О.В. Дубина, ГЕОХІМІЯ ПАЛЕОПРОТЕРОЗОЙСЬКИХ ВИСОКОКАЛІЄВИХ ПОРІД ВЕРБКІВСЬКОГО ПРОЯВУ (ВЕРХНЄ ПОБУЖЖЯ, УКРАЇНСЬКИЙ ЩИТ): ПЕТРОГЕНЕЗИС, ТЕКТОНІЧНІ УМОВИ ТА МІНЕРАЛІЗАЦІЯ

https://doi.org/10.15407/mineraljournal.48.02.064

УДК 550:552.33(477)

ГЕОХІМІЯ ПАЛЕОПРОТЕРОЗОЙСЬКИХ ВИСОКОКАЛІЄВИХ ПОРІД

ВЕРБКІВСЬКОГО ПРОЯВУ (ВЕРХНЄ ПОБУЖЖЯ, УКРАЇНСЬКИЙ ЩИТ):

ПЕТРОГЕНЕЗИС, ТЕКТОНІЧНІ УМОВИ ТА МІНЕРАЛІЗАЦІЯ

О.В. Дубина 1, 2, д-р геол. наук, доцент, пров. наук. співроб.

E-mail: dubyna_a@ukr.net; orcid: 0000-0002-6003-4873

С.Г. Кривдік 1, д-р геол.-мін. наук, проф.

E-mail: kryvdik@ukr.net; orcid: 0000-0002-8356-1115

І.А. Швайка 1, канд. геол. наук, наук. співроб.

E-mail: ishvaika@gmail.com; orcid: 0000-0001-9585-4380

І.Д. Швайкa 1, мол. наук. співроб.

E-mail: igor.d.shvayka@gmail.com; orcid: 0000-0002-1908-6639

Л.І. Проскурка 1, наук. співроб.

E-mail: igmrproskurko@gmail.com; orcid: 0000-0001-5760-2000

1 Інститут геохімії, мінералогії та рудоутворення ім. М.П. Семененка НАН України

03142, м. Київ, Україна, просп. Акад. Палладіна, 34

2 Київський національний університет імені Тараса Шевченка

Навчально-науковий інститут "Інститут геології"

03022, м. Київ, Україна, вул. Васильківська, 90

Мова: англійська

Мінералогічний журнал 2026, 48 (2): 64-84

Анотація: У Верхньому Побужжі відомі невеликі масиви / штоки висококалієвих двопіроксенових порід піроксеніт-шонкініт-сієнітової серії палеопротерозойського віку (2,0 млрд рр.). Масштаби поширення цих порід залишаються невідомими. За часом утворення висококалієві інтрузивні породи синхронні з відомими в цьому районі масивами лужних порід, штоками кварцових і лужних сієнітів та калієвих апатитоносних габроїдів. Усі породи мають високий вміст K2О (3—8 мас. %) та співвідношення K2О/Na2О (>2,5), за якими їх можна класифікувати як лужні та ультракалієві породи. У всіх різновидах (включно із лейкократовими сієнітами) зафіксовано високий вміст Р2О5 (до 2,1 мас. %). За вмістом елементів-домішок породи збагачені LILE і LREE (Rb 242—336 ppm, Ва 2278—8470, RЕЕ до 1260, La 88—240 ppm, (La/Yb)C 37—78), але водночас деплетовані щодо HFSE (з негативними аномаліями Nb-Ta, Zr-Hf і Ti). Закономірності розподілу елементів-домішок і моделювання розподілу REE під час рівноважного плавлення дає підстави вважати, що первинні магматичні розплави зароджувались у метасоматизованій літосферній мантії за незначної частки плавлення гранатового перидотиту чи гарцбургіту. Деплетація HFSE і Ті, на тлі збагаченості LILE та LREE, може вказувати на генерацію ультракалієвих лужних розплавів у субдукційних умовах, що за складом, імовірно, були подібними до калієвих базальтів або шошонітів. Дегідратація субдукованого матеріалу і часткове плавлення за понижених температур могло призводити до появи флюїдів / розплавів, відповідальних за метасоматоз та часткове плавлення мантійних перидотитів. Наявність у цьому районі Голосківської інтрузії апатитових калієвих габроїдів та піроксенітів, одновікових із калієвими породами Вербківської інтрузії, дає змогу припускати, що останні генетично пов’язані і могли утворитись із подібних розплавів унаслідок їх глибшої диференціації. Калієві породи с. Вербки можуть указувати на значне поширення в Побужжі апатитових габроїдів голосківського типу.

