Андрийко Виталий Александрович

Факультет горно-геологический

Кафедра полезных ископаемых

Специальность «Геологическая съемка, поиск и разведка»

Структурно-геодинамические условия формирования и геохимические особенности основных и ультраосновных пород Приазовья в связи с прогнозированием оруденения

Научный руководитель: д.г.н., профессор Алёхин Виктор Иванович

Реферат по теме выпускной работы

Содержание

Общая характеристика работы

     В Приазовском блоке Украинского кристаллического щита в последние годы обнаружены перспективные геологические структуры на новые виды минерального сырья. Такие структуры связаны с массивами основных и ультраосновных пород. Работа актуальна в связи с тем, что структурно–геодинамическая позиция этих структур и их геохимические особенности недостаточно изучены. Такая ситуация ограничивает возможности прогнозирования новых рудных объектов на площади исследований.
     Работа связана с приоритетным тематическим направления ВНЗ «Высокоэффективное оборудование и ресурсосберегающие технологии в горной, геологоразведочной и нефтегазовой отраслях промышленности» основных научных направлений и важнейших проблем фундаментальных исследований в отрасли естественных, технических и гуманитарных наук на 2009–2013 года.
     Цель работы – установить структурно-геодинамические условия формирования и геохимические особенности основных и ультраосновных пород Приазовья, с которыми связаны многие рудопроявления (алмазы, Ni, Cu, и др.)
     Задачи исследования:
     1. Обобщение данных о тектонической позиции, геологическом строении и вещественном составе основных и ультраосновных пород Приазовья.
     2. Установление геохимических особенностей пород.
     3. Выявление главных структурно-геодинамических факторов, которые способствуют формированию перспективных рудоносных структур.
     4. Разработка рекомендаций относительно прогнозирования новых рудоносных объектов в Приазовье.
     Объектом исследования являются основные и ультраосновные породы Приазовского блока Украинского кристаллического щита и его окраин.
     Предмет исследования – химический состав и структурно–геодинамические условия формирования массивов основных и ультраосновных пород.
     Методы исследований – структурно–геологические, геохимические, методы математической статистики, геофизические и тектонофизические.
     Новизна полученных результатов – впервые проведена оценка структурно-геодинамической позиции кимберлитовых тел с использованием геофизического метода структурно–геодинамического картирования (СГДК-А) и тектонофизических методов, получены новые данные о геохимических особенностях исследуемых пород.
     Практическая значимость работы – использование результатов работы в практике геолого–съемочных, поисковых и геологоразведочных работ в Приазовье.
     Апробация работы: по результатам исследований подготовлена статья и доклад на международной конференции, посвященной 90–летию ДонНТУ, 80–летию кафедры геологии и 60-летию кафедры полезных ископаемых и экологической геологии (сентябрь 2011 г.) Работа будет представлена на конкурс научно-исследовательских работ студентов в 2011–2012 учебном году.

Состояние проблемы

     Происхождение основных и ультраосновных пород связано с верхней мантией. В ультраосновных расплавах потенциал кислорода низок, они содержат углеводородные флюиды. В этих породах обнаружены Н2, недоокисленные формы Ti (Ti3+), C, что указывает на восстановительные условия формирования ультраосновной магмы. В оливинах из кимберлитов был обнаружен Cr2+ – показатель особо восстановительной среды.
От типичных изверженных пород земной коры – гранитов и базальтов, ультрабазиты отличаются резко повышенным содержанием Mg, Cr и Ni, пониженным содержанием Si, низким – Al, Na, K и Ti.
     Кларки концентрации элементов в ультрабазитах (по сравнению с кларками земной коры) выявили «ряды мантийности».
На мантийную природу ультрабазитов указывают высокие кларки концентрации (по сравнению с кларками земной коры) таких элементов, как Ni, Cr, Mg, Co, Fe, Mn. В пикритах, кимберлитах, пироксенитах наряду с большим количеством Mg и Fe значительно также содержание Ca. В некоторых из них повышено содержание щелочных металлов (Na или K) и других элементов, характерных для щелочных пород, – Li, B, C, Rb, Sr, P, Ti, Zr, Nb, Cs, Ba, Ta, Pb, U, Th. С ультраосновными породами связаны месторождения многих полезных ископаемых – хромита, платины, титаномагнетита, алмаза [2].
     Для основных пород также характерны высокие концентрации Ni, Cr, Co, Mg, Mn. Специфичны такие элементы – Sc, Ca, V, Cu, Ti, Sb, F, P, Zn, Cd. Л. В. Таусон выделил основные геохимические типы базальтоидов. Большое информационное значение имеет коэффициент К, рассчитанный по отношению суммы Ba+Sr к сумме Ba+Sr. Крайние значения этого коэффициента разняться в 52 раза:

