформному чохлі зони перикратонних прогинів СЄП, термобаричні умови епігенетичного мінералоутворення.

Методи дослідження. Для вирішення поставлених завдань використовувались комплексні мінералого-геохімічні методи досліджень:

1. Літолого-стадіальний петрографічний аналіз для визначення ступеня літогенезу осадових порід та відносної палеотемператури прогріву надр.

2. Петрографічний та петрохімічний аналізи вивержених порід рифею-венду з метою визначення тенденцій магматизму, а також мінерального складу постмагматичних перетворень і послідовності формування мінеральних асоціацій.

3. Мінералогічний, рентгено-структурний та рентгенофазовий аналізи для визначення мінерального складу змінених порід і зруденіння.

4. Методи термо- та кріометрії для встановлення фізико-хімічних умов етапів мінералоутворення та газово-хроматографічний аналіз для визначення складу летких компонентів у породах та мінералах.

5. Ізотопний аналіз сірки, кисню та вуглецю в новоутворених мінералах для визначення можливих джерел мінеральної речовини та води розчинів.

6. Мінералографічний аналіз руд та мікрозондовий аналіз рудних мінералів з метою вивчення особливостей їх складу.

Наукова новизна отриманих результатів:

1. В межах Балтійсько-Дністровської зони перикратонних прогинів уперше встановлена різна інтенсивність літогенетичних перетворень рифей-фанерозойських осадових порід (від середнього катагенезу до глибинного метагенезу) і досліджено їх термобаричні умови.

2. Уперше зіставлені палеогеотермальні умови пізніх стадій літогенезу (ката- і метагенез), гідротермально-метасоматичних змін та епігенетичного рудоутворення в межах західного схилу СЄП.

3. Отримані результати термобарогеохімічних досліджень уперше дали змогу визначити умови епігенетичного мінералоутворення на родовищах типоморфної для СЄП барит-флюорит-сульфідної рудної формації та встановити його зв'язок з вуглеводневими флюїдами.

4. Уперше в межах Волино-Подільської окраїни СЄП досліджено термобарогеохімічні умови мінералоутворення в рудопроявах самородномідної рудної формації в трапах венду. На основі нових даних виявлено постмагматичні зміни вулканогенних порід, утворення яких супроводжувало розкол континенту Родінія та формування зони Тейсейра-Торнквіста (ЗТТ). Уперше виявлена вертикальна мінеральна зональність на міденосних площах і створена геолого-генетична модель самородномідного рудоутворення в трапах Волині, що дає змогу визначити перспективи рудоносності територій. Уперше вивчена золотовмісна барит-халькозинова мінералізація в ефузивах венду та доведена необхідність її подальшого вивчення.

5. На основі аналізу рифей-фанерозойської еволюції західної окраїни СЄП, уперше виявлені термальні епохи, що відповідають етапам складчастості в суміжних магматично-складчастих областях, і визначені чинники, які впливали на зміни палеогеотермального режиму літогенезу та гіпогенного рудоутворення.

Практичне значення одержаних результатів. Обґрунтовані в дисертації висновки мають загальногеологічне та практичне значення, оскільки допомагають: 1) удосконалити уявлення про літогенетичні перетворення осадових товщ та історію розвитку ОПБ Балтійсько-Дністровської перикратонної зони прогинів; 2) визначити головні джерела енергії літогенезу; 3) реконструювати палеогеотермальні умови літогенезу та епігенетичного мінералоутворення у прогинах західної окраїни СЄП; 4) прогнозувати фізичні властивості вміщуючих товщ та морфологію рудних тіл і проводити пошуки корисних копалин на різних стратиграфічних рівнях; 5) виділити в осадовому розрізі структурні та стратиграфічні комплекси, що відповідають окремим тектоно-термальним подіям та прогнозувати положення та характер зон нафтогазо- та рудонакопичення в прогинах Балтійсько-Дністровської перикратонної зони.

Особистий внесок здобувача. Усі основні результати та висновки, наведені в дисертаційній роботі, отримані здобувачем самостійно. Автором було проведено:

1) власні польові спостереження в межах 5 басейнів Балтійсько-Дністровської перикратонної зони прогинів на близько 20 родовищах та рудопроявах. Усього було відібрано понад 2000 проб порід, мінералів та руд і проведена їх підготовка до аналітичних робіт; 2) визначення ступеня постдіагенетичних перетворень порід на всіх представлених рудоносних площах західної окраїни СЄП; 3) визначення температури гомогенізації та кріометрічні дослідження включень у новоутворених мінералах та інтерпретація ізотопно-геохімічних характеристик кисню, вуглецю та сірки в епігенетичних мінералах на всіх представлених рудоносних площах; 5) виділення мінеральних асоціацій та встановлення еволюції мінералоутворення на родовищах і рудопроявах Балтійсько-Дністровської зони перикратонних прогинів; 6) реконструкція палеогеотермального режиму літогенезу та рудоутворення в межах західної окраїни СЄП у рифеї-фанерозої.