Ключові слова: калієві магми, шонкініт, сієніт, апатит, субдукція, палеопротерозой, Побужжя, Український щит.

References / Література

Abdel-Rahman, A.F.M and Nassar, P.E. (2004), Cenozoic volcanism in the Middle East: petrogenesis of alkali basalts from northern Lebanon, Geol. Mag., Vol. 141, pp. 545-563. https://doi.org/10.1017/s0016756804009604

Adam, J. and Green, T.H. (2006), Trace element partitioning between mica- and amphibole-bearing garnet lherzolite and hydrous basanitic melt: 1. Experimental results and the investigation of controls on partitioning behaviour, Contr. Mineral. Petrol., Vol. 152, No. 1, pp. 1-17. https://doi.org/10.1007/s00410-006-0085-4

Aldanmaz, E., Pearce, J.A., Thirlwall, M. F. and Mitchell, J.G. (2000), Petrogenetic evolution of late Cenozoic post-collision volcanism in western Anatolia, Turkey, J. Volcan. and Geotherm. Res., Vol. 102, No. 1-2, pp. 67-95. https://doi.org/10.1016/S0377-0273(00)00182-7

Allègre, C.J. and Minster, J.F. (1978), Quantitative models of trace element behavior in magmatic processes, Earth and Planet. Sci. Lett., Vol. 38, pp. 1-25. https://doi.org/10.1016/0012-821X(78)90123-1

Ayers, J.C. and Watson, E.B. (1993), Rutile solubility and mobility in supercritical aqueous fluids, Contrib. Mineral. Petrol., Vol. 114, pp. 321-330. https://doi.org/10.1007/BF01046535

Barth, M.G., McDonough, W.F. and Rudnick, R.L. (2000), Tracking the budget of Nb and Ta in the continental crust, Chemical Geol., Vol. 165 (3-4), pp. 197-213. https://doi.org/10.1016/S0009-2541(99)00173-4

Blundy, J.D., Robinson, J.A.C. and Wood, B.J. (1998), Heavy REE are compatible in clinopyroxene on the spinel lherzolite solidus, Earth and Planet. Sci. Lett., Vol. 160, No. 3-4, pp. 493-504. https://doi.org/10.1016/S0012-821X(98)00106-X

Chen, W. and Arculus, R.J. (1995), Geochemical and isotopic characteristics of lower crustal xenoliths, San Francisco Volcanic Field, Arizona, U.S.A, Lithos, Vol. 36, No. 3-4, pp. 203-225. https://doi.org/10.1016/0024-4937(95)00018-6

Сonticelli, S., D’Antonio, M., Pinarelli, L. and Civetta, L. (2002), Source contamination and mantle heterogeneity in the genesis of Italian potassic and ultrapotassic volcanic rocks: Sr-Nd-Pb isotope data from Roman Province and Southern Tuscany, Mineral. Petrol., Vol. 74, pp. 189 - 222. https://doi.org/10.1007/s007100200004

Elliott, T. (2003), Tracers of the slab, in Eiler, J. (ed.), Inside the subduction factory, Geophysical Monograph, AGU, Washington DC 138, pp. 23-45. https://doi.org/10.1029/138GM03

Fitton, J.G., James, D., Kempton, P.D., Ormerod, D.S. and Leeman, W.P. (1988), J. Petrol., Special Lithosphere Issue, pp. 331-349. https://doi.org/10.1093/petrology/Special_Volume.1.331

Fitton, J.G., James, D. and Leeman, W.P. (1991), Basic magmatism associated with Late Cenozoic extension in the western United States: Compositional variations in space and time, J. Geophys. Research, Solid Earth, Vol. 96 (B8), pp. 13693-13711. https://doi.org/10.1029/91JB00372

