Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Структура угольных месторождений по аэрокосмическим данным

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

Автореферат диссертации по теме "Структура угольных месторождений по аэрокосмическим данным"

РГ8 ОД

' 4 ДПР 159В

На правах рукописи

ПОГРЕБНОВ Николай Николаевич

СТРУКТУРА УГОЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПО АЭРОКОСМИЧЕСКИМ ДАННЫМ

04.00.16 - геология, поиски и разведка месторождений твердых горючих ископаемых

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора геолого-минералогических наук

Москва 1998

Работа выполнена во Всероссийском научно-исследовательскок Геологоразведочном институте угольных месторождений (ВНИГРИуголь)

Официальные оппоненты: доктор геолого-минералогических наук,

профессор, академик РАЕН М.В.Голицын (МГУ)

доктор геолого-минералогических наук,

профессор А.ПАпексеев

(Уральская горно-геологическая академия)

доктор геолого-минералогических наук, профессор, член- корр. РАЕН Б.Н.Можаев (ГНПП "Аэрогеология)

Ведущая организация - Ростовский Государственный Университет, геолого-географический факультет

Защита состоится "Ш" мая 1998г. в ^час. на заседании диссертационног 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, аудитория 829

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке геологического факультета МГУ.

Автореферат разослан "8 "апреля 1998г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Н.В.Пронина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность исследований. Расширение сырьевой базы угольной промыш-

юнности в новых экономических условиях, при повышенных требованиях к изучен-юсти месторождений и минимизации затрат на их изучение, могут быть решены за :чет более полного выявления и целенаправленного изучения по материалам аэро-осмических съемок (МАКС) структуры месторождений как ведущего фактора, опре-.еляющего благоприятность горно-геологических условий их освоения.

Несмотря на то что в последние годы применение аэрокосмических методов !ри геологических исследованиях регламентировано рядом руководящих докумен-ов и узаконены такие виды работ, как глубинное геологическое картирование (ГГК), осмофотогеологическое картирование (КФГК) и др., для угольных месторождений >ни не могут найти применения в связи с мелкомасштабностью исследований, 'гольные месторождения по своим геолого-генетическим особенностям и условиям разработки требуют более детального изучения, в первую очередь структурных собенностей, определяющих масштабы будущего месторождения и условия его ксплуатации.

Попытки автора (1978) и других исследователей (Б.А.Николаенко,1980,

\.Г.Жученко, 1980, Я.М.Грицга!<а,1982) применения МАКС для изучения угольных юсторождений не позволяли в полном объеме использовать преимущества новых идов информации и решать проблему опережающего изучения структуры конкрет-ых участков в связи с неустановленным характером проявления космофотогеоло-лческих объектов (КФГО) в составе и строении угленосных толщ, отсутствием науч-о-методической базы и технологии применения МАКС.

Встала задача более глубокого изучения явлений, связанных с проявлением ФГО в угленосной толще, способов их интерпретации и использования в комплексе традиционными методами изучения структуры угольных месторождений, чему и освящена данная работа.

Цель исследования заключались в установлении закономерностей строения гленосных формаций на примере разных типов угольных бассейнов с использова-ием материалов аэрокосмических съемок, разработке принципов и приемов их ин-ерпретации и создании научно-методической базы прогнозирования структуры гольных месторождений на ранних этапах изучения.

Основные задачи заключались в следующем: выявлении геоиндикационных признаков и структурных неоднородностей угле-осных отложений, проявляющихся на МАКС;

- изучении геологической природы космофотогеолагических объектов (КФГО) в различных структурно-генетических условиях бассейнов и месторождений и установлении их прогностической роли;

- выборе и обосновании признаков структурных неоднородностей в угленосно! толще, позволяющих интерпретировать КФГО по комплексу геолого-геофизически: данных в процессе изучения угольных месторождений:

- разработке методики (технологии) комплексной интерпретации МАКС с использованием автоматизированной обработки геолого-геофизических данных;

- выявлении по МАКС особенностей структуры угольных бассейнов и месторождений различных типов и оценки эффективности их использования для прогноза угленосности и нарушенное™ угленосных отложений;

- определении задач и места дистанционных методов на разных стадиях поисков I разведки угольных месторождений и разработке рекомендаций по использовании МАКС для их изучения.

Исходные материалы. Исходными данными для решения поставленных зада1 являлись материалы аэрокосмических съемок угольных бассейнов, выполненные н; протяжении ряда лет в различные периоды года с летательных аппаратов типа "Ме теор", "Космос", "Салют", "1_апс15аГ, аэровысотных и аэрофотосъемок, составляю щие масштабный ряд от глобальных до детальных.

Для изучения особенностей структуры угольных месторождений в зонах КФГС привлекался большой объем геологических данных, накопленный в отчетах по поис кам и разведке угольных месторождений и сводных работах по Донецкому, Подмос ковному, Печорскому, Тургайскому и Кузнецкому бассейнам. В этих же бассейна проводились специальные полевые работы на ключевых участках для выявлени: дешифровочных признаков КФГО в различных структурно-генетических условиях I изучения особенностей строения угленосных отложений в этих зонах.

Всего по названным выше бассейнам было отдешифрировано более 2501 космо-, аэроснимков и фотопланов, более 220 из которых подвергались оптико электронному преобразованию, исследовано 11 ключевых участков, отработано бс лее 40 геолого-геоморфологических маршрутов и 17 комплексных профилей, изуче! керн 73 разведочных скважин.

Личный вклад автора. В диссертации изложены результаты исследований ! разработок, выполненных автором и под его руководством в течение 25 лет работь во ВНИГРИуголь. За этот период автор был ответственным исполнителем 11 науч

■1ых целевых исследований (тем) по изучению угольных месторождений и разработ-:е новых методов изучения их структуры.

Автором выдвинута и реализована идея применения дистанционной информации для изучения структуры угольных месторождений, осуществлялась формули-ювка проблемы и задач исследования, разработка технологии, непосредственное зуководство и участие в работах, обобщение полученных результатов, формулиров-:а научных выводов и разработка рекомендаций.

