Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Основные закономерности формирования и размещения угольных бассейнов Центральной Сибири

ВАК РФ 04.00.16, Геология, поиски и разведка месторождений твердых горючих ископаемых

Текст научной работыДиссертация по геологии, доктора геолого-минералогических наук, Быкадоров, Владимир Стефанович, Москва

МИНИСТЕРСТВО ПРИРОДНЫХ РЕСУРСОВ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ВСЕРОССИИСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫЙ ИНСТИТУТ УГОЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ

(ВНИГРИуголь)

На правах рукописи

>1Яе ОТ

^¿диум В АXV Л / ЯП> " /¿V 19

Г.,

а

* ' .док. ученую степень ДО!х IС

>-

ОСНОВНЫЕ ЗАКО^рЩР#Ш£ш ФОРМИРОВАНИЯ И^Ш^ЁПщШкдаМЙЫХ БАССЕЙНОВ ШТРАЛЬИОЙ СИБИРИ

/

71 А

Специальность: 04.00.16. - геология, поиски и разведка месторождений твердых горючих ископаемых

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени доктора геолого-минералогических наук в виде научного доклада

Москва - 1998

Официальные оппоненты:

A.И. Егоров - доктор геолого-минералогических наук, заслуженный деятель

науки и техники РСФСР, профессор (РГУ);

B.И. Копорулин - доктор геолого-минералогических наук (ГИН);

В.М. Цейслер - доктор геолого-минералогических наук, профессор (МГГА).

Ведущая организация - Институт горючих ископаемых (ИГИ).

Защита состоится " 5 " июня 1998 г. в........час. на заседании диссертационного совета Д.053.05.64 при Московском государственном университете им. М.В. Ломоносова, по адресу:

119899,ГСП,г.Москва,В-234,Воробьевы горы, МГУ, Геологический факультет, ауд._

С диссертацией в виде научного доклада можно ознакомиться в библиотеке Геологического факультета МГУ.

Диссертация в виде научного докла 1а разослана "_"_1998 г.

- \ п ' и а и ~ нУ ^

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат геолого-минералогически наук

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы. Выявление закономерностей формирования и размещения углей различного качества с оценкой их ресурсного потенциала на региональном и локальном уровнях и направлений использования в народном хозяйстве, с целью правильной ориентации поисково-разведочных работ, была и остается одной из важнейших задач геологов-углеразведчиков, ученых и хфоизводственников.

Особую актуальность решение этих задач приобретает для Центральной Сибири, где сосредоточены огромные ресурсы углей (67% от общероссийских) различной степени метаморфизма и химико-технологических свойств, где идет широкая их добыча (60%)и развитие крупнейших комплексов таких как Кан-ско-Ачинский и Кузнецкий. Центральная Сибирь - главная настоящая и будущая минерально-сырьевая база угольной промышленности России.

Прогноз и оценка ресурсного потенциала углей с дифференциацией их по различным направлениям использования является важной научной проблемой, связанной с изучением условий образования углей в процессе становления и развития региональных геологических структур, выяснения закономерностей формирования разноранговых угольных объектов и размещения их в современном структурно-тектоническом плане.

В угольной геологии наиболее изучены, а в литературе наиболее освещены вопросы условий накопления и первоначального преобразования органического вещества угольных пластов. По существующим представлениям они, наряду с исходным растительным материалом, в основном определяют вещественно-петрографический состав углей и ряд показателей их качества. Вопросы дальнейшего преобразования (углефикации) органического вещества в связи с эволюцией геологических процессов в пределах региональных структур и угольных бассейнов, в каждом конкретном случае, наименее изучены. Решение этих вопросов требует рассмотрения истории геологического развития угленосных регионов, эволюции осадконажопления и условий концентрации и преобразования органического вещества.

Кроме того, необходим анализ геологических процессов формирования и преобразования палеоструктур угленосных площадей и их влияния на катагенез и метагенез вмещающих пород и вещество углей, на формирование разно-ранговых угленосных объектов и размещение углей различного качества в современной структуре угольных бассейнов и месторождений.

Цель исследования - научный анализ причинно-следственных факторов углеобразования и выяснение геолого-генетических закономерностей формирования и размещения угленосности и углей различного качества (метаморфизма) во времени и пространстве, осуществление прогнозной оценки ресурсного потенциала углей Центральной Сибири для научного обоснования направлений геологоразведочных работ в регионе.