Foley, S.F., Barth, M.G. and Jenner, G.A. (2000), Rutile/melt partition coefficients for trace elements and an assessment of the influence of rutile on the trace element characteristics of subduction zone magmas, Geochim. et Cosmochim. Acta, Vol. 64, pp. 933-938. https://doi.org/10.1016/S0016-7037(99)00355-5

Foley, S.F., Venturelli, G., Green, D.H. and Toscani, L. (1987), The ultrapotassic rocks: Characteristics, classification, and constraints for petrogenetic models, Earth Sci. Rev., Vol. 24, pp. 81-134. https://doi.org/10.1016/0012-8252(87)90001-8

Furman, T. and Graham, D. (1999), Erosion of lithospheric mantle beneath the East African Rift system: geochemical evidence from the Kivu volcanic province, Lithos, Vol. 48, No. 1-4, pp. 237-262. https://doi.org/10.1016/S0024-4937(99)00031-6

Gao, S., Luo, T.C., Zhang, B.R., Zhang, H.F., Han, Y.W., Zhao, Z.D. and Hu, Y.K. (1998), Chemical composition of the continental crust as revealed by studies in East China, Geochim. et Cosmochim. Acta, Vol. 62(11), pp. 1959-1975. https://doi.org/10.1016/S0016-7037(98)00121-5

Geological Survey of Japan, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST). Геохімічний стандартний зразок JG-1a. URL: https://gbank.gsj.jp/geostandards/igneous.html (Accessed: 03.06.2025).

Gill, J.B. (1981), Orogenic andesites and plate tectonics, Springer Science and Business Media, 390 p. https://doi.org/10.1007/978-3-642-68012-0

Irvine, T.N. and Baragar, W.R.A. (1971), A guide to the chemical classification of common volcanic rocks, Canad. J. Earth Sci., Vol. 8, pp. 523-548. https://doi.org/10.1139/e71-055

John, T., Klemd, R., Klemme, S., Pfander, J.A., Hoffmann, J.E. and Gao, Jun (2011), Nb-Ta fractionation by partial melting at the titanite-rutile transition, Contrib. Mineral. and Petrol., Vol. 161, Iss. 1, pp. 35-45. https://doi.org/10.1007/s00410-010-0520-4

Kelemen, P.B., Shimizu, N. and Dunn, T. (1993), Relative depletion of niobium in some arc magmas and the continental crust: partitioning of K, Nb, La and Ce during melt/rock reaction in the upper mantle, Earth and Planet. Sci. Lett., Vol. 120, pp. 111-134. https://doi.org/10.1016/0012-821X(93)90234-Z

Klemme, S., Blundy, J.D. and Wood, B.J. (2002), Experimental constraints on major and trace element partitioning during partial melting of eclogite, Geochim. et Cosmochim. Acta, Vol. 66, No. 17, pp. 3109-3123. https://doi.org/10.1016/S0016-7037(02)00859-1

Kepezhinskas, P., McDermott, F., Defant, M.J., Hochstaedter, A. and Drummond, M.S. (1997), Trace element and Sr-Nd-Pb isotopic constraints on a three-component model of Kamchatka Arc petrogenesis, Geochim. et Cosmochim. Acta, Vol. 61, pp. 577-600. https://doi.org/10.1016/S0016-7037(96)00349-3

Kryvdik, S.G., Dubyna, O.V., Dovbush, T.I., Kotvytska, I.M., Vysotsky, O.B., Bezsmolova, N.V. and Amashukeli, Yu.A. (2011), 87Sr/86Sr in Apatites from Alkaline and Basic Rocks of the Ukrainian Shield, Mineral. Journ. (Ukraine), Vol. 33, No. 3, Kyiv, pp. 55-62 [in Ukrainian].

[Кривдік, С.Г., Дубина, О.В., Довбуш, Т.І., Котвицька, І.М., Висоцький, О.Б., Безсмолова, Н.В., Амашукелі, Ю.А. (2011), 87Sr/86Sr в апатитах із лужних і основних порід Українського щита. Мінерал. журн. 33, № 3. С. 55—62.]