Апробація результатів роботи. Основні положення дисертації доповідались на наукових конференціях: “Эволюционно-геологические факторы образования и прогноза месторождений полезных ископаемых” (Москва, 1996); на Міжнародному симпозіумі (Югославія, Белград, 1997); “Рідкісні метали України - погляд у майбутнє” (Київ, 2001); “Актуальні проблеми геології України” (Київ, 2001); “Черные и цветные металлы” (Київ, 2002); “Мінералогія: історія, теорія та практика” (до 140-річча утворення Львівського університету) (Львів, 2004); “Тектоно-магматична активізація Українського щита” (Київського національного університету ім. Тараса Шевченка, Київ, 2004р.); “Геологія та генезис рудних родовищ України (сучасний стан, нові підходи, проблеми, рішення)” (Київ, 2004); Волинського державного університету ім. Лесі Українки (Луцьк, 2004); “Проблемы комплексного освоения горнодобывающих регионов” (Дніпропетровськ, 2005); “Сучасні економічні можливості розвитку та реалізації мінералого-сировинної бази України і Росії в умовах глобалізації ринку мінеральної сировини” (Київ, 2005); “Петрография -ХХІ век” (Росія, Апатити, 2005); на конференції, присвяченій 75-літтю кафедри геології та 55-літтю кафедри корисних копалин і екологічної геології у Донецькому національному технічному університеті (Донецьк, 2006); семінарі “Geoeducational Potential of Southern and Southwestern margin of the Ukrainian Craton” (Польща, Вроцлав, 2006) і на VII з'їзді Українського мінералогічного товариства (Київ, 2006).

Публікації. За темою виконаних дисертаційних досліджень здобувачем опублікована 41 друкована праця, у тому числі 25 статей у наукових фахових виданнях і 2 монографії.

Дисертаційна робота викладена на 218 сторінках тексту, складається із вступу, восьми розділів, висновків, списку літератури з 329 найменувань, містить 99 рисунків, 22 таблиці та 2 додатки.

Автор висловлює щиру подяку науковому консультанту доктору геологічних наук, професору Володимиру Альбертовичу Михайлову за корисні поради та критичні зауваження при написанні дисертаційної роботи. Автор глибоко вдячна директору ІГН НАН України академіку НАН України Петру Феодосійовичу Гожику за сприяння у виконанні досліджень в ході роботи над дисертацією. Автор безмежно вдячна доктору геолого-мінералогічних наук, професору Владиславу Олександровичу Шумлянському за багаторічну науково-методичну підтримку, постійну увагу та цінні поради під час написання дисертаційної роботи.

Автор також щиро вдячна за цінні рекомендації, зауваження і консультації - Л.С. Галецькому, В.Х. Геворк'яну, Е.Я. Жовинському, В.М. Загнітко, Є.О. Кулішу, О.Ю. Лукіну, А.Я. Радзивіллу, Д.П. Хрущову, а також всім співавторам її статей за плідну співпрацю. Автор висловлює щиру подяку Д.К. Возняку та Г.О. Кульчицькій за допомогу в термобарогеохімічних дослідженнях, а також Леоніду Шумлянському і Пер-Гунару Андреассону, за сприяння в отриманні стипендії Шведського Інституту, яка зробила можливими польові та аналітичні дослідження в Швеції.

Наукові дослідження виконувались у співпраці та за фінансової підтримки геологорозвідувальних експедицій ДРГП “Північгеологія” та КП “Кіровгеологія”, Інституту геохімії, мінералогії та рудоутворення НАНУ, Львівського національного університету ім. І. Франка та Інституту геології і геохімії горючих копалин НАН України, а також Вроцлавського університету (Польща), за що автор висловлює щиру подяку керівництву і співробітникам названих закладів.

2. Основний зміст

У першому розділі “Особливості літогенезу осадових порід прогинів окраїни платформ та його стадійність” виявлені особливості осадових басейнів пасивних окраїн континенту, розглянуті етапи розвитку поглядів учених на літогенез та стадії постдіагенетичного перетворення осадових порід; представлені головні критерії виділення стадій літогенезу, а також критерії розмежування катагенетичних, метагенетичних та епігенетичних змін порід; показаний вплив ендогенного тепла на осадові товщі та його відображення у літогенетичних змінах порід.

На пасивних континентальних окраїнах розвиваються специфічні осадові басейни, які пов'язані з процесами рифтогенезу. На формування таких басейнів, насамперед, впливає тектонічний режим платформи. На сьогодні виділяють три головні типи осадових басейнів пасивних окраїн: 1) рифтогенний периконтинентально-океанічний; 2) трансформний периконтинентально-океанічний; 3) авлакогенний периконтинентальний. Для західної частини СЄП, як пасивної окраїни континенту, на різних етапах розвитку характерною є наявність усіх трьох типів осадових басейнів.

Під терміном “осадово-породний басейн” автор розуміє прогин земної кори, де спочатку переважно накопичувались морські (хімічні та механічні) осади, які з часом, в процесі літогенезу, перетворились в осадові породи. Осадові басейни, що перстворилися в ОПБ, мають різну тектонічну природу: прості платформні прогини (синеклізи), авлакогени (рифти, які пройшли всі стадії розвитку), передгірські прогини, перикратонні прогини, міжгірські западини. В процесі тектонічного розвитку вони могли зазнати складкоутворення, інверсії (здіймання), іноді з проявами магматизму.