При выявлении геоиндикационных признаков КФГО в угольных бассейнах, проведении маршрутных исследований и аэровизуальных наблюдениях участвова-1И Малая А.Г., Чистилин И.Ф., Журавлев A.B., Артюхина О.И. В разработке методики :осмофотоструктурнсго картирования и прогноза тектонической нарушенное™ тольных месторождений принимали участие Малая А.Г. и Журавлев A.B. Разработ-у программного обеспечения системы обработки геологоразведочной информации ю алгоритмам автора осуществляли Бударина Т.В., Трощенко В.В., Леонов С.С. и ipyrne сотрудники.

Научная новизна работы заключается в следующем: выявлены особенности труктуры угленосных формаций, проявляющиеся в составе и строении угленосных

олщ в зонах космофотолинеаментов (КФЛ), и доказана приуроченность зон повы-иенней тектонической нарушенное™ и проницаемости к зонам космофотоструктур КФСТ); выявлены новые типы структур угленосных формаций (кольцевые образо-1зния) и субвертикальные зоны тектонической активизации, установлены характер появления их в составе и строении угольных пластов и вмещающих отложений; ¡редложены принципы моделирования параметров угольных месторождений и ме-оды автоматизированной обработки геологической информации для анализа троения угленосных отложений в зонах КФСТ; разработаны принципы космофото-труктурного картирования угольных бассейнов и месторождений и методы отраже-1ия на них особенностей строения угленосных толщ; установлено влияние глубинах структур (структур доугленосного фундамента) на локализацию процессов угле-¡акопления в Донецком, Подмосковном и Тургайском бассейнах, на основании чего существлен прогноз угленосности этих бассейнов.

Обоснованность и достоверность результатов проведенных автором иссле-ований определяются: а) анализом современных достижений отечественной и зарубежной угольной геологии по изучению структуры угольных месторождений дис-анционными методами; б) сопоставлением полученных результатов с выводами, олученными другими методами и методиками на большом фактическом материале;

в) положительными результатами использования авторских разработок другими ис следователями и производственными организациями; г) результатами проверки про гнозных данных буровыми и горными работами

Практическое значение работы заключается □ следующем: выделены новые перспективные угленосные площади на глубоких горизонтах Подмосковного и в Ca винковско-Кызылтальской впадине Тургайского бассейнов; оценена степень те,что нической нарушенное™ месторождений Печорского и Кузнецкого бассейнов, что яв ляется важным фактором выбора первоочередных объектов для разведки; осущест влен прогноз развития конкретных структур на участках Донецкого и Печорскоп бассейнов; показаны поисковое и прогностическое значения КФСТ для горно геологических условий угольных месторождений; разработаны методика космофо тоструктурного картирования угольных бассейнов и месторождений и технологи! оптико-электронной обработки аэрокосмических изображений угленосных площа дей; разработана методика комплексной геолого-геофизической интерпретации ре зультатов дешифрирования; создана автоматизированная система накопления i обработки геологической информации по угольным месторождениям; разработа! способ оконтуривания приповерхностных подземных неоднородностей (A.C. Г 1300400);

Реализация работы. Результаты прогноза угленосности и тектонической на рушенности в виде карт и схем переданы в производственные организации Донец кого, Подмосковного, Печорского, Тургайского и Кузнецкого бассейнов для исполь зования при планировании и проведении геолого-поисковых и разведочных работ н; уголь.

Рекомендации по наземной проверке космофотоструктур (КФСТ) на 6 разве дочных участках использованы в организациях Донецкого и Печорского бассейнов i получены положительные результаты, что позволило подтвердить построения авто ра и выявить ряд новых структур.

Методические результаты используются в углеразведочных организациях npi проведении работ на угольных месторождениях в виде шести отраслевых норма тивных документов.

Материалы докторской диссертации автора использовались в программе об у чения студентов МГУ, РГУ и курсов повышения квалификации специалистов МПР i рекомендованы для издания в качестве методического пособия для специалиста угольщиков.

Публикации и апробация работы. По теме диссертации опубликованы 64 научных работы и изданы 6 методических рекомендаций, одобренных для применения

з отрасли.

Результаты исследований докладывались на XXVII Международном геологическом конгрессе (Москва, 1984г.), международном региональном семинаре по применению дистанционных технологий для геологического картирования и разведки месторождений под эгидой ESCAP (Москва, 1986г.), международном симпозиуме по эазработке угля в г.Ханой ( 1990г.), на V-VLLI всесоюзных угольных совещаниях [Львов, 1980г., Ростов-на-Дону, 1977,1981,1986 гг.), Всесоюзных совещаниях по гео-лндикационному дешифрированию в г.Екатеринбурге (1983,1986 гг.), на ряде областных и зональных совещаниях (Новочеркасск и Ростоз-на-Дону, 1977,1973,1987 гг.), совместном заседании отдела региональной геологии и твердых горючих ископаемых Мингео СССР (1984,1985 гг.), научно-технических Советах ПО "Полярноурал--еология" (Воркута, 1983г.), ПО "Севказгеология" (Кустанай, 1985г.), ПО "Южгеоло--ия" (Ростов-на-Дону, 1987,1993г.), отдела ТГИ Роскомнедр (1991,1993гг.), ПО "Аэро--еология" (1984-87гг.), Центральной космоаэрогеологической экспедиции (1985г.).

По результатам выполненных исследований получено авторское свидетельство на изобретение.

Объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав и заключения. представленных на 306 страницах машинописного текста, 60 рисунках 14 таблицах и библиографии из 335 наименований литературных источников на рус-:ком и иностранных языках.

Благодарности. В период изучения возможностей применения МАКС для угольных бассейнов и в процессе подготовки диссертации автор пользовался консультациями докторов геол.-мин. наук: Матвеева А.К., Тимофеева A.A., Буша В.А., Эленина В.А., Конюхова А.И., Шульги В.Ф., Егорова А.И., Кирюкова В.В., Портнова Смирнова Б.В., советами кандидатов геол.-мин. наук и геологов: Каца Г.Я., Бо-ородского С.М., Соловьевой Л.И., Кабалова В.К., Афанасова Ю.А., Приходько Ю.Н., "рицюка Я.М., Петрова В.Г., Паха Э.М. Автор с благодарностью отмечает, что советы всех названных ученых и геологов-практиков сыграли существенную роль в формировании его теоретических представлений и научных выводов .

