На правах рукописи

БОНДАРЕНКО СВЕТЛАНА ВЛАДИМИРОВНА

ГЕОЛОГИЯ, ВЕЩЕСТВЕННЫЙ СОСТАВ

И ПАЛЕОГЕОДИНАМИЧЕСКАЯ ПРИРОДА

ВОРОНЕЖСКОЙ СВИТЫ

И СОПРЯЖЕННЫХ С НЕЙ КОМПЛЕКСОВ

(ВОРОНЕЖСКИЙ КРИСТАЛЛИЧЕСКИЙ МАССИВ)

Специальность 25.00.01 - Общая и региональная геология

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата геолого-минералогических наук

Саратов

2009

Работа выполнена на кафедре общей геологии и геодинамики

ГОУ ВПО Воронежский государственный университет

Научный руководитель: доктор геолого-минералогических наук,

профессор Ненахов Виктор Миронович

(ГОУ ВПО ВГУ, г. Воронеж)

Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогических наук,

профессор Короновский Николай Владимирович

(МГУ имени М.В.Ломоносова, г. Москва)

доктор геолого-минералогических наук,

профессор Староверов Вячеслав Николаевич

(ГОУ ВПО СГУ, г. Саратов)

Ведущая организация: ООО Воронежгеология

(г. Воронеж)

Защита состоится л16 декабря 2009 г. в 1400 на заседании Диссертационного совета

ДС 212.243.08 при Саратовском государственном университете имени Н.Г.Чернышевского по адресу: 410012, г. Саратов, ул. Астраханская, д. 83, Геологический факультет, корпус 1, ауд. 53

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Саратовского государственного университета имени Н.Г.Чернышевского

Автореферат разослан л____ ноября 2009 г.

Ученый секретарь

Диссертационного совета ДС 212.243.08 /Гончаренко О.П./

доктор геолого-минералогических наук

Телефон для справок: 8 (4732) 208-926; факс: 8 (4732) 208-926; 8 (4732) 208-989

E-mail: sw_bondarenko@hotmail.com

Актуальность работы. Геодинамическое моделирование - неотъемлемая часть региональных исследований. Для Воронежского кристаллического массива (ВКМ) существует несколько вариантов моделей, где вариативность связана с неоднозначностью в интерпретации Лосевской шовной зоны (ЛШЗ) и, прежде всего, важнейшего её элемента - воронежской свиты. Существует ряд точек зрения относительно формирования воронежской свиты в объеме ЛШЗ. Согласно одной из них воронежская свита сформировалась в постколлизионных условиях на этапе тафрогенеза (Чернышов и др., 1997). Главным аргументом этой точки зрения является то, что структурно воронежская свита залегает на всех палеопротерозойских и более ранних структурно-вещественных комплексах (СВК) кристаллического фундамента. Согласно другой, - воронежская свита занимает верхнее структурное положение, благодаря шарьированию в доколлизионное время (Ненахов, 1999). В основе таких представлений лежит то, что в поле распространения воронежской свиты развиты породы ольховского комплекса, с возрастом 205023 млн. лет (U-Pb) (Чернышов и др., 1998), в то время как возраст коллизии, датированный по типичным коллизионным гранитоидам бобровского комплекса 20223 млн. лет (U-Pb) (МинерагеническиеЕ, 2007). Третья точка зрения предполагает рассмотрение воронежской свиты в составе лосевской серии, сформировавшейся в пределах активной окраины Сарматии (Щипанский и др., 2007).

Актуальность данной работы диктуется необходимостью установления палеогеодинамических условий формирования воронежской свиты, позволяющих внести коррективы в существующую модель развития ВКМ и оптимизировать её прогностические минерагенические возможности.

Цели и задачи исследования. Целью работы является определение граничных геологических признаков воронежской свиты для создания непротиворечивой геодинамической модели формирования воронежской свиты в контексте общего развития ВКМ. Модель предполагает выяснение палеогеодинамических условий формирования, уточнение генетической природы и определение положения воронежской свиты в вертикальном и горизонтальном рядах СВК палеопротерозоя ВКМ. Для достижения поставленной цели потребовалось последовательно решить ряд задач, в том числе: 1) осуществить комплексное изучение вещественного состава СВК воронежской свиты и сопряженных с ней комплексов; 2) определить граничные признаки СВК воронежской свиты; 3) установить относительный и изотопный возраст отложений воронежской свиты; 4) реконструировать палеогеографические и палеотектонические условия образования воронежской свиты.