Проблемам літогенетичних перетворень осадових товщ різних ОПБ присвячені фундаментальні роботи І.І. Аммосова, Г.В. Карпової, О.В. Копеліовича, А.Г. Коссовської, М.В. Логвиненка, В.Т. Лук'янової, М.М. Страхова, В.М. Холодова, Д.П. Хрущова, В.Ф. Шульги, В.Д. Шутова, О.В. Япаскурта та інших. Питання зв'язку літогенезу з нафтогазо- і рудоутворенням висвітлюють в своїх роботах М.П. Габінет, О.Ю. Лукін, Є.М. Шмаріович, В.О. Шумлянський та інші. В іноземній літературі, на жаль, мало робіт, які присвячені питанням еометаморфізму (післядіагенетичних, але дометаморфічних змін) та зв'язку його з рудоутворенням.

Досліджуючи зміни, які відбуваються з осадовою породою на різних етапах її існування, автор використовує поняття стадійності та стадії (діагенез, катагенез і метагенез), які є основою літолого-стадіального аналізу. Діагенетичні перетворення рифей-фанерозойських відкладів зазвичай повністю затушовані наступними процесами і тому в представленій роботі не розглядаються.

В залежності від типу ОПБ можна виділити три головні критерії для визначення стадій літогенезу. Першим критерієм є ступінь перетворення глинистих мінералів та їх асоціацій, що відбувається зі збільшенням глибин залягання порід (Карпова, 1972). Літогенетичні перетворення глинистих мінералів в осадових товщах залежать від первинного генезису (морського чи континентального) теригенних порід. Другим важливим критерієм є значення показника відбивної здатності вітриніту автохтонних вуглистих включень. Відомо, що зміна органічної речовини відбувається одночасно з катагенезом вміщуючих порід (Логвиненко, 1968). До третього критерію належить трансформація структури та текстури осадової породи, що пов'язана з перекристалізацією та переорієнтацією мінеральних зерен в умовах направленого тиску та збільшення температури. У даній роботі пропонується використання терміну “конформізм” (запропоновано В.Т. Лук'яновою, 1995), який відображає (у відсотках) кількість контактів уламкової складової. Конформізм, разом з іншими петрографічними характеристиками породи, дозволяє достовірно оцінити ступінь перетворення осадової товщі.

Катагенез - це стадія перетворення порід, яка настає після діагенезу та є сукупністю природних процесів змін осадових утворень у температурному діапазоні від 60-80оС до 140оС. Окремі дослідники максимальною для катагенезу вважають температуру 180оС (Аммосов, 1980) або 200оС (Прошляков, 1981) за тиску близько 1 тис.кгс/см 2 . За таких умов відбувається метаморфізм вугілля на межі марок ПС-П. Головними факторами катагенезу є температура і тиск. Наслідком катагенетичної зміни є ущільнення осадових порід, зменшення кількості цементу, утворення нових структурних та текстурних форм. Суттєво представлена регенерація зерен кварцу та плагіоклазу, а також дегідратація глинистих мінералів та слюд.

Метагенез - це стадія перетворення осадових порід, яка настає після катагенезу внаслідок подальшого збільшення температури (до 300оС). Це обумовлено зануренням порід на більшу глибину або впливом глибинного тепла під час інверсії тектонічного режиму та складкоутворення. Головними факторами метагенезу є температура, тиск та розчини. Наслідком метагенетичних перетворень є максимальне ущільнення порід, посилення взаємного проростання мінеральних зерен. В породах під дією тиску утворюються так звані стресові текстури та мікростілолітові шви. Глинисті мінерали перетворюються у слюди, гідрогетит і гетит - у гематит.

Важливою рисою постдіагенетичних змін осадових порід є їх прогресивний характер, що пов'язано зі зменшенням пористості та зростанням міцності на стискання. Це веде до зміни з глибиною порової проникності (зона катагенезу) на тріщинно-порову, порово-тріщинну, а далі - тріщинну (у карбонатних породах - формування каверн) (зона метагенезу).

Використовуючи попередні дослідження (Коссовская, Шутов, 1963, 1968, 1971; Карпова, 1972, Логвиненко, 1968; Лукьянова, 1995) та враховуючи праці автора та її колег (Шумлянський та інші, 2003), в представленій роботі запропоновано стадію катагенезу ділити на три ступеня: ранній (I), середній (II) та пізній (III), а стадію метагенезу ділити на два ступеня: ранній (IV1) і пізній (IV2). Враховуючи поступові зміни порід та температуру утворення регенераційних облямівок кварцу, мінералів катагенетичних прожилків та цементу, можна виділити проміжні ступені змін порід: початок пізнього катагенезу ->II, початок раннього метагенезу - >IІI.

В осадових товщах разом з літогенетичними змінами має місце гіпогенне рудоутворення, яке відбувається на різних етапах тектонічного розвитку геоструктур і накладається на осадові породи, що зазнали різних ката- або метагенетичних перетворень.