Kryvdik, S.G., Dubyna, O.V., Yurchyshyn, A.P., Botsulyak, I.V., Ponomarenko, O.M., Gurnenko, A.I., Krasyuk, O.P., Bondarenko, I.M. and Kanunikova, L.I. (2007), New Type of Apatite-Bearing Gabbroids in Upper Bug Area, Mineral. Journ. (Ukraine), Vol. 29, No. 1, Kyiv, pp. 23-33 [in Ukrainian].

[Кривдік, С.Г., Дубина, О.В., Юрчишин, А.П., Боцуляк, І.В., Пономаренко, О.М., Гурненко, А.І., Красюк, О.П., Бондаренко, І.М., Канунікова, Л.І. (2007), Новий тип апатитоносних габроїдів у Верхньому Побужжі. Мінерал. журн., 29, № 1. С. 23—33.]

Kryvdik, S.G., Dubyna, O.V., Bezvynnyi, V.P., Ponomarenko, O.M. and Butovych, V.I. (2006a), Precambrian Potassic Rocks (Pyroxenite-Shonkinite-Sienite Series) in Upper Bug Area (the Ukrainian Shield), Mineral. Journ. (Ukraine), Vol. 28, No. 1, Kyiv, pp. 73-83 [in Ukrainian].

[Кривдік, С.Г., Дубина, О.В., Безвинний, В.П., Пономаренко, О.М., Бутович, В.І. (2006a), Калієві породи (піроксеніт-шонкініт-сієнітова серія) докембрію Верхнього Побужжя (Український щит). Мінерал. журн. 28, № 1. С. 73—83.]

Kryvdyk, S.G., Tsymbal, S.N., Razdorozhny, V.F. (2006b), Palaeozoic Alkaline Rocks of the East Peri-Azovian Area (the Ukrainian Shield), Mineral. Journ. (Ukraine), Vol. 28, No. 2, Kyiv, pp. 5-40 [in Russian].

[Кривдик, С.Г., Цымбал, С.Н., Раздорожный, В.Ф. (2006b), Палеозойские щелочные породы Восточного Приазовья (Украинский щит). Мінерал. журн. 28, № 2. С. 5—40.]

Le Maitre, R.W. et al. (eds.) (2002), Igneous rocks a Classification and Glossary of Terms, Cambridge Univ. Press, 236 p. http://dx.doi.org/10.1017/CBO9780511535581

Lu, Y.-J., Kerrich, R., Mccuaig, T.C., Li, Z.-X., Hart, C.J., Cawood, P.A., Hou, Z.-Q., Bagas, L., Cliff, J., Belousova, E.A. and Suo-Han Tang (2013), Geochemical, Sr-Nd-Pb, and Zircon Hf-O Isotopic Compositions of Eocene-Oligocene Shoshonitic and Potassic Adakite-like Felsic Intrusions in Western Yunnan, SW China: Petrogenesis and Tectonic Implications, J. Petrol., Vol. 54, pp. 1309-1348. https://doi.org/10.1093/petrology/egt013

McDonough, W.F. and Sun, S. (1995), The composition of the Earth, Chemical Geol., Vol. 120, pp. 223-253. https://doi.org/10.1016/0009-2541(94)00140-4

McKenzie, D. and O’Nions, R.K. (1991), Partial Melt Distributions from Inversion of Rare Earth Element Concentrations, J. Petrol., Vol. 32, pp. 1021-1091. https://doi.org/10.1093/petrology/32.5.1021

Meen, J.K. (1990), Elevation of potassium content of basaltic magma by fractional crystallization: the effect of pressure, Contrib. Mineral. Petrol., Vol. 104, pp. 309-331. https://doi.org/10.1007/BF00321487

Melluso, L., Cucciniello, C., Le Roex, A.P. and Morra, V. (2016), The geochemistry of primitive volcanic rocks of the Ankaratra volcanic complex, and source enrichment processes in the genesis of the Cenozoic magmatism in Madagascar, Geochim. et Cosmochim. Acta, Vol. 185, pp. 435-452. https://doi.org/10.1016/j.gca.2016.04.005