Особо следует отметить доброжелательное отношение к рассматриваемой 1роблеме и деловую поддержку диссертанту докторов геол.-мин. наук Череповского З.Ф., Межеловского Н.В., кандидатов геол.-мин. наук Данилова В.П., Быкадорова B.C.,

Чернявского Г.В., Кашина Л.Л., Терещенко С.П., Терещенко Н.П., Пичугина И.В., Со колова В.А.

Существенную помощь автору во внедрении результатов работы оказали со трудники научных и производственных организаций Телехов Л.П., Улановская Т.Е. Жученко Г.А., Буцик Ю.В., Григорова А.П.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ На основе анализа уровня развития методов использования МАКС и в резуль тате решения поставленных задач автором изучены особенности строения и разви тия угленосных формаций, обусловивших возможность проявления структуры мз сторождений на МАКС, раскрыты особенности дешифрирования МАКС в угольны; бассейнах, изучены геоиндикационные признаки и характер проявления космофото структур в составе и строении угольных месторождений, описаны виды структур проявляющихся на МАКС, и выделены их новые типы, на основании чего сформули ровано ПЕРВОЕ ЗАЩИЩАЕМОЕ ПОЛОЖЕНИЕ: »Использование аэрокосмическо( информации позволяет выявлять структурные элементы угольных бассейнов и ме сторождений длительного развития. Они дешифрируются по ограниченному набор; геоиндикационных признаков, количество и перечень которых меняется по прости ранию структур в связи с гетерогенностью их развития во времени и пространстве Установлено, что эти структурные элементы в процессе осадко-торфонакоплени; проявлялись в качестве границ тектонических рельефообразующих блоков, контро лирующих распределение в пространстве ряда существенных явлений (распреде ления на площади, расщеплений, выклиниваний, раздувов, пережимов угольны: пластов, литолого-фациального состава пород и т.д.) и основных параметров угле носных отложений (количества угольных и других пластов, их мощности, состава строения и т.д.). В угленосных отложениях они проявляются как субвертикальньк зоны аномального состава и строения и/или зоны тектонических нарушений. ♦

Предпосылки использования материалов аэрокосмических съемок при изуче нии структуры угольных месторождений определяются развитием технически: средств получения дистанционной информации и опытом их применения для изуче ния месторождений других полезных ископаемых. В развитии дистанционных мето дов условно можно выделить три этапа.

На первом этапе до середины шестидесятых годов была установлена пригод ность МАКС для дешифрирования геологических структур, установлена возмож ность съемок на цветную и спектрозональную пленку, выяснены технические детал1

съемок, началась телевизионная и другие виды съемок. В результате были созданы предпосылки широкого использования космических методов в геологии.

Второй этап, продолжавшийся до конца 70-х годов, характеризуется внедрением космических методов в отраслях, которые базируются на региональных исследованиях природных ресурсов - в геологическом картировании, тектонике, геоморфологии. На специальных полигонах были изучены основные дещифровочные признаки линеаментов и кольцевых структур, оценена их информативность, разработана методика космофотогеолсгического картирования и методики применения МАКС при региональных геологических работах. В этот период автором проведены первые опыты использования КФС в угольных бассейнах для изучения структуры Восточного Донбасса с целью установления границы распространения отложений свит С24-Сг7 и оценки перспектив их угленосности в юго-восточном направлении от известных месторождений Задонского района. В 1975-78 гг. КФС использовались автором при выявлении перспектив угленосности Камской площади и Подмосковного бассейна.

Начало третьего этапа связано с появлением в конце семидесятых годов космических изображений высокой детальности Они обладают разрешающей способностью, приближающейся к мелкомасштабным АФС, и в то же время высокой обзорностью. свойственной КС. Эти преимущества КС и опыт их использования при региональных исследованиях создали предпосылки для использования космических методов для прогноза и поисков полезных ископаемых и выдвинули проблему соотношения их с традиционными методами - создания комплексных методик обработки геолого-геофизической и дистанционной информации и методов наземной проверки результатов дешифрирования.

Физические и геологические предпосылки выделения космофотогеологических объектов. Дистанционные методы базируются на регистрации электромагнитного излучения. Основной объем геологической информации получается в области видимого, ближнего инфракрасного (фотосъемка) и микроволнового диапазона (радиолокационная съемка). Главной отличительной чертой КС наряду с высокой обзорностью и информативностью является эффект интеграции, благодаря которому отдельные мелкие детали геологического строения, разрозненные, изолированные цруг от друга или осложненные другими структурами, воспринимаются как единое 4елое. Мелкомасштабность КС обуславливает высокую степень геометрической и эптической генерализации. Все это в совокупности позволяет получить качественно новую геологическую информацию.

Тектоническая обстановка формирования угленосных формаций обуславливает направленность процесса образования месторождения, особенности его современной структуры, качество и количество полезного ископаемого. Геологические тела (угленосные формации) со своей определенной структурой и морфологией имеют внешнюю тектонически обусловленную форму, проявляющуюся в ландшафте, что позволяет восстанавливать внутреннюю структуру месторождений. Кроме особенностей геологического строения, главные черты современной морфострукту-ры угольных бассейнов определяются характером современных тектонических движений.

В рельефе (ландшафте) заключена информация о геологической структуре, отражающей основные разновозрастные элементы - морфоструктуры современной земной поверхности и палеотектонические структуры. Последние несколько видоизменялись в результате совокупного действия и неоднократного проявления (подновления) и наложения (интерференции) различных тектонических движений. Задачей дешифрирования и интерпретации КС является извлечение из этой интегральной картины информации об образованиях изучаемого возраста и глубины залегания. Таким образом использование КС позволяет получать новую информацию с структуре угольных месторождений, выраженной в современном рельефе (ландшафте).

Особенности образования, развития и строения угленосных формаций, предопределяющие возможности их дистанционного изучения заключаются в следующем:

1. Палеоструктуры, в которых накапливаются угленосные формации, являются унаследованными и наложенными прогибами. Процесс наследования палеотекто-нического плана - обязательное условие захоронения и сохранения угленосных отложений. Наследование развития структуры приводит к отражению древних угленосных прогибов в современной структуре земной коры и рельефе местности. Наличие шовных зон и ослабленных участков земной коры в пределах бассейна определяет план тектонических движений как в процессе осадко- (угле) накопления, так и е настоящее время. Это позволяет прогнозировать неоднородности в строении угленосной толщи, вызванные блоковыми тектоническими движениями, по характеру современных движений и элементам ландшафта.