Гіпогенне рудоутворення - це таке рудоутворення, при якому відбувається формування рудних покладів як у платформному чохлі так і у кристалічному фундаменті за участі розчинів різного походження за високих температури і тиску.

Для встановлення палеогеотермального режиму літогенезу та гіпогенного рудоутворення, а також виявлення їх зв'язку використовувались комплексні мінералого-геохімічні методи досліджень, які описані у другому розділі “Методика досліджень”. У цьому розділі представлена характеристика обладнання, за допомогою якого виконувались дослідження.

У третьому розділі “Головні риси геологічної будови Балтійсько-Дністровської перикратонної зони осадових прогинів” на базі фундаментальних робіт Р.Н. Валєєва (1981), Г.В. Зіновенко (1986), А.П. Мєдвєдєва (1979), В.Л. Приходька (2005), В.Є. Хаіна (2002), І.І. Чебаненка (1990), W. Compston (1995) та інших розглянуті тектоніка, стратиграфія, магматизм та мінерагенія західної окраїни СЄП як пасивної окраїни континенту; представлена геолого-структурна характеристика регіонів Балтійсько-Дністровської перикратонної зони прогинів, терени яких були предметом досліджень. До них належать Волино-Поліський прогин (ВПп), Луківсько-Ратненська горстова зона, Львівський палеозойський прогин (Лпп), а також області західних схилів докембрійських щитів (Балтійського (БЩ) та Українського (УЩ)). Їх короткий геологічний огляд у роботі надається за територіальним поширенням з північного заходу на південний схід.

Докембрійський фундамент в межах західного схилу БЩ має складну блокову будову і представлений гнейсами та гранітоїдами архей-протерозойського віку. Він перекриває Волино-Оршанський авлакоген є частиною Волино-Двінського поясу (Галецький, 2003) і розміщується на стику значних тектонічних одиниць: Луківсько-Ратненського горсту, Ковельського виступу, Прип`ятського прогину та Брестської западини. Він поділяється Поліською улоговиною на дві самостійні структури - Волино-Поліський та Оршанський прогини. ВПп територіально охоплює західний схил УЩ, частину Лпп і не має чітких тектонічних обмежень. В межах ВПп кристалічний фундамент занурюється до 3000-4000 м. Прогин заповнений породами рифею (поліська серія) та венду (волинська та валдайська серії). Значна частина розрізу представлена траповою формацією. Трапи рифею-венду Волині мають північно-західне простягання Вулканогенні утворення представлені базальтами, габро-діабазами, олівіновими та піроксеновими габро-діабазами, долеритами, туфами та лавобрекчіями. Вулканіти складають горизонтальний ряд з вулканогенно-осадовими і осадовими відкладами в крайових частинах вулканічної області. Розріз палеозою в межах західної частини ВПп завершується товщею карбону. Відклади мезозою (юра, крейда) перекривають утворення палеозою зі стратиграфічною незгідністю.

У Львівському палеозойському прогині головними тектонічними елементами є три паралельні луски з широкими зонами дроблення північно-західного напрямку - Белз-Балучинська з Тяглівською синкліналлю, Хлівчано-Перемишлянська з Любельською синкліналлю та Нестерівська. Прогин заповнений відкладами рифею-фанерозою. Складчаста південно-західна частина Лпп розглядається багатьма науковцями як продовження палеозойських складчастих структур Середньої Європи. Відомо, що в межах Лпп і суміжних регіонів магматизм проявився у рифеї-венді з формуванням трапової формації. Більш молода магматична діяльність відома тільки в Карпатському регіоні та Люблінському прогині. Львівсько-Волинський кам'яновугільний басейн (ЛВб) розташований в межах Львівської частини прогину. На сході осадові відклади басейну переходять в область західного схилу УЩ, на півдні - у Передкарпатський прогин, на заході обмежуються Рава-Руським розломом, а на півночі їх границею є Володимир-Волинський розлом. Теригенні відклади утворюють похилу монокліналь, яка нахилена в бік Карпат. На захід від Радехівського розлому архей-протерозойський фундамент роздроблений на блоки, східчасто занурюється в південно-західному напрямку до глибини 8000 м і далі під Карпати. В цьому ж напрямку збільшується потужність осадового чохла, а також вугленосних відкладів карбону. Слід зазначити, що південно-західна частина ЛВб від рифею до середнього карбону включно була мобільною, на що вказує її інтенсивне компенсоване занурення та поширення численних тектонічних порушень.