Menzies, M.A., Kyle, P.R., Jones, M. and Ingram, G. (1991), Enriched and depleted source components for tholeiitic and alkaline lavas from Zuni-Bandera, New Mexico: Inferences about intraplate processes and stratified lithosphere, J. Geophys. Res., Vol. 96, pp. 13645 -13671. https://doi.org/10.1029/91JB00556

Mitchell, R.H. and Bergman, S.C. (1991), Petrology of lamproites. Plenum, New York, 447 p. https://doi.org/10.1007/978-1-4615-3788-5

Müller, N.M., Rock, S. and Groves, D.I. (1992), Geochemical discrimination between shoshonitic and potassic volcanic rocks in different tectonic settings: A pilot study, Mineral. and Petrol., Vol. 46, pp. 259-289. http://dx.doi.org/10.1007/BF01173568

Pearce, J.A. (1983), Role of the sub-continental lithosphere in magma genesis at active continental margins, in: Continental Basalts and Mantle Xenoliths, Shiva Press, U.K, pp. 230-249.

Рeccerillo, А. (1999), Multiple mantle metasomatism in central-southern Italy: Geochemical effects, timing and geodynamic implications, Geology, Vol. 27, No. 4, pp. 15 - 318. https://doi.org/10.1130/0091-7613(1999)027<0315:MMMICS>2.3.CO;2

Рeccerillo, А. and Taylor, S.R. (1976), Geochemistry of Eocene Calc-Alkaline Volcanic Rocks from the Kastamonu Area, Northern Turkey, Contr. Mineral. Petrol., Vol. 58, pp. 63-81. http://dx.doi.org/10.1007/BF00384745

Prowatke, S. and Klemme, S. (2005), Effect of melt composition on the partitioning of trace elements between titanite and silicate melt, Geochim. et Cosmochim. Acta, Vol. 69, No. 3, pp. 695-709. https://doi.org/10.1016/j.gca.2004.06.037

Rollinson, H.R. (1993), Using Geochemical Data: Evaluation, Presentation, Interpretation, Longman scientific and technical. https://doi.org/10.4324/9781315845548

Rudnick, R.L. and Gao, S. (2003), The Composition of the Continental Crust, in Holland, H.D. and Turekian, K.K. (eds.), Treatise on Geochemistry, Vol. 3, The Crust, Elsevier-Pergamon, Oxford, pp. 1-64. http://dx.doi.org/10.1016/b0-08-043751-6/03016-4

Ryerson, F.J. and Hess, P.C. (1978), Implications of liquid-liquid distribution coefficients to mineral-liquid partitioning, Geochim. et Cosmochim. Acta, Vol. 42(6), pp. 921-932. https://doi.org/10.1016/0016-7037(78)90103-5

Samchuk, A.I., Ogar, T.V., Sukach, V.V. and Vovk, K.V. (2014), Chemical-analytical features of the determination of rare earth elements by mass spectrometry in basic and ultrabasic minerals, Zb. nauk. pr. UkrDHRI, No. 3-4, Kyiv, pp. 168-177 [in Ukrainian].

[Самчук, А.І., Огар, Т.В., Сукач, В.В., Вовк, К.В. (2014), Хіміко-аналітичні особливості визначення рідкісноземельних елементів методом мас-спектрометрії в базит-ультрабазитах. Зб. наук. пр. УкрДГРІ. № 3—4. С. 168—177.]