2. Слоистое строение угленосных толщ и связанное с отдельными cлoям^ различие спектрально-отражательной характеристики позволяет на снимках отли чать по фототону и выделять фотомаркирующие горизонты. Различная устойчи

вость пород к денудационным процессам создает литоморфный рельеф, отражающийся на снимках.

3. Наличие ослабленных (раздробленных) пород в зонах надвигов и сдвигов и повышенная трещиноватость в зонах сбросов, к которым приурочены зоны повышенной циркуляции подземных вод, гидротермальных растворов и ювенильных газов, оказывающих влияние на формирование современных ландшафтов и развитие растительности.

4. Наличие в угленосных формациях газов метанового ряда, мигрирующих по ослабленным зонам и угольным пластам.

5. Развитие в подстилающих угленосную формацию толщах карбонатных пород (Донецкий, Печорский, Подмосковный, Приуральский и др. бассейны), которые могут продуцировать углекислые растворы и газы, поступающие на поверхность, и влиять на геохимическую обстановку современных ландшафтов.

Дешифрирование МАКС в пределах развития угленосных формаций имеет свою специфику, обусловленную рядом особенностей их строения: большим разнообразием физико-географических условий отдельных месторождений в пределах одного бассейна; разнообразием тектонического режима развития и современной структуры бассейнов и, как следствие, многообразием связей ландшафтов с геологией районов; циклическим строением угленосных толщ, наличием однотипных маломощных слоев в разрезе (в т.ч. угольных пластов и известняков), что является благоприятным фактором для использования прямых признаков дешифрирования в открытых районах по крупномасштабным снимкам и затрудняет использование косвенных признаков для выявления глубинной структуры; необходимостью повышенной точности привязки космофотогеологических объектов для их наземной заверки в процессе геологоразведочных работ с помощью бурения в соответствии с требованиями к детальности разведки и размерами выделяемых КФГО; высокой степенью хозяйственного освоения основных угольных бассейнов, особенно в европейской части России, что требует дополнительной подготовки специалистов по дешифрированию и глубокого преобразования исходных изображений; сложившимися традиционными методами проведения геологоразведочных работ на угольных месторождениях, не учитывающими информацию полученную по МАКС, что снижает эффективность разведки в целом.

Геоиндикационные признаки КФГО и особенности дешифрирования тектонических структур угольных бассейнов определяются перечисленными выше факторами и предполагают использование специфичного набора индикационных призна-

коа для условий кагкдогс бассейна и даже его частей. Приемы дешифрирования АФС хорошо разработаны для всех физико-географических условий, поэтому в настоящей работе основное внимание уделено принципам и методам дешифрирования космических снимков, общих для всех угольных бассейнов. Специфические приемы и геоиндикационные признаки рассматриваются на примере конкретных бассейнов и месторождений.

Одним из важнейших ландшафтных индикаторов является рельеф, в котором проявляется ряд геологических процессов и элементов строения угольных бассейнов: новейшие и современные тектонические процессы, разрывные нарушения, пликативные структуры и т.д. Это связано с тем, что между особенностями рельефа и формировавшими его процессами с одной стороны, а также самими геологическими структурами, подземными и поверхностными водами, почвами, растительностью и другими элементами ландшафта - с другой, существуют определенные соотношения (Богомолов Л.А., 1976). Изучение закономерностей этих соотношений позволяет выявить ландшафтные геоиндикационные признаки КФГО. При дешифрировании МАКС в качестве индикаторов используются не только типы рельефа, но и его отдельные формы и их сочетания.

При структурном дешифрировании КС угольных бассейнов выявляются и выносятся на схему дешифрирования все установленные геологические границы и разрывные нарушения независимо от их протяженности и направления. С помощью КС регионального уровня генерализации решаются вопросы выделения структурных комплексов и этажей, изучения разрывных и складчатых форм, динамики развития бассейнов.

Традиционными методами разведки не всегда удается выявить поперечные и диагональные сбросы и сбросо-сдвиги с амплитудами перемещения порядка 10-20 м. В рельефе они обычно выражены неглубокими бороздами. Разрывы, связанные с нарушением непрерывности развития угольных пластов, устанавливаются по наличию уступов в рельефе, линейно расположенных седловин, прямолинейных участков долин и растительности. Пологие надвиги практически не выражены в рельефе и могут быть установлены в процессе изучения структурного положения участка. Они проявляются по резкому изменению характера слоистости, повторе или выпадению частей разреза. Каждый структурный комплекс имеет свой тектонический план - ориентировку складчатых форм и разрывных нарушений или условий залегания пород. На снимках это выражается разным характером расчлененности рельефа, различным фототоном и текстурой изображения. Разрывы и ослабленные тек-

тонические зоны выражаются в рельефе в виде уступов и борозд, часто совпадающих с ориентировкой гидросети. К ним приурочены обильная растительность и повышенная обводненность. Благодаря хорошей обзорности КС можно прослеживать на большие расстояния разрывы и разломы, имеющие на своем протяжении различные комплексы дешифрирсвочных признаков.

Генерализованная форма выявленных разрывов на поверхности несет информацию об их геолого-кинематическом типе. Линии сдвигов на изображениях обычно прямолинейны или слабо изогнуты. Надвиги и сбросы имеют изогнутую форму. В связи с тем, что направления смещения по разрывам и их положение в общей структуре угольных бассейнов связаны между собой, типы нарушений могут определяться исходя из их пространственного соотношения друг с другом и плика-гивными структурами. Надвиги обычно занимают продольное положение относительно простирания складчатой структуры, сбросы - поперечное и диагональное, а сдвиги - диагональное. С разрывами связаны некоторые особенности морфологии и пространственного расположения мелких складок. Сложная изоклинальная складчатость ассоциируется с надвигами, брахиформная - со сбросами. На крыльях сдвигов зкладки могут иметь эшелонированное строение (Смирнов Б.В., Трощенко З.В.,1982).

Так как значительная часть разрывных нарушений и СКТ активизирована в новейший этап развития, они проявляются различными наборами геоиндикационных признаков на разных участках своего распространения - дендритовым или радиальным рисунком эрозионной сети, ориентировкой оврагов, ложбинами стока, бе-зеговыми уступами, наличием элементов рельефа разных порядков, простиранием речных долин, карстово-суффозионными понижениями рельефа, границами областей различного фототона и текстуры изображения, концентрацией определенных гипов микроформ рельефа, направлением временных водотоков и т.д. СКТ выде-пяются по набору тех же геоиндикационных признаков, локализация которых на КС лмеет изометричную форму.