Південна частина Дністровського перикратонного прогину охоплює західний та південно-західний схили УЩ, що занурюються на глибину близько 4-5 км у напрямку Карпат та Добруджі. На західному схилі УЩ внаслідок розтягу в рифеї утворилась серія субмеридіональних розломів. До них належать Шепетівсько-Корецький та Рівненський розломи. Між ними знаходяться Костопільсько-Гориньська і Антонопільсько-Кам'янець-Подільська зони розломів. Серед розломів північно-східного напрямку в межах західного схилу УЩ виділяються Тетерівський, Ізяславський та Кремінецько-Пержанський. Значний вплив на розподіл осадів в межах південно-західної області УЩ на протязі всієї історії формування платформного чохла, починаючи з рифею, мав Подільський виступ. В кристалічному фундаменті йому відповідає область поширення порід амфіболітової фації регіонального метаморфізму. За даними В.А. Веліканова (1983), умовною південно-східною границею Подільського виступу можна вважати зону Немирівського розлому, тоді як північним обмеженням виступає Хмельникська зона розломів. Подільська зона розломів за геофізичними даними являє собою трогову структуру у кристалічному фундаменті і простежується в північно-західному напрямку на 150 км при ширині 22-25 км. Найбільш крупною, крім Подільської зони, є Одеська зона розломів субдовготного простягання.

Формування пасивної окраїни континенту у рифеї-венді супроводжувалось виливом вулканітів з формуванням трапової формації в межах Волино-Подільської окраїни СЄП. Західна границя СЄП зазнала різноманітних трансформацій: нарощування каледонід, варисційський тектогенез, формування кімерійського рифтогену та його закриття у ларамійську фазу альпійського циклу тектогенезу, насування Східних Карпат і утворення Передкарпатського прогину.

Четвертий розділ “Мінеральний склад і палеотермальний режим постмагматичних змін у вулканогенних породах трапової формації рифею та венду Волино-Подільської окраїни СЄП” присвячений мінералого-петрографічним особливостям порід трапової формації. Показано, що утворення трапової формації венду зазнали значних постмагматичних змін, які відобразились у хлоритизації, карбонатизації, окварцуванні, цеолітизації, розвитку новоутворених глинистих мінералів тощо. Раніше Л.Г. Бернадською, О.В. Крашенінніковою, Є.К. Лазаренком та іншими дослідниками були вивчені мінералогічний склад та петрографічні особливості рифей-вендських відкладів Волині. Виконане автором петрографічне дослідження порід на Рафалівській рудоносній площі дало змогу виділити незмінені, слабозмінені, змінені та сильнозмінені базальти.

Названі різновиди встановлюються за змінами, що відбуваються з породоутворювальними мінералами (плагіоклаз, піроксен, вулканічне скло), за присутністю їх реліктів, а також за кількістю (у %) палагоніту, хлориту, цеолітів і анальциму, за наявністю гідроксидів заліза. Перетворення порід добре корелюються в розрізі, при цьому максимальні зміни співпадають з найбільш проникними зонами, до яких належать лавобрекчії, туфолави та амигдалоїдні базальти. Серед порід неопротерозойської трапової формації в межах Ратненської рудоносної площі встановлено переважне поширення хлориту. За морфологічно-текстурними ознаками можна виділити два тісно пов'язаних між собою типи хлоритизації.

Базальти кам'янської світи середнього рифею в межах Дністровської перикратонної зони хлоритизовані, карбонатизовані та просякнуті гідроксидами заліза. Вони містять субпластові та субвертикальні прожилки, а також ізометричні мигдалини, які заповнені переважно кальцитом в асоціації з арагонітом, хлоритом, монтморилонітом та гідроксидами заліза в зальбандах, зрідка трапляються вкраплення піриту та халькопіриту.

Як відомо (Калюжний, 1982; Павлишин, 2002; Возняк, 2007), визначати температуру гомогенізації включень (Тг) слід за включеннями, що в процесі консервації їх кристалом містили гомогенний флюїд. У такому випадку Тг відповідатиме або мінімальній (гомогенна система мінералоутворювального середовища), або дійсній (гетерогенна система мінералоутворювального середовища) температурі мінералоутворювального флюїду (температурі консервації включення).

Серед новоутворених мінералів, що поширені в базальтах кам'янської світи, визначаються дві мінеральні асоціації. Перша (Тг кальциту = 60-95оС) представлена гідроксидами заліза, хлорит-монтморилонітом, кальцитом та арагонітом. Друга (Тг кальциту = 110-150оС) - кальцитом, хлоритом, монтморилонітом та бітумами. Остання мінеральна асоціація, можливо, була утворена внаслідок низькотемпературного гідротермального процесу. Вона є “наскрізною” та встановлюється як в породах кристалічного фундаменту, так і в породах осадового чохла.

У розділі показані палеотермальні умови постмагматичного мінералоутворення (за даними температури гомогенізації включень в прозорих мінералах), а також послідовність мінералоутворення у вендських трапах Волино-Подільської окраїни СЄП. Встановлено, що мінералоутворення відбувалось протягом декількох етапів: І - сингенетичний (магматичний); ІІ - автометасоматичний; ІІІ - парагідротермальний; IV - гідротермальний. В межах останнього етапу можна виділити низькотемпературний метасоматоз, який передував гідротермальному мінералоутворенню.