Фактический материал, методы исследования и личный вклад автора. Автором обработан и проанализирован разнообразный геологический, петрохимический, геохимический, изотопно-геохронологический материал. Результаты исследования базировались на фондовых и опубликованных материалах по изучению воронежской свиты различными исследователями, начиная с 1959г. и авторских исследованиях, включающих изучение более 250 шлифов по 6 буровым скважинам, а также обработку: 1) результатов свыше 400 силикатных анализов по воронежской свите и сопряженным с ней СВК (включая аналитический материал предыдущих исследований (Иванов, Молотков, 1982; Богданов и др., 1972-1981; Терентьев, 2004; Рыборак, 1999)); 2) результатов десяти Sm/Nd изотопно-геохимических анализов; 3) результатов анализов элементов-примесей методом ICP-MS (40); 4) 10 определений возраста по циркону по технологии SHRIMP II. Определение элементов-примесей выполнено в аналитическом центре ИЗК СО РАН г. Иркутск, Sm/Nd изотопно-геохимический анализ - в аналитическом центре КН - РАН г. Апатиты. Геохронологическое определение возраста выполнено в аналитическом центре ВСЕГЕИ.

В качестве методологического инструмента автором применялся геодинамический анализ, широко используемый при региональных исследованиях.

Обработка информации осуществлялась при помощи методов математической статистики на ЭВМ с использованием программного пакета Microsoft Office и ряда специализированных программ (лStatistic plus for Windows 6.0, PetroExplorer, Magma, Petrograph 1.0.5), графика и фотоматериал обработан с помощью программ Strater, CorelDraw 13.0, HeliconFocus, PhotoShop CS3, Adobe Illustrator CS3.

Новизна и практическая значимость. Впервые породы воронежской свиты и Байгоровской вулканоплутонической структуры (БВПС) рассмотрены как составные части (элементы) единой системы, образующей непрерывный вертикальный геодинамический ряд, для которого получены геохронологические данные по цирконам (SRIMP-II), изучено поведение редких и редкоземельных элементов (ICP-MS), произведена Sm-Nd изотопия. Установлена геохимическая гетерогенность вулканитов БВПС и их формирование за счет полигенного магматического центра. В результате изучения геологии, обобщения всего имеющегося структурно-геологического, петрологического материала с привлечением изотопно-геохимических и геохронологических данных предложена модель формирования воронежской свиты в рамках эволюции ЛШЗ. Дана новая интерпретация природы шукавского комплекса, что предполагает внести в существующую легенду раннего докембрия ВКМ ряд существенных изменений относительно шукавского, ольховского комплексов, БВПС, а также пересмотреть их минерагенический потенциал. Кроме того, перерыв и структурное несогласие в основании воронежской свиты перспективны в отношении уранового оруденения, серпентинитовый меланж шукавского комплекса - на предмет хромитового и платинометального оруденения, а БВПС - на золото. Полученные результаты предполагается использовать при геолого-съёмочных и поисковых работах по ВКМ, при реконструкции геодинамических и палеофациальных режимов формирования докембрийских СВК региона, а также минерагенических исследованиях.

Апробация работы и публикации. По теме диссертации опубликовано 11 работ, в том числе 2 рекомендованных ВАК. Результаты работы докладывались на VIII и IX Всероссийской научной конференции студентов, аспирантов и молодых специалистов Геологи XXI века (г. Саратов 2007, 2008 г.г.); XVIII Молодёжной научной конференции, посвященной памяти чл.-корр. АН СССР К.О.Кратца Актуальные проблемы геологии докембрия, геофизики и геоэкологии (г. Санкт-Петербург, 2007 г.); IV Международной конференции студентов и аспирантов, посвященной 175-летию со дня рождения А.Поля (г. Днепропетровск, 2007 г.), XXI и XXII Всероссийской молодежной конференции Строение литосферы и геодинамика (г. Иркутск, 2007 - 2008 гг..); IV Сибирской международной конференции молодых ученых по наукам о Земле (г. Новосибирск, 2008); Межвузовской научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых Молодые - наукам о земле (г.Москва, 2008 г.), Международной конференции Месторождения природного и техногенного минерального сырья: геология, геохимия, геохимические и геофизические методы поисков, экологическая геология, посвящённой 90-летию Воронежского государственного университета (г. Воронеж, 2008); I Международной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов, посвященной памяти акад. А.П.Карпинского (г. Санкт-Петербург, 2009 г.).

Объем и структура работы. Объём диссертации составляет 218 стр., в числе которых 57 рисунков, 22 фотографии, 24 таблицы. Диссертация представлена в четырех главах, введении, заключении и библиографическом списке литературы, включающем 281 наименование.

Во введении поясняется актуальность и новизна работы, указываются цель и задачи, приводятся данные по фактическому материалу и структуре работы, формулируются защищаемые положения диссертации.

Первая глава посвящена методическим аспектам исследования, которые использовались для решения поставленных задач. В их основе лежит геодинамический анализ. Исследования последних двух десятилетий показали его высокую эффективность за счет многоаспектности и универсализма.