В "открытых" угольных бассейнах на КС среднего уровня генерализации отчетливо проявляются складчатые образования, что позволяет изучать форму зерка-па складчатости, ориентировку и контуры тектонических зон в плане, характер про-;транственного расположения структур.

Для повышения информативности дешифрирования КС и получения дополнительной геологической информации нами были использованы методы оптико-электронного преобразования изображений и статистической обработки схем де-

шифрирования. В результате этих видов работ методами различных фильтрации была повышена возможность выделения на снимках полезного сигнала и подавления информационного шума, но связанного с геологическими объектами или не находящего (при данном уровне изученности района) объективных геоиндикационны> признаков. Усиление эффекта генерализации путем нерезкого маскирования илу размытого фильтра позволяет уверенно дешифрировать крупные структуры, проявляющиеся в ландшафте фрагментарно, на отдельных участках в виде разрозненны> аномалий фототона или рольефообразующих элементов. При оптической генерализации они укладываются в единое целое и подставляют друг друга по простираник: крупной структуры, что позволяет трассировать их на большие расстояния.

Статистическая обработка схем дешифрирования включала расчеты количественных характеристик (густоты КФЛ и плотности узлов их пересечения) методом скользящего окна круглой формы. Это исключало появление погрешностей, связанных с пространственной ориентировкой любой другой формы окна и влияние однонаправленного тренда, связанного с простиранием угленосных пород. Существенное внимание при этом уделялось выбору шага "скользящего окна" и его размера. Расчеты показали, что наиболее оптимальным шагом является радиус самогс скользящего окна, что обеспечивает минимизацию количества замеров и перекрытие соседних замеров около 35% с коэффициентом корреляции между ними не более 0,3. Итогом статистической обработки схем КФЛ является карта "тектонической напряженности" - (произведение количества линеаментов на их суммарную длину, отнесенное к единице площади), построенная в изолиниях. Доказано, что существует прямая корреляционная связь между этим показателем и степенью тектонической нарушенное™. Вид корреляционной зависимости и коэффициенты корреляции определяются по обучающей выборке одного или нескольких наиболее детально разведанных участков угольных месторождений.

Преобладающие простирания структур прогнозируются по схемам роз-диаграмм, картам локальных отклонений, картам расхождения и другим производным материалам, методика построения которых применительно к задачам изучения угольных месторождений разработана под руководством автора.

Выявление геологической природы КФГО угленосных толщ производилось при полевой проверке результатов дешифрирования МАКС. Для этой цели выполнялись маршрутные и площадные исследования на ключевых участках. В комплекс методов наземной проверки результатов дешифрирования входили ландшафтные исследо-

зания, полевое дешифрирование МАКС, геологические и геофизические, аэровизуальные и другие методы.

Выбор ключевых участков в изученных бассейнах производился на основе следующих критериев: минимизация количества и размеров; типичность для данного бассейна (части бассейна) тектонических и геоморфологических условий; достаточная геологическая изученность (наличие участков детальной разведки или горных работ) для обоснования выявленных связей экзогенных и эндогенных процессов.

На первой стадии работ на ключевых участках выбирались КФГО для целевой троверки, определялись их дешифровочные признаки, определялась доступность объектов, намечались пункты исследования, проводились аэровизуальные наблюдения в зонах, намеченных для проверки КФГО.

На второй стадии в намеченных зонах проводились маршрутные наблюдения цля изучения особенностей ландшафта и комплексные геологические и геофизические работы включая электроразведку, магнитную, эманационную и газовую съемку, прецезионное нивелирование, круговое электромагнитное профилирование.

Закономерности проявления локальных космофотоструктур в угленосной тол-^це изучались на ключевых участках, расположенных в различных структурно-тектонических условиях Донецкого бассейна (складчатое сооружение и платформенный склон), Подмосковного бассейна (древняя платформа) и Тургайского бассейна (молодая платформа). По каждому из участков получены данные, отражающие одну или несколько сторон, взаимосвязей геологического строения угленосной толщи.

КФГО, выделяемые при дешифрировании МАКС угольных бассейнов, проявляются как тектонические структуры и аномальные зоны состава и строения угленосных отложений (разрывные нарушения, глубинные разломы, литоструктуры, гео-цинамические зоны, зоны повышенной трещиноватости, структуры кольцевого типа, пликативные структуры, границы литологических комплексов). Подобный характер проявления КФСТ обусловлен единой причиной их возникновения - наследованным развитием долгоживущих разломов (глубинных структур), контролирующих во времени и в пространстве локализацию не только угленосных формаций, но и их внутреннее строение.

В угленосной толще с зонами КФСТ, выступающими как границы блоков фундамента, связаны сингенетичные осложнения - размывы, раздувы, расщепления, выклинивание угольных пластов. Субвертикальные зоны локализации таких явлений

в различных стратиграфических интервалах свидетельствуют о периодической ак тивизации и длительности разаития таких структур. Проявление КФЛ о ландшафт! указывает на их современную активность, которая выражается в приуроченности КФСТ геодинамических явлений (выбросы угля и газа, повышенные водопритоки пучение пород и т.д.).

Выявленные на ключевых участках закономерности использовались для зкст раполяции на соседние территории при составлении космофотоструктурных карт что позволило обоснованно проводить интерпретацию в пределах региональны; структур.

Структуры угольных месторождений на МАКС проявляются в виде разрывны; нарушений, глубинных разломов (часто скрытых), литоструктур, геодинамически: зон и т.д.

Зоны разломов фундамента а угленосных отложениях (осадочном чех ле) изучены на примере Донецкого бассейна. Обычно они проявляются в вид( флексурных перегибов (Целинский разлом), изменения мощности и состава все! каменноугольной толщи (Западно-Сальский, Восточно-Донбасский, Астрахански! разломы), в виде серии малоамплитудных сбросов, поперечных поднятий в угленос ных отложениях (Ровенецкое, Керчикское, Аютинское и другие, более мелкие, вызы вающие ундуляцию шарниров линейных складок и прослеживающиеся по перикли нальному замыканию свитных известняков).