Доведено сингенетичний (магматичний) генезис частини самородномідної мінералізації (Деревська К.І., 2001; Квасниця І.В., 2007; Скакун Л.З., 2007). На користь цієї точки зору виступає послідовність виділення мінералів - плагіоклаз, самородна мідь, ільменіт; відсутність реакційних облямівок в периферійних частинах зерен самородної міді; форма їх відокремлень, яка наближається до краплеподібної; відсутність мікроверствуватості, коломорфності та інших ознак, що є характерними для текстур гідротермальних утворень. Крім того, існують добрі теоретичні засади для такого твердження: температура плавлення міді (Тпл = 1083°С) співпадає з солідусом базальтової лави на денній поверхні. Згідно температури плавлення золота (Тпл = 1062°С) та срібла (Тпл = 960,5°С), благородні метали також можуть утворювати виділення в застигаючому лавовому потоці. Але знахідки синмагматичної міді є рідкісними і ця мідь скоріше створює геохімічний фон трапової формації, ніж формує магматичні рудні тіла.

Найбільша частина самородної міді бере участь у створенні епігенетичних рудних покладів, де вона тісно асоціює з цеолітами, хлоритом-монтморилонітом, анальцимом, халцедоном та кварцом. Ці мінерали заповнюють газові порожнини в покрівлі і підошві лавових потоків, цементують лавобрекчії, утворюють вкраплені рудні тіла в туфах. Зазвичай ці зміни магматичних порід відносять до автометасоматичних і пов'язують з перетворенням порід під дією магматичних (на глибині) або будь-яких нагрітих (біля денної поверхні) підземних вод. Зміни носять не метаморфічний, а “гідротермальний” характер, оскільки стають за участю води, яка надходить в породи, безводні мінерали (плагіоклази, амфіболи) заміщуються водомістячими (хлоритом-монтморилонітом, халцедоном тощо). Разом з тим лужний характер процесу і відсутність дорудних змін типу кислотного вилуговування (аргілізитів) указує на те, що рудоутворюючі розчини не були “гідротемальними”, тобто генетично пов'язаними з магматичним вогнищем. Припускається, що це були підземні води Волинського гідрогеологічного басейну - поховані або змішані води пісковикової рифейської водоносної товщі, потужність якої в центральній частині басейну досягає 900 м. Вони мали хлоридний аніонний склад, а катіони були представлені Na+, К+, Mg+2, Fe+2, Ва+2, тобто тими елементами, які переважно брали участь в процесі. Відкладання епігенетичних мінералів у вулканогенній товщі пов'язане з підвищенням температури підземних вод, яке супроводжувало виливи базальтів, та рівнем підземних вод, який поступово підвищувався, що призводило до утворення на великих площах горизонтальних рудних горизонтів у туфах та у порожнинах і тріщинах в базальтах.

Виходячи з викладеного (рудоутворення поблизу поверхні за умов тиску 1 атм, формаційний характер розчинів, автометасоматичний характер змін порід, спосіб рудовідкладення) систему рудоутворення можна назвати “парагідротермальною”. На більших глибинах за умов значного тиску та підвищення концентрації CO2 та Н2S, рудоутворення має “гідротермальний” характер. Тут до асоціації мідьсупроводжуючих мінералів додаються барит, карбонати (кальцит, анкерит) та сульфіди міді (халькозин, халькопірит) і присутні ознаки метасоматичних змін типу пропілітів. В межах Шепетівського рудного вузла виявлені самородні свинець і золото. Ізотопно-геохімічні дослідження свідчать про можливість ізотопно-обмінних реакцій між киснем формаційних вод рифейської товщі та породами трапової формації за умов високої температури, яка існувала під час виверження, тоді як ізотопний склад вуглецю кальциту відповідає такому в СО2 геотермальних (в т.ч. вулканічних) областей.

Отримані температурні дані дали змогу виділити мінеральні зони та встановити місце в них самородної міді. Виділяються три зони розвитку мінеральних асоціацій: 1) зовнішня (хлорит-анальцим-халцедонова); 2) перехідна (хлорит-анальцим-кварцова); 3) внутрішня (кварц-вайракітова з гидроксидами заліза). Багата самородномідна мінералізація тяжіє до “перехідної” зони, де крупні виділення міді (самородки) зустрічаються в цементі брекчій і прожилках анальцим-хлорит-кварцового складу.

Отже, проведені дослідження дозволяють стверджувати, що континентальний вулканізм основного складу (трапова формація) в ОПБ заходу СЄП характеризується складним палеогеотермальним режимом, що зумовлений перервами в процесі вулканізму, підвищенням температури у зв'язку зі становленням інтрузій або прогинанням ОПБ. Різними є також джерела мінеральних розчинів, які пов'язані як з магматичним вогнищем вулканізму чи прихованими інтрузіями, так і з осадовими породами басейнів. Підсилення теплового потоку в ОПБ веде до ремобілізації мідного зруденіння та утворення його промислових концентрацій.

У п'ятому розділі “Літогенез як відображення палеотермального режиму осадово-породних басейнів в платформних умовах” на основі проведення літолого-стадіального аналізу рифей-фанерозойських порід в межах Балтійсько-Дністровської перикратонної зони прогинів представлена їх мінералого-петрографічна характеристика, особливості літологічного складу, проаналізована постдіагенетична зональність, визначені особливості катагенезу платформного типу і виділені головні чинники та типи пізніх стадій літогенезу.