Геохимические типы базальтоидов по Л. В. Таусону

     По Л. С. Бородину, при фракционной дифференциации основных магм вопреки ранее имевшимся представлениям соблюдается «принцип когерентности», т. е. сопряженное изменение содержания петрогенных и редких литофильных элементов – Y, Zr, Nb, La, Ce, Ba, Rb и др.
     Окислительно-восстановительные условия формирования толеитовых базальтов различны. Наиболее восстановленные, содержащие только Fe2+, предположительно непосредственно связаны с верхней мантией. В этих породах обнаружен Eu2+ – аналог щелочноземельных элементов, резко отличный от большинства других редких земель (TR3+). Eu2+ – аналог Sr2+, что объясняется близостью Ri (0,125 и 0,121 нм). Yb также переходит в двухвалентное состояние и становится аналогом Mg. Менее восстановленные базальты содержат и фаялит (Fe2SiO4), и магнетит (Fe3O4). Наконец, для наиболее окисленных пород характерен только магнетит. Хорошим показателем щелочности базальтов служит отношение La3+/Lu3+.
     С дифференциацией основной магмы связано образование медно-никелевых (Норильск, Кольский полуостров), титано–магнетитовых V (Урал) и других рудных месторождений (Дистлер В. В. и др.).
     Ультраосновные и основные породы относят к протокристаллизации (по А. Е. Ферсману). Для минералов протокристаллизации характерны разнообразные элементы – примеси, накопление которых во многом объясняется законами изоморфизма. Так, в оливинах концентрируется Ni2+ и Mg2+. Mn больше концентрируется в железистых оливинах. В пироксенах концентрируются Ni, Co, Cr, Mn, Sc, V и др., в амфиболах – Mn, Sc, Ni, Co, V, Zn, иногда Cr и другие элементы.
     Основные и ультраосновные породы Приазовья занимают различные тектонические позиции. Так, например, по данным С.Г. Кривдика и В.И. Ткачука, в Октябрьском сложно построенном массиве (протерозой) они расположены по периферии массива. По данным Васильченко В.В., Стрекозова С. Н., Бородыни Б.В., Лацько В. Г и др. в пределах Приазовья выявлено множество даек диабазов и лампрофиров различного возраста, которые локализуются вдоль разломных зон. Девонские базиты и ультрабазиты часто приурочены к пересечениям крупных разломных зон. Вблизи зоны сочленения Донбасса с Приазовьем обнаружены 4 тела кимберлитов. Эти тела контролируются разломами. На участках некоторых тел выявлены пермские дайки трахитов, что указывает на активность этих участков и в более поздние эпохи.

Результаты структурно–геодинамических исследований

     Проведены рекогносцировочные работы на участках отдельных тел и массивов основных и ультраосновных пород. Планируются детальные исследования структурно-геодинамических исследований, в том числе и на рудоносных участках (медных рудопроявлениях и кимберлитах).
     Исследования проведены вблизи одного из кимберлитовых тел. По данным структурных исследований на участке установлены многочисленные разрывные нарушения, а также дайки различного возраста от протерозоя до перми. Результаты тектонофизических исследований докембрийских и палеозойских образований указывают на периодически возобновляемую тектоническую активность. Это доказывается разновозрастными полями напряжений, установленными на данном участке. Аналогичная картина наблюдалась в девонских базальтах вблизи с. Васильевка. Здесь базальты по Васильевскому разлому контактируют с докембрийскими гранитоидами. Тектонофизические исследования указывают на геодинамическую активность участка в девоне и мезозое. Здесь обнаружены дайки андезитов триасового возраста. Анализ мощностей неоген–четвертичных отложений указывает на активность Васильевского разлома в альпийскую эпоху тектогенеза. На участке проведены рекогносцировочные исследования азимутальным электромагнитным методом структурно-геодинамического картирования (СГДК–А) [9]. Профиль пройден в направлении от докембрийских гранитоидов через Васильевский разлом к базальтам девона. Установлены аномалии электропроводности грунтов над разломом и за его пределами. Аномалии указывают на современную геодинамическую активность участка.