Пологопадающие нарушения ( надвиги ) выявляются в угольны; бассейнах с большим трудом даже на КС с высоким разрешением. Надвиги в угле носной толще Донецкого бассейна не имеют "корней", выполаживаются с глубиной что обуславливает отсутствие новейших смещений вдоль большинства надвигов и соответственно, слабую их выраженность в микро- и мезорельефе. Единичным! примерами надвигов, которые удалось выявить в Донецком бассейне, являюга Бамбетовский, Белокалитвенский, частично Каменский и Глубокинский.

Зоны скрытых разломов, испытавшие активизацию в период осад конакопления, составляют значительную часть геологических объектов, выделяв мых на МАКС. В процессе геологоразведочных работ скрытые разломы обычно не выявляются ввиду несопоставимости масштабов их характеристик с разрешающей способностью традиционных методов разведки. Фрагментарность проявления от дельных факторов, связанных с зонами скрытых разломов, до настоящего времен!-не позволяла отнести их к единым зонам. Только появление космических изображе ний с их свойствами обзорности и генерализации позволило начать поиски единоу

генетической причины разрозненных геологических факторов. К зонам скрытых разломов приурочены границы блоков с различным характером тектонических движений в процессе осадко- и торфонакопления, что нашло свое отражение в зональности многих параметров угленосных толщ, таких как мощность отдельных слоев, строение угольных пластов, их количество, суммарная мощность, локализация мощных тел песчаников, размывы и замещения угля и др. (рис.1). Перечисленные факторы определяют необходимость опережающего космофотоструктурного картирования для прогнозирования любых видов объектов. Дополнительными признаками скрытых разломов фундамента являются зоны перепадов мощностей, фациальных переходов или флексурные перегибы в угленосной толще. К зонам скрытых разломов в угленосных толщах могут бьггь приурочены зоны повышенной трещиноватости и связанные с ними горно-геологические и геодинамические явления.

Зоны повышенной трещиноватости и проницаемости представляют собой пояса сгущения трещин с нерезкими границами, имеющие относительно небольшую ширину (первые километры) при значительной длине (десятки километров). Характерной чертой зон повышенной трещиноватости является отсутствие в их пределах разрывных нарушений со значительными смещениями, выявляемыми геологоразведочными работами. Раздувы зон наблюдаются в местах пересечения с секущими линеаментами (разломами) других направлений. Здесь же увеличивается количество и размеры трещин, их минерализация (скв. NN 123, 5617 и другие Западно-Миллеровской площади). В Гуковском районе отмечается соответствие направлений зон повышенной трещиноватости, мелких нарушений на поле шахты 9/10 и ориентировки прямолинейных участков балок Ширяевой, Каменка и др. На Западно-Миллеровской площади в скважинах, расположенных в зоне линеамен-та, отмечалось аномальное количество зеркал скольжения, минерализованных трещин, пустот выщелачивания, что свидетельствует о микроподвижках, вызванных более напряженным состоянием горного массива над погребенным разломом в фундаменте и его повышенной проницаемостью.

При изучении трещиноватости учитывалось, что аргиллиты, как наиболее пластичные породы, могли подвергаться внутрислойным деформациям, которые не связаны с глубинными причинами. Поэтому за наиболее представительные принимались достаточно прочные, но хрупкие породы: песчаники, алевролиты, известняки. Зоны повышенной трещиноватости, связанные с внутрислойными и складчатыми деформациями, не могут отличаться такой протяженностью и правильностью ориентировки как линейные зоны повышенной трещиноватости, связанные с разломами.

Элементы строения угленосных отложений в зонах космофотоструктур о 500 <000 И о 500 1000 м О 500 Ш0п

м 301 317 302 324 М 15БВ8 15Б5Б 15655 м 5643 ИБ45 SS3S

1 - песчаник; 2 - известняк; 3 - уголь; 4 - скважины и их номера; 5 - зоны космофотоструктур

Рис.1

Системы разломов (глубинные структуры), выраженные на поверхности широкими прерывистыми зонами мелких линейных элементов ландшафта, выявляются по снимкам глобального и регионального уровня генерализаци. Правильная сетка линеаментов, отраженная в рисунке космических изображений, характерна для любого участка суши. Системы сквозных (трансплатформенных) линеамен-гов или мегазон глубинных дислокаций, как правило, не зависят от региональных особенностей геологического строения, но во многих случаях сами контролируют эазмещение геологических тел, либо разделяют крупные литссферные глыбы и 5локи (Сидоренко А.В., 1980).

На современном уровне геологической изученности структурная роль таких -лубоко проникающих разрывов во многих случаях не ясна. Они четко проявляются только при крупных смещениях пород верхнего структурного этажа, а при слабой иобильности или знакопеременных подвижках в зоне повышенной проницаемости 5емной коры могут быть почти полностью погребены под платформенным чехлом.

Наиболее убедительное подтверждение глубинного заложения мегазон отмечается в пределах Украинского щита и Предкавказья, где степень изученности глу-эинным сейсмическим зондированием (ГСЗ) наиболее высока. Криворожскому, Оре-<ово-Павлоградскому, Сальским и другим глубинным разломам соответствуют де-иифрируемые на TBC и КС линеаментные зоны. Севернее разломы фрагментарно подтверждаются з пределах Донецкого бассейна и Воронежской антеклизы, отвечая на разных участках поясам градиентов силы тяжести, цепочкам магнитных анома-пий, границам резких изменений структуры физических полей, разнородным характеристикам мантийно-коровых блоков, разломам в фундаменте, ограничивающим архейские блоки. В осадочном чехле (угленосной толще) Донбасса они выступают в зиде зон аномального строения. Таких зон (глубинных структур) В.К.Гавриш (1969) в пределах Восточного Донбасса выделил четыре. Все они отчетливо отдешифриро-эаны на космических снимках среднего уровня генерализации, хотя не всегда совпадает в плане положение отдешифрированных и известных ранее зон. Они, видимо, представляют собой гетерогенные образования, состоящие из целой серии субпараллельных глубинных разломов, обычно ограничивающих блоки фундамента.