Слід зазначити, що на всіх площах, які досліджувались, незалежно від віку осадових товщ, пісковики за складом уламкового компоненту одноманітні і представлені (у %): кварц - 45-75, плагіоклаз - 2-15, уламки порід - до 10, кластичні слюди - 0-5, акцесорні мінерали (монацит, сфен, циркон, апатит, турмалін) - до 3, рудні мінерали - до 25. Глиниста складова або повністю відсутня (західний схил БЩ), або становить від 5 до 25% (західний схил УЩ). За гранулометрією вирізняються масивні, щільні, тонко-, дрібно-, середньо-, грубозернисті різновиди. Сортованість уламкового матеріалу добра або середня. Окатаність кластичних зерен переважна добра.

За мінералого-петрографічними та термобаричними дослідженнями автора [1, 4, 16], з урахуванням фундаментальних робіт Б.Я. Воловнік, А.В. Копеліовича, О.В. Крашенінникової та інших отримані нові дані про літогенетичні зміни порід платформного чохла в межах південної частини Дністровського перикратонного прогину. В межах західного схилу УЩ (Шепетівська рудоносна площа) постдіагенетичні зміни осадових відкладів рифею-венду не перевищують ступеня >II (початку глибинного катагенезу). Глибинні катагенетичні зміни осадових порід в платформних умовах (за геотермічного градієнту 3,5оС /100 м) відбуваються на глибині 2,4-3,0 км в інтервалі температури 80-110оС. Температура формування цеолітів у відкладах волинської серії венду (60-110оС) близька до температури, якої зазнали осадові товщі в процесі катагенезу.

Особливість літогенетичних перетворень в межах південно-західного схилу УЩ полягає в тому, що на відстані від розривних порушень утворення венду зазнали змін не більше глибинного катагенезу (ІІІ ступеня). Встановлено, що ступінь постдіагенетичних змін осадових порід збільшується в зонах розломів до ступеня раннього метагенезу (IV1) і з глибиною досягає ступеня пізнього метагенезу (IV2). В зоні перетину Подільської зони розломів з Немирівським та Одеським розломами ступінь метагенезу порід, які виходять на домезозойську поверхню, досягає ступеня IV2. За відсутності в цій частині перикратонного прогину магматизму молодшого за рифейський, така зональність в платформних умовах може пояснюватись більш інтенсивним прогрівом осадових порід в зоні розломів за рахунок надходження по них глибинного тепла у вигляді водно-газових теплових потоків, які передували або супроводжували гідротермально-метасоматичну діяльність.

Слід зазначити, що в межах західного схилу БЩ осадові породи зазнали глибоких перетворень і доцільним є використовувати відносно постдіагенетичних змін загальний термін - “метагенез” (табл. 1). На підставі літолого-стадіального аналізу встановлено, що постдіагенетичні перетворення нижньокембрійських пісковиків на західному схилі БЩ в межах ЗТТ відповідають пізній стадії метагенезу (IV2). Оскільки в межах Фено-Скандинавської окраїни СЄП збереглися лише залишки автохтонних осадових відкладів, можна вибірково відновити літогенетичну зональність та реконструювати палеотермальний режим літогенезу ОПБ регіону на момент рудоутворення. Встановлено, що зони раннього (IV1) і пізнього (IV2) метагенезу контролюються лінеаментами глибинних розломів і мають обмежене поширення. Температура прогріву (до 300оС), якого зазнали теригенні породи поблизу ЗТТ, в грабені Осло та поблизу Протогінної зони, вказує на локальні прогресивні метагенетичні зміни, що могли б відбуватись або при зануренні на глибину до 10,0 км, або на значно менших глибинах за наявності додаткового ендогенного тепла (наприклад, за більш високого регіонального геотермічного градієнту або тепла ордовицьких інтрузій). Схожі метагенетичні зміни також можливі внаслідок збільшення тиску під час інверсії. На складні геодинамічні умови під час літифікації осадової товщі вказує присутність у пісковиках теригенних зерен з наявністю крихкої деформації, а також слабо проявлений бластез уламків та сутурні поверхні розчинення зерен.

В межах Львівського палеозойського прогину досліджувались пісковики карбону Південно-Західного району Львівсько-Волинського вугільного басейну (ЛВб), які розкриті серією свердловин на Любельській та Тяглівський площах. Необхідно зазначити, що класичні уявлення про властивості, яких набуває осадова порода під час літогенезу, не можуть бути використані для характеристики стадій ката- та метагенезу осадових товщ карбону ЛВб. В межах ЛВб визначена невідповідність змін порід (за конформізмом, інкорпорацією та щільністю) ступеням метаморфізму вугілля, що стало головним питанням, яке потребувало пояснень. Визначені метагенетичні зміни пісковиків характерні для товщ, які у вугленосних басейнах містять напівантрацити (НА) та антрацити (А). Метаморфізм вугілля таких марок відбувається за температури близько 200оС, що дозволяє оцінити глибини залягання порід під час перетворень у 5-6 км. Проте у відкладах карбону в межах ЛВб вугілля марки вище за ПС на теперішній час не встановлене (табл.2).