Геохимические особенности основных и ультраосновных пород Приазовья

Таблица 1

Содержания и кларки концентрации  химических элементов в ультраосновных породах Восточного Приазовья

(по данным спектрального полуколичественного анализа)

     В основных породах Восточного Приазовья отмечаются накопления и дефицит следующих элементов (Таблица 2):

Таблица 2

Содержания и кларки концентрации  химических элементов  в основных породах Восточного Приазовья

(по данным спектрального полуколичественного анализа)

     Как видно из таблицы 2, в основных породах Восточного Приазовья относительно кларка земной коры отмечаются накопления и дефицит следующих элементов.
     Габбро, накопление: As20,06 – P5,57 – Yb5 – Mo2,45 – Ti2,36 – W2,31 – Co1,46 – Zn1,42 – Mn1,18
     дефицит: Ce0,28 – Be0,32 – Li0,32 – Sr0,41 – Ag0,42 – Ni0,48 – Y0,59 – La0,62 – Pb0,66 – V0,7 – Cr0,7 – Ba0,75 – Cu0,78 – Ga0,85 – Nb0,9 – Sn0,92 – Zr0,93;
     Диабаз, накопление: As20,06 – Yb8,33 – W4 – Mo3,09 – Sn2,04 – P2,03 – Nb1,82 – Ti1,81 – Co1,7 – Zn1,55 – Zr1,48 – V1,36 – Pb1,27 – Cr1,26 – Cu1,12 – Ni1,05
     дефицит: Be0,32 – Sr0,44 – Ce0,51 – Mn0,53 – La0,61 – Y0,65 – Ag0,71 – Ga0,77 – Li0,93 – Ba0,98
     Из полученных рядов видно, что в ультраосновных и основных породах больше всего накапливался мышьяк (As), концентрация которого максимальна и в среднем превышает кларк более чем в 20 раз. В кимберлитах Новоласпинского района можно отметить накоплении таких элементов: Li5,43, Yb4, Nb2,97, P2,53, Ba2,24 .- в трубке «Надежда»; накапливаются Ni4,0, Yb4, Cr3,47, Co2,72, Li2,4. - в трубке «Южная». Большое превышение кларка отмечено для Yb5, W2,69 в трубке «Новоласпинская». В трубке «Надежда» концентрация Li значительно больше чем в «Южной». Дефицитом в кимберлитах можно считать такие элементы: Y0,34, Sr0,44, Be0,55 в трубке «Надежда»; Be0,26, Ag0,42, Sr0,44 в трубке «Южная» и Ce0,21, Li0,22, Sr0,35 в трубке «Новоласпинская».
     Среди ультраосновных пород Восточного Приазовья отмечается наибольший привнос таких элементов: Yb5, Co3,48, Cr2,58, V2,52, Cu2,4, Ti2,35, Ni2,13 в лампрофирах и Co5,18, Yb4,33, Cr4, V3,57, Cu3,43, Ni3,4, Ti3,2, W3,15 в пироксенитах. Дефицитными в лампрофирах можно считать Ce0,27, Li0,36, Sr0,43 и Li0,19, Be0,24, Ce0,24 в пироксенитах. Если сравнивать эти породы с кимберлитами Новоласпинского района, то тут важно отметить повышенное содержание Co5,18 и Cr4.
     В основных породах Восточного Приазовья накапливались такие элементы: P5,57, Yb5, Mo2,45, Ti2,36, W2,31 - в габбро, Yb8,33, W4, Mo3,09, Sn2,04, P2,03 - в диабазах. Здесь важно отметить, что в габбро накопление P значительно больше, чем в диабазах, а W меньше. Дефицитными в этих породах являются Ce0,28, Be0,32, Li0,32 - в габбро, Be0,32, Sr0,44, Ce0,51 – в диабазах [13].
     По полученным результатам построены графики для каждой из пород, отражающие степень накопление или дефицита элемента относительно кларка земной коры. На графиках кларк земной коры отражен значением 1. Для лучшей наглядности из графиков удалён As.