Геодинамические зоны представляют собой результат тектонических движений, развивающихся в современную эпоху. Напряжения, развиваемые этими движениями, формируют самостоятельный структурный план по отношению к древним структурным планам, хотя в определенной мере проявляется и наследование одних планов другими. Мелкая тектоническая нарушенность угольных пластов

чаще всего тяготеет к таким геодинамическим зонам. Геодинамические зоны (зоны современной тектонической активности) и зоны древних разломов проявляются од-невремзнно в качестве линеаментсв на МАКС. Они характеризуются вариациями магнитного поля, изменением пространственных и количественных характеристик электрических свойств горного массива, резкой активизацией диффузионных и конвекционных процессов, повышенным газовым потоком, изменением эмиссии радиоактивных газов и другими явлениями. С участками формирования проявления новейшей тектоники (геодинамическими зонами) связаны осложнения горногеологических условий - выбросы угля и газа и другие явления.

Литоструктуры представляют собой аномалии литологического состава - субвертикальные зоны концентрации мощных тел песчаников и конгломератов, зоны изменения мощности литотипов, расщепления угольных пластов, изменения их морфологии, концентрации трещинной и малоамплитудной тектоники. Эти структуры возникают при неоднократной активизации древних разломов в процессе осад-конакопления. Выделение литоструктур и их анализ позволяет расшифровывать динамику развития скрытых разломов.

Тектонические блоки образуются при пересечении систем продольных и поперечных (диагональных) разломов и могут отмечаться на КС фототоном и текстурой изображения. Среди блоков различаются: блоки с длительным развитием, влияние которых сказывалось на протяжении всего времени накопления угленосной толщи и отмечается в строении крупных стратиграфических интервалов, например, Восточно-Донбасский и Астраханский в Донецком бассейне; блоки, проявлявшие себя в отдельные этапы осадконакопления, соизмеримые со временем накопления отдельных слоев (часто пластов угля) и фиксируемые в разрезе в виде фациальной зональности - зон повышенной или пониженной мощности слоев (Терентьев Е.В., 1967). Важно, что кратковременные по продолжительности проявления границы блоков обычно наследуются в пространстве и отмечаются на нескольких стратиграфических срезах (пласты 16, к2, ¡3", ¡з1, участок Гуковский). Это явление можно объяснить импульсивно-прерывистым характером движений по ограничивающим разломам.

Отдельные тектонические блоки, различаясь режимом движений, обладали разными условиями локализации угольных залежей, поэтому основной задачей при поисках последних является выделение наиболее благоприятных в этом отношении блоков или их частей. Блоки в угольных бассейнах имеют довольно устойчивые размеры. Узлы решеток I порядка в Донецком бассейне, образованные разграничи-

вающими блоки разломами, проявляются через 60-70 км, II порядка (вписывающиеся в блоки первого порядка) - через 15-30 км, III порядка - 3-7 км. Последние, по

представлению А.С.Прскопченко (1977), обусловили локальную зональность угольных залежей. К узлам (местам пересечения ограничивающих блоки разрывов) этой решетки приурочены зоны повышенной трещиноватости, по которым мог происходить подток газово-жидких флюидов из глубинных источников, влияющих по мнению Н.И.Погребнсва (1977) на локализацию благоприятных условий торфонакспления. С учетом вышесказанного задача выявления и изучения подобных решеток становится весьма актуальной для прогноза и планирования поисково-разведочных работ на уголь.

Структуры кольцевого типа впервые изучены автором по МАКС в Донецком, Подмосковном и Печорском бассейнах. Дешифровочными признаками при их выделении на КС служат границы площадных полей фототона и концентрический характер овражно-балочной сети. Размеры выделенных СКТ колеблются от 8-10 км до 70-100 км.

Для большинства СКТ диаметром 8-10 км установлено их соответствие локальным изометричным поднятиям в различных комплексах угленосных и перекрывающих отложений. Для более крупных структур установлено их соответствие различным геолого-геофизическим аномалиям в современной структуре - гравитационным, магнитным, тепловым и др. В качестве примера проявления их в составе и строении угленосной формации Донбасса можно привести Миллеровскую и Гуков-скую СКТ

Диаметр Миллеровской структуры достигает 50 км, соответствует известному позднепалеозойскому поднятию в каменноугольных отложениях и подчеркивается характерным изгибом известняков Li, M-i, N1 по южной периферии структуры, а также концентрическим очертанием изотерм на 500 м - +20°С, 1000 м - +30°С, 1500 м -+45°С. Это свидетельствует о глубинном характере заложения этой структуры.

Гуковская СКТ диаметром до 49 км в каменноугольном комплексе не выражена, а имеет наложенный характер. Центр ее расположен в районе оси Колпаковско-Замчаловской антиклинали. Структура осложнена более мелкими кольцевыми образованиями. Ряд из них совпадает в плане с аномалиями скоростей современных движений, а центр ее оконтуривается с запада изотермой +45°С на срезе 1500 м. Северная периферия структуры подчеркивается изолиниями скоростей современных движений. Концентрическая форма структуры отражается на различных стратиграфических срезах параметрами угленосной толщи. Линии расщепления угольных

пластоо 16, ¡з на большом протяжении конформны отдешифрированной кольцевой структуре. С внутренними концентрами структуры совпадают в плане контур размыва угольного пласта 15 и единичные нарушения сбросового типа на поле шахты им.50-летия Октября. От центральной части структуры к периферии происходит однонаправленное изменение мощности известняка 1_7 и угольного пласта

По характеру проявления выявленного кольцевого типа структур в угленосной толще, связи их с другими геолого-геофизическими параметрами строения земной коры вполне можно согласиться с высказываемыми в литературе взглядами о их природе (Косыгин Ю.А., 1980.,Соловьез Н.Н.,1978). Возникновение СКТ связывается с разрядкой напряжений в отдельных глубинных центрах, которая приводит к возникновению систем радиальных и концентрических разрывных нарушений, веерообразно расходящихся от этих центров. Зоны этих нарушений могут служить проводящими каналами интрузивных расплавов и гидротермальных растворов. По своей природе они не имеют принципиальных отличий от разломов, описанных ранее, и могут ограничивать блоки, имеющие форму сегментов или секторов. При пересечении кольцевых структур секущими разломами форма блоков может приобретать более сложные очертания.