Визначено, що в межах Південно-Західного району ЛВб осадові породи зазнали постдіагенетичних перетворень різної інтенсивності - від глибинного катагенезу (III) до “глибинного” (псевдоглибинного) метагенезу (IV2). Ката- та метагенетичні зони включають стратиграфічні границі, проте порушуються та зміщуються зонами насувів. Тому за отриманими даними не виявляється можливим побудувати регіональну літогенетичну зональність у зв'язку зі складною розломно-блоковою будовою регіону. Виявлено, що осадові породи зазнали катагенетичних перетворень за рахунок автокатагенезу до початку складкоутворення в суміжних областях та прояву розломно-блокової тектоніки (пізній карбон-перм). Метагенетичних ознак осадові породи набули внаслідок інтенсивних тектонічних рухів в межах Рава-Руського розлому та під час утворення Нестерівської, Бутин-Хлівчанської і Белз-Мілятинської насувних зон. Крім того, регіональні катагенетичні зміни теригенних вугленосних відкладів карбону посилюються в напрямку Рава-Руського розлому, який вважають одним з лінеаментів ЗТТ.

У відкладах середнього - верхнього девону та нижнього карбону під час літогенезу формувались прожилки та жили карбонатного і кварцового складу. Тг в карбонатах з подібних до метагенетичних прожилків у відкладах девону та нижнього карбону не перевищувала 240оС [28]. Мінералізація формувалась водно-вуглеводневими розчинами з високою газонасиченістю.

Дослідження постдіагенетичних змін порід осадових товщ різного віку та потужності в межах пасивної континентальної окраїни дозволили виділити окремі типи літогенезу. Для Балтійсько-Дністровської перикратонної зони прогинів за термодинамічними умовами розвитку ОПБ можна виділити три типи постдіагенетичних перетворень: прогресивний катагенез, постінверсійний катагенез і прогресивний метагенез (табл. 2).

Отже, проведені літолого-стадіальні дослідження дають підставу стверджувати, що регіональне катагенетичне перетворення порід в межах пасивної окраїни континенту Балтика спричинене існуванням стабільного глибинного теплового потоку, який впливав на латеральне поширення літогенезу і характеризувався геотермічним градієнтом звичайним для рифтової стадії розвитку платформ (35оС на 1 км). Автокатагенетичні перетворення рифей-фанерозойських відкладів в прогинах Балтійсько-Дністровської перикратонної зони відбувались в інтервалі температури від 80 до 140оС.

Таблиця 1 Ступінь постдіагенетичних змін платформних осадових порід та морфологія утворення рудної мінералізації в межах західного схилу Балтійського щита

Таблиця 2 Типи ката- та метагенезу в прогинах Балтійсько-Дністровської перикратонної зони

Локальні поля поширення глибинного метагенезу в прогинах пасивної континентальної окраїни приурочені до зон розломів, які слугували провідниками глибинного тепла. Ендогенне тепло сприяло термальному перетворенню осадових порід більше, ніж прогрів їх внаслідок занурення. Метагенетичні зміни рифей-фанерозойських відкладів на західному схилі СЄП відбувались в інтервалі температури від 140 до 300оС. Літогенетичні зміни передували гідротермально-метасоматичним змінам та гіпогенному рудоутворенню.

У шостому розділі “Палеогеотермальний режим гіпогенного рудоутворення в прогинах Балтійсько-Дністровської перикратонної зони у рифеї-фанерозої” охарактеризований флюїдний режим мінералоутворення в ОПБ західної окраїни СЄП. Детально розглянуті термобарогеохімічні особливості рудоутворення у флюїдодинамічних рудогенеруючих палеосистемах пасивної континентальної окраїни. Для визначення палеогеотермального режиму рудоутворення типоморфної для СЄП барит-флюорит сульфідної та самородномідної формацій досліджувались новоутворені прозорі мінерали (кварц, барит, флюорит, сфалерит, анальцим, вайракіт, кальцит).

В межах західної окраїни СЄП виділяють дві металогенічні провінції: Фено-Скандинавську та Волино-Подільську. В межах останньої окремо можна виділити Дністровську металогенічну зону (Прип'ятсько-Дністровська структурно-металогенічна зона за А.С. Войновським та ін., 2002), що виділяється у південній частині перикратонного прогину.

До Фено-Скандинавської металогенічної провінції віднесено флюорит-сульфідні родовища (Tunberholm, Gladsax, Brantevik, Gruvhal, Onslunda, Moahall) у ранньокембрійських відкладах, барит-флюорит-марганцеве родовище Бьолет (Bхlet) басейну оз. Веттерн та галеніт-сфалеритові рудопрояви Протогінної зони розломів, які розташовані як в кембрійських аргілітах, так і у породах кристалічного фундаменту. На північно-західному схилі БЩ у відкладах венду та нижнього кембрію поширені барит-флюорит-сульфідні родовища (Laisvall, Vassbo). Рудоутворення в межах Фено-Скандинавської металогенічної провінції віднесено до перм-тріасового віку (Johansson A., 1982).