Во второй главе обобщена и систематизирована история изучения воронежской свиты, где в хронологической последовательности приводится эволюция взглядов исследователей на геологию, происхождение и её структурно-формационную принадлежность. Проанализированы основные проблемные моменты в гипотезах формирования, как самой воронежской свиты, так и сопряженных с ней комплексов.

В третьей главе дана краткая характеристика геологического строения ВКМ, анализируются геология, вещественный состав воронежской свиты и сопряженных с ней наиболее важных СВК. Обосновывается положение воронежской свиты в вертикальном и горизонтальном геодинамических рядах СВК палеопротерозоя ВКМ. Приводятся данные в пользу формирования отложений стрелицкой толщи лосевской серии в условиях деструкции континентальной коры, а пород подгоренской толщи лосевской серии - в условиях заложения и развития активной окраины, шукавский комплекс рассматривается в качестве фрагмента офиолитового шва. Материалы данной главы легли в основу 1-го и 3-го защищаемых положений.

В четвертой главе приводятся данные, позволяющие уточнить возрастное положение воронежской свиты в вертикальном ряду СВК ВКМ палеопротерозойского возраста. Устанавливаются закономерности распределения петрогенных окислов и элементов-примесей, изотопных отношений в породах воронежской свиты и сопряженных с ней СВК. На основании обобщения представлений о строении воронежской свиты и сопряженных с ней СВК, аналитических данных и геологических признаков СВК современных геодинамических обстановок установлены геодинамические условия формирования отложений воронежской свиты. С учетом указанного выше, пересмотрена и уточнена модель формирования ЛШЗ. Приводимые в главе выводы легли в основу 2-го и 3-го защищаемых положений.

В заключительной части диссертации изложены основные выводы, полученные в результате исследований.

Защищаемые положения:

1. Воронежская свита и Байгоровская вулканоплутоническая структура принадлежат единому вертикальному геодинамическому ряду, отвечающему позднеорогенному этапу развития Воронежского кристаллического массива.
2. Структурно-вещественные комплексы позднеколлизионного вертикального геодинамического ряда сформировались в возрастном интервале 2050-2030 млн.л.
3. Структурно-вещественные комплексы позднеколлизионного вертикального геодинамического ряда завершают эволюцию Лосевской шовной зоны, в целом включающей три этапа: деструкцию Сарматии (стрелицкое время), заложение и развитие активной окраины (подгоренское время) и последующий орогенез (коллизию), заключительная стадия которого проявилась в воронежское время.

Благодарности. Работа выполнена на кафедре общей геологии и геодинамики Воронежского государственного университета под руководством доктора геолого-минералогических наук профессора В.М.Ненахова, которому автор глубоко благодарен и признателен за чуткое руководство, ценные советы при обсуждении материалов исследования и помощь на всех стадиях подготовки диссертации. Особую благодарность автор выражает кандидатам геол.-мин. наук Ю.Н.Стрику, В.В.Багдасаровой, И.П.Лебедеву, Р.А.Терентьеву, В.Ю.Скрябину за любезно предоставленный каменный материал, а также советы, замечания и критику в процессе исследований. Ценные советы были получены со стороны М.И.Шабалина, чл.-корр. РАН проф. Н.М.Чернышова, доктора геол.-мин. наук проф. В.И.Сиротина, кандидата геол.-мин. наук В.И.Жаворонкина. Автор выражает благодарность Г.С.Золотарёвой, Д.А.Воронину за помощь в подготовке материалов для аналитических методов исследования, А.Г.Маникину и Н.В.Холиной за участие в оформлении графических приложений. Автор признателен сотрудникам аналитических центров и лабораторий, в которых были получены результаты по геохимии и изотопии, составившие важную часть данной работы: сотрудникам аналитического центра ВСЕГЕИ (г.Санкт-Петербург) и ИЗК СО РАН (г.Иркутск), А.П.Серову и С.Н.Дьякову (КН - РАН, г.Апатиты), С.М.Пилюгину (ВГУ, г.Воронеж)), а также доктору геол.-мин. наук Т.Б.Баяновой за помощь в организации производства изотопного анализа на базе КН - РАН (г.Апатиты) и чл.-корр. РАН Е.В.Склярову за обеспечение анализа редких и редкоземельных элементов методом ICP-MS в аналитическом центре ИЗК СО РАН (г.Иркутск). Автор выражает искреннюю благодарность всем коллегам по работе за отзывчивость и поддержку в ходе подготовки работы, а так же глубокую признательность своим родителям за терпение, понимание и поддержку во время всего периода работы над диссертацией.

ОБОСНОВАНИЕ ЗАЩИЩАЕМЫХ ПОЛОЖЕНИЙ

Первое защищаемое положение: Воронежская свита и Байгоровская вулканоплутоническая структура (БВПС) принадлежат единому вертикальному геодинамическому ряду, отвечающему позднеорогенному этапу развития Воронежского кристаллического массива (ВКМ).