Пликативные структуры и границы литологических комплексов в угольных бассейнах по космическим снимкам выделяются значительно хуже, чем другие типы дислокаций. Из отдешифрированных структур Донецкого бассейна можно выделить Главную антиклиналь, Новозолотовско-Висловскую синклиналь и Зимовниковский прогиб в меловых и палеогеновых отложениях, Преддонецкий позднепалеозойский прогиб, Котельниковский свод, Мартыновское поднятие и другие. Кроме перечисленных, на южном склоне Воронежской антиклизы выделяется ряд изометричных поднятий типа брахискладок, связанных с поверхностью каменноугольных отложений под чехлом мел- палеогеновых осадков мощностью до 160 м. Оконтуриваются очертания допалеозойского Ростовского выступа фундамента под чехлом перекрывающих отложений. Например, в некоторых случаях удается наметить границы литологических комплексов, различающихся по составу пород: каменноугольного и мелового, мелового и палеогенового. Четвертичные отложения с большой четкостью дешифрируются на территории всех бассейнов по космическим материалам высокого разрешения и аэрофотоснимкам.

Возможность трассирования границ литологических комплексов в Донецком бассейне обусловлена различной отражательной характеристикой пород, выходящих на поверхность или под маломощный чехол четвертичных отложений, скульпту-

рой микроформ рельефа с определенным литологичеоким типом пород: серых и светлосерых каменноугольных пород с характерным полосчатым рисунком из-за

"гривок" известняков и песчаников, которые подчеркиваются границами распаханных полей, приуроченных к более слабым алевролитам и аргиллитам; белых и светло-серых мергелей и известняков мелового комплекса с характерными карстовыми и суффозионными формами рельефа, обычно не занятыми культурными насаждениями; изолированных пятен палеоген-неогеновых песков и глин светло-серого фототона, несогласно залегающих на подстилающих меловых породах с развитой на них обильной растительностью. Контуры палеоген-неогенового комплекса подчеркиваются границами распаханных участков, расположенных в пределах развития этих литопоги«еских типов пород.

В Печорском бассейне выделяются Пайхойский антиклинорий, антиклиналь Энгане-Пэ, Лемвинская структурно-фациальная зона, гряда Чернышева и поднятие Чернова. Косью-Роговская и Коротаихинская впадины имеют более темный фототон и характерный пятнистый рисунок изображения, обусловленный широким распространением термокарстовых и ледниковых озер.

ВТОРОЕ ЗАЩИЩАЕМОЕ ПОЛОЖЕНИЕ сформулировано в результате совершенствования методов дешифрирования МАКС применительно к угольным месторождениям, разработки комплексного подхода к интерпретации азрокосмических и геолого-геофизических данных и принципов моделирования параметров угленосной толщи в зонах космофотоструктур, реализованных в виде автоматизированной системы, типизации космофотоструктур по времени активизации и характеру проявления в составе и строении угленосных отложений, что в целом позволяет выполнять картирование угольных месторождений на основе использования МАКС и заключается в следующем: »Технология космофотоструктурного картирования угольных бассейнов и месторождений, разработанная автором, дает возможность на ранних этапах изучения получать их структурные модели, целенаправленно планировать геологоразведочные работы и осуществлять прогнозирование зон осложнений в составе и строении угленосных отложений, а предложенная типизация космофотоструктур, позволяет оценивать характер структурных осложнений в этих зонах. ♦

Задачей интерпретации результатов дешифрирования МАКС является установление природы КФГО, корреляционных связей с геологическими объектами и процессами, а также уточнение закономерностей в расположении и взаимоотношении всех выделенных КФГО.

Сущность процесса интерпретации можно представить как "насыщение" конкретным геологическим содержанием элементов изображения на основе общих законов взаимосвязи и взаимообусловленности внутренних и внешних элементов ландшафта с одной стороны, и имеющихся геологических и геофизических данных о строении изучаемого района с другой. Последовательность операций и их содержание при интерпретации материалов дешифрирования зависят от геологической изученности, структурных и физико-географических условий изучаемого объекта. Часть информации, получаемой с МАКС, носит нестандартный характер и оказывается как бы наложенной на собственно геологическую, нередко не согласуясь с представлениями, отраженными на геологических и структурных картах.

Природа выделенных при дешифрировании объектов (площадных, линейных, кольцевых) не всегда находит объяснение при обычном сопоставлении с геологическими картами и на раннем этапе интерпретации остается неясной. Перед интерпретацией стоит задача выяснения геологической природы выделенных впервые на МАКС объектов. Для этого используется геохимическая, геологическая и геофизическая информация, которая переинтерпретируется в комплексе с дистанционными данными. Наземная проверка результатов дешифрирования проводится , на ключевых участках для установления корреляционных связей между индикаторами (де-шифровочными признаками) КФГО и геологическими параметрами объектов.

Каждый из выделенных этапов в технологи интерпретации аэрокосмических данных отличается по набору и характеру привлекаемого материала и методам их обработки для разных бассейнов, но построен по единой схеме, которая включает: сопоставление данных дешифрирования МАКС с геологическими данными; выделение фотоаномалий, отражающих КФГО; выявление пространственных, структурных и вещественных связей КФГО с геологическими объектами; повторное дешифрирование МАКС с учетом пространственных связей, установленных на предыдущем этапе; составление космофотоструктурной карты, на которой показываются результаты интерпретации КФГО, а также прогнозные параметры.

Комплексирование методов интерпретации заключается в использовании результатов всех видов исследований, проведенных на изучаемой территории, и проведении специализированных работ в зонах КФГО.

В процессе интерпретации собираются и систематизируются геологические, тектонические и другие материалы по изучаемому району, составляется сводная геолого-структурная карта, отражающая современное состояние изученности объекта. Затем производится отождествление фотообъектов с реальными геологическими

телами, геофизическими и геохимическими аномалиями, характеристиками, отраженными на ранее составленных картах, проводится сопоставление полученных результатов с аномальными зонами строения земной коры, установленными сейсмическими методами (MOB, КМПВ, ГСЗ). На этом этапе далеко не все фотообъекты удается отождествить с известными геологическими данными и геофизическими аномалиями. Некоторые линейные и изометричные элементы дешифрирования, не нашедшие эквивалентов на существующих картах, отчетливо отождествляются с аномалиями поля силы тяжести, магнитного поля, геотермическими аномалиями или участками максимальных градиентов современных движений и, в соответствии с этим, (или по аналогии с другими участками) интерпретируются как разломы, СКТ или локальные поднятия в осадочных отложениях.

Зоны, интерпретируемые как разломы, часто не находят своего выражения на известных геологических картах