Основные задачи исследований по достижению поставленной цели сводились к следующему:

- выявление геолого-тектонических особенностей строения и развития региона;

- формационный анализ и стратиграфическая корреляция угленосных отложений бассейнов различных генетических типов;

- анализ эволюции углеобразования и установление основных закономерностей размещения угленосности и углей различной степени метаморфизма в современных структурах земной коры;

- установление основных геоэнергетических факторов преобразования органического вещества углей в процессе метаморфизма;

- геолого-промышленный анализ состояния, прогноз и оценка ресурсного потенциала углей региона, обоснование направлений поисково-разведочных работ.

Основные защищаемые положения:

1. Установленные пространственно-временные закономерности угленосности на территории Центральной Сибири определяются и контролируются особенностями геодинамики структурных элементов региона.

2. Преобразование органического вещества и закономерности распределения углей различной степени метаморфизма определяются масштабом и интенсивностью проявления геоэнергетических факторов в различных геоструктурных зонах.

3. Ресурсный потенциал углей Центральной Сибири определяется установленными пространственно-временными закономерностями размещения угленосности и ее оценкой на основе научно обоснованных геолого-методических критериев.

Научная новизна работы. Впервые для Центральной Сибири с единых научно-методических позиций осуществлен анализ геолого-генетических факторов, обусловивших закономерности углеобразования на этой территории и их эволюцию во времени и пространстве.

Впервые для Центральной Сибири осуществлен сравнительный геолого-генетический анализ формирования и размещения разнотипных угольных бассейнов. Произведена реконструкция условий осадко- и торфонакопления в основные этапы истории ее геологического развития от девона до неогена.

На основе произведенных палеореконструций осуществлен прогноз угленосности региональных структур Центральной Сибири.

Раскрывается и обосновывается геоэнергетическая концепция метаморфизма углей как единого термодинамического эволюционного процесса изменения стационарного неравновесного состояния тел угленосных формаций при переходе из одного энергетического состояния в другое.

Впервые в комплекс основных факторов метаморфизма углей наряду с глубиной погружения включено влияние тектонически активных структур. Степень метаморфизма углей тем выше, чем ближе к глубинным разломам и мобильным структурам расположены угольные бассейны или отдельные их зоны. Именно этим обусловлено нарушение первичной зональности регионального

метаморфизма углей и возможное образование так называемой вторичной наложенной зональности.

Прогнозная оценка ресурсного потенциала углей региона осуществлена на базе установленных закономерностей распределения угленосности с единых методологических позиций и критериев.

Практическое значение выполненных исследований определяется:

- установлением закономерностей формирования и размещения угольных бассейнов и месторождений в региональных структурах Центральной Сибири;

- разработкой геоэнергетической концепции метаморфизма углей и принципов моделирования зональности метаморфизма;

- научно-обоснованной оценкой промышленной угленосности и перспектив угленосности слабо изученных районов Центральной Сибири;

- внедрением в практику работ научно-методических основ прогноза угленосности и методики системного многофакторного анализа и геолого-промышленной оценки при подсчете прогнозных ресурсов углей;

- внедрением в практику геологоразведочных, проектных и эксплуатационных работ комплекта геолого-промышленных и прогнозных карт угольных бассейнов региона;

- рекомендациями по направлению геологоразведочных работ для дальнейшего изучения угленосности конкретных районов и площадей.

Реализация результатов исследований осуществлена путем:

- публикации их в печати, изложения в отчетах о научно-исследовательских и геологоразведочных работах, ознакомления с ними широкой геологической общественности, использования при производстве геологоразведочных работ;

- представления в производственные организации и центральные отраслевые органы рекомендаций к планам геологоразведочных работ на уголь;

- включения выводов и рекомендаций по результатам проводимых исследований в комплексные многолетние целевые программы развития минерально-сырьевой базы угольной промышленности (отраслевые программы изучения, воспроизводства и освоения угольных ресурсов);

- включения выводов и рекомендаций в решения Экспертных советов министерств по рассмотрению перспектив угленосности и выбору первоочередных объектов для постановки геологоразведочных работ на уголь, Всесоюзных угольных совещаний по проблемам угольной геологии, минерально-сырьевой базы, прогнозирования, поисков и разведки месторождений твердых горючих ископаемых;

- использования при разведке месторождений Канско-Ачинского, Минусинского, Тунгусского, Улугхемского и Иркутского бассейнов.

Публикации и апробация работ. Результаты многолетних исследований угленосности Центральной Сибири опубликованы автором в более чем 60 работах, в том числе в 5 монографиях. Основные выводы и положения опубликованных работ составили содержание представляемой диссертации, написанной в виде научного доклада.

Теоретические положения, выводы и практические результаты выполненных исследований многократно докладывались и обсуждались на VII - IX Всесоюзных геологических угольных совещаниях (1981, 1986, 1991 гг.), на XXVII (г. Москва, 1984), ХХУШ (г. Вашингтон, 1989), XXX (г. Пекин, 1996) сессиях Международного геологического конгресса, на региональных геологических угольных конференциях и совещаниях (г. Шахты, 1975; г. Киев, 1976; г. Минск, 1980; г. Красноярск, 1981; г. Новокузнецк, 1983; г. Ростов н/Д, 1995), совещаниях Отдела твердых горючих ископаемых Мингео СССР по рассмотрению перспективных и ежегодных планов геологоразведочных работ на уголь, на выездных сессиях Секции твердых горючих ископаемых НТС Мингео СССР, ГКЗ СССР и др.

Исходный фактический материал методика исследований. Исходными материалами для научного обобщения явились результаты производственных, тематических и научно-исследовательских работ, выполненных автором в производственных организациях ПГО "Красноярскгеология" Министерства геологии и охраны недр СССР (1953-1965г.г.) и Главгеологии Минуглепрома СССР (1966-1980г.г.), в научно-исследовательских институтах ВНИГРИуголь Мингео СССР и МПР России (1980-1982, 1986-1997гг.) и ВНИИКТЭП при Госплане СССР (1983-1985г.г.).

Кроме того, использовались фондовые и опубликованные материалы других авторов, занимавшихся разведкой угольных бассейнов и месторождений региона, изучением их геологии и угленосности, качества и метаморфизма углей.

В основу выполнения настоящего обобщающего научного исследования положен историко-геологический метод анализа геодинамического развития региона и обусловленной им эволюции углеобразования на обширной территории Центральной Сибири от среднего девона до неогена включительно, а также метод комплексного формационного анализа, предусматривающий изучение вещественного состава, структуры, формы и размеров угленосных формаций, определяющих характер и масштабы их угленосности.

Методика исследований базировалась на статистическом, функциональном, формационном и системном анализе, геологическом моделировании, научном обобщении, прогнозировании, на проверке разработанных положений и методик в производственных условиях.

Личный вклад автора:

1. Проведение в качестве ответственного исполнителя и руководителя поисковых и разведочных работ в Улупсемском, Тунгусском, Канско-Ачинском, Минусинском и Иркутском бассейнах;

2. Научно-методическое руководство и личное участие в выполнении многочисленных тематических работ по анализу состояния и перспектив развития минерально-сырьевой базы угольной промышленности, разработке и совершенствованию методов прогноза угленосности и горно-геологических условий разработки месторождений, составлении сводных карт прогноза угленосности и ресурсов углей, атласов и альбомов геолого-промышленных карт бассейнов и регионов. Многие работы автора были связаны с проблемами топливно-

энергетических комплексов Сибири, с геолого-экономической оценкой ресурсов углей и разработкой рекомендаций к планам геологоразведочных работ.

3. Научное руководство и личное участие в выполнении исследований по ряду целевых научно-технических программ, связанных с выявлением условий формирования и закономерностей размещения месторождений твердых горючих ископаемых Центральной Сибири, анализом, оценкой и воспроизводством минерально-сырьевой базы твердых горючих ископаемых, разработкой научных и методологических основ прогнозирования угленосности, научного обеспечения поисков и разведки угольных месторождений.

При подготовке диссертации использованы научные труды: И.И. Аммосова, В.М. Бошмазова, В.И. Будникова, В.Н. Волкова, B.C. Вышемирского, И.И. Горского, А.Б. Гуревича, А.И. Егорова, Ю.А. Жемчужникова, И.Н. Звонарева, Г.А. Иванова, Н.В. Иванова, Г.Ф. Крашенинникова, В.В. Кирюкова, В.Р. Клера, А.К. Матвеева, К.В. Миронова, Н.С. Малича, И.И. Молчанова, Н.И. Погребнова, A.A. Семерикова, Т.Н. Спижарского, B.C. Суркова, П.П. Тимофеева, A.B. Тыж-нова, В.М. Цейслера и др.

Автор глубоко благодарен коллегам-ученым и специалистам за эффективное научное сотрудничество, публикации по тем или иным вопросам, затронутым в диссертации: К.В. Гаврилину, М.В. Голицыну, В.П. Данилову, И.В. Еремину, Б.И. Журбицкому, В.К. Кабалову, Л.В. Лабунскому, М.И. Логвинову, Ю.Р. Ма-зору, Н.М. Максимову, Л.А. Марфутову, А.Я. Медведеву, И.А. Очеретенко, H.H. Погребнову, А.Н. Пономареву, А.Г. Портнову, Б.В. Смирнову, A.A. Тимофееву, O.E. Файдову, В.Ф. Череповскому, Ю.Я. Черненко, А.З. Юзвицкому,

Выполнение работы стало возможным благодаря разностороннему научно-производственному сотрудничеству с геологами-угольщиками учеными и производственниками в процессе проведения поисково-разведочных и тематических работ в угольных бассейнах Центральной Сибири: Т.Д. Антоновой, Л.А. Богдановой, В.И. Быкадоровой, A.M. Гурковой, В.В. Косаревым, Н.П. Лебедевой, Г.В. Левачевым, Л.А. Лосевым, Г.М. Лущихиным, Г.Ф. Макаренко, А.И. Марусом, В.М. Никольским, Б.Ф. Нифонтовым, Э.М. Пахом, Г.Г. Поздняковым, Г.П. Радченко, Н.И. Рубановым, Н.Ф. Рябоконем, В.Ф. Твердохлебо-вым, Е.В. Терентьевым, A.A. Томиловым, Н.В. Фудченко, М.Л. Шерманом, Й.К. Яковлевым и др.

Всем перечисленным и многим другим специалистам автор выражает свою глубокую признательность.

1. ЭВОЛЮЦИЯ УГЛЕОБРАЗОВАНИЯ В ПРОЦЕССЕ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО

РАЗВИТИЯ РЕГИОНАЛЬНЫХ СТРУКТУР ЦЕНТРАЛЬНОЙ СИБИРИ

1.1. Особенности геологического строения и угленосные формации региона

Рассматриваемый регион представляет собой неоднородную в геотектоническом отношении обширную территорию. Он включает структуры западной части древней Сибирской платформы и восточной окраины Западно-Сибирской эпипалеозойской плиты, складчатые сооружения Алтае-Саянской системы и Таймыра.

Сибирская платформа. Структурный план доугленосного основания Сибирской платформы сформировался в результате девонской тектономагмати-ческой активизации глобального масштаба, вызвавшей резкое поднятие территории, оживление древних и образование новых глубинных разломов, создание блоковой структуры фундамента. Дробление поднятий вызвало образование наложенных впадин - Канско-Тасеевской, Рыбинской, Средне-Ангарской, а к востоку от зоны краевых поднятий - Притурухаяско-Енисейского прогиба с Норильской и Курейской впадинами на севере, Бирю-синской впадиной на юге. Вся территория Сибирской платформы к востоку от Притуруханско-Енисейского прогиба представляла собой в среднем палеозое область сводового развития, на востоке которого сформировалась наложенная Вшпойская впадина. В отрицательных структурах и краевых зонах платформы в течение девонского времени накапливались континентальные, лагунно-мор-ские и прибрежно-морские отложения, местами с вулканогенными образованиями (Рыбинская впадина, Вшпойская синеклиза) (М.Л. Лурье, 1966). Этот структурный план сохранялся и в верхнем палеозое.

Современные контуры Сибирской платформы оформились на мезозойском этапе тектоно-магматической активизации. Главной отрицательной структурой платформы стала Тунгусская синеклиза. Это нал