Гистограмма распределения кларков концентрации элементов в породе (разрешение 622х266, количество кадров 7, число повторений 5)

Выводы

     Как видно из результатов исследований массивы и тела основных и ультраосновных пород значительно отличаются тектонической позицией, вмещающими породами и составом. Общим является их приуроченность к разрывным дислокациям различного уровня. В большинстве случаев участки этих тел отличаются длительной исторей развития и возобновляемой геодинамической активностью. Очень разнообразен состав пород. Даже в пределах одной группы пород - кимберлитов, локализованных на одной площади, наблюдаются значительные отличия. Особенно это касается Ni и Cr. Эти отличия можно объясить различными локальными геодинамическими обстановками в период формирования тел и влиянием последующих молодых магматических процессов. Изменения превичного состава кимберлитов характерн и для других кимберлитов мира – Африки, Якутии, Архангельска и др. Повышенный кларк концентрации Ni и Cu в пироксенитах и габбро указывает на перспективность этих пород на поиски медно-никелевых руд. В дальнейшем будет проведен детальный анализ конкретных массивов этих пород Приазовья.

     В данный момент магистерская работа находится на стадии дороботки и дополнения теоретического материала. После декабря 2011г. полный текст работы можно получить у автора или научного руководителя.

Список литературных источникиов

1. Бутурлинов Н.В. Андезит–трахиандезитовый комплекс Донбасса и особенности его формирования / Н.В. Бутурлинов, А.И. Зарицький, М.С. Глебова // Геол. журн. – 1972. – 32, вып. 6. С. 89–94.
2. Бутурлинов Н.В. Геолого–петрографическая характеристика щелочно–ультраосновного – щелочно–базальтоидного комплекса зоны сочленения Донбасса с Приазовской частью Украинского щита / Н.В. Бутурлинов, В.И. Гоньшакова, В.Ф. Юрченко // Базит–гипербазитовый магматизм и минерагения юга Восточно–Европейской платформы. – М: Недра, 1973. С. 186 228.
3. Бутурлинов Н.В. Дайковые породы и их роль в минерагении Приазовья / Н.В. Бутурлинов, В.А. Корчемагин, В.И. Купенко [и др.] // Геол. журн. – 1980. № 3. С. 127 132.
4. Бутурлинов Н.В. Покрово–Киреевский сложный массив щелочно–ультраосновных и габброидных пород в зоне сочленения Донбасса с Приазовьем / Н.В. Бутурлинов // Геол. журн. – 1984. С. 55–70.
5. Геологическое строение и характер оруденения Азовского месторождения. / С.Н. Стрекозов, В.В. Васильченко, Д.С. Гурский [и др.] // Мін. ресурси України. – 1998. – № 3. – С. 6–9.
6. Донской А.Н. Эволюция девонского магматизма в Днепровско–Донецкой впадине / А.Н. Донской // Геохимия и рудообразование. – Киев: Наук. думка. – 1993. Вып. 20. – С. 72 90.
7. Кимберлитовые породы Приазовья// Наука, 1978.
8. Киселев В.А. Петрология и эволюция приазовского комплекса (Восточное Приазовье) / В.А. Киселев, В.В. Васильченко, В.Н. Загнитко // Геол. журн. – 1992. – № 2. – С. 27–35.
9. Кисельов В.А. Етапи тектоно-магматичної активізації в історії Східноприазовського блока Українського щита / В.А. Кисельов, Б.В. Бородиня, Н.А. Козар [и др.] // Вісник КНУ ім. Т. Шевченко. Геологія. – 2004. – Вип. 31–32. – С. 40– 44.
10. Кривдик С.Г. Петрология щелочных пород Украинского щита / С.Г. Кривдик, В.И. Ткачук. Киев: Наук. думка, 1990. 408 с.
11. Лазаренко Е.К. Минералогия Донецкого бассейна / Е.К. Лазаренко, Б.С. Панов, В.И. Груба. – Киев: Наук. думка, 1975. – Ч 1. – 255 с.
12. Соболев Н.В. Кимберлиты, лампроиты и неувязка состава верхней мантии /Н.В. Соболев , А.Д. Харькив, Н.В. Похиленко. – Новосибирск, 1978.
13. Справочник по петрографии Украины (магматические и метаморфические породы). – Киев: Наукова думка, 1975. – 580с.

Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://masters.donntu.ru

---

Резюме | Биография | Библиотека | Ссылки | Отчет о поиске | Индивидуальный раздел