Saunders, A.D., Storey, M., Kent, R.W. and Norry, M.J. (1992), Consequences of plume-lithosphere interactions, in Storey, B.C., Alabaster, T. and Pankhurst, R.J. (eds.), Magmatism and the Cause of Continental Breakup, Geolog. Soc. of London Spec. Publ. 68, pp. 41- 60. https://doi.org/10.1144/GSL.SP.1992.068.01.04

Shaw, J.E., Baker, J.A., Menzies, M.A., Thirlwall, M.F. and Ibrahim, K.M. (2003), Petrogenesis of the Largest Intraplate Volcanic Field on the Arabian Plate (Jordan): a Mixed Lithosphere-Asthenosphere Source Activated by Lithospheric Extension, J. Petrol., Vol. 44(9), pp. 1657-1679. https://doi.org/10.1093/petrology/egg052

Shcherbak, N.P., Artemenko, G.V., Lesnaya, I.M., Ponomarenko, A.N. and Shumlyanskyy, L.V. (2008), Geochronology of the Early Precambrian of the Ukrainian Shield. Proterozoic, Nauk. dumka, Kyiv, 240 p. [in Russian].

[Щербак, Н.П., Артеменко, Г.В., Лесная, И.М., Пономаренко, А.Н., Шумлянский, Л.В. (2008), Геохронология раннего докембрия Украинского щита. Протерозой. Наук. думка. Киев. 240 с.]

Shumlyanskyy, L.V. (2014), Geochemistry of rocks of the Osnitsa-Mikashevychy volcano-plutonic belt of the Ukrainian Shield, Geochemistry, No. 11, pp. 972-985 [in Russian]. https://doi.org/10.7868/S0016752514110089

[Шумлянский, Л.В. (2014), Геохимия пород Осницко-Микашевичского вулкано-плутонического пояса Украинского щита. Геохимия. № 11. С. 972—985.]

Smith, E.I., Sanchez A., Walker, J.D. and Wang, K. (1999), Geochemistry of Mafic Magmas in the Hurricane Volcanic Field, Utah: Implications for Small‐ and Large‐Scale Chemical Variability of the Lithospheric Mantle, The Journ. Geology, Vol. 107 (4), pp. 433 - 448. https://doi.org/10.1086/314355

Sun, S.S. and McDonough, W.F. (1989), Chemical and Isotopic Systematics of Oceanic Basalts: Implications for Mantle Composition and Processes, in Saunders, A.D. and Norry, M.J. (eds.), Magmatism in the Ocean Basins, Geol. Soc., London, Spec. Publ., 42, pp. 313-345. https://doi.org/10.1144/GSL.SP.1989.042.01.19

Thirlwall, M.F., Smith, T.E., Graham, A.M., Theodorou, N., Hollings, P., Davidson, J.P. and Arculus, R.J. (1994), High Field Strength Element Anomalies in Arc Lavas: Source or Process? J. Petrol., Vol. 35(3), pp. 819-838. https://doi.org/10.1093/petrology/35.3.819

Thompson, R.N. and Morrison, M.A. (1988), Asthenospheric and lower-lithospheric mantle contributions to continental extensional magmatism: An example from the British Tertiary Province, Chemical Geol., Vol. 68, pp. 1-15. https://doi.org/10.1016/0009-2541(88)90082-4

Watson, F.B. (1976), Two-liquid partition coefficients: Experimental data and geochemical implications, Contrib. Mineral. Petrol., Vol. 56, pp. 119-134. https://doi.org/10.1007/BF00375424

Wilson, M. (1989), Igneous Petrogenesis: A Global Tectonic Approach, Unwin Hyman, London, 466 p. https://doi.org/10.1007/978-1-4020-6788-4

Yang, W.B., Niu, H.C., Shan, Q., Luo, Y., Sun, W.D., Li, C.Y., Li, N.B. and Yu, X.Y. (2012), Late Paleozoic calc-alkaline to shoshonitic magmatism and its geodynamic implications, Yuximolegai area, western Tianshan, Xinjiang, Gondwana Res., Vol. 22, pp. 325-340. https://doi.org/10.1016/j.gr.2011.10.008

Zhang, Z., Xiao, X., Wang, J., Wang, Y. and Kusky, T.M. (2008), Post-collisional Plio-Pleistocene shoshonitic volcanism in the western Kunlun Mountains, NW China: Geochemical constraints on mantle source characteristics and petrogenesis, J. Asian Earth Sci., Vol. 31, No. 4-6, pp. 379-403. https://doi.org/10.1016/j.jseaes.2007.06.003

 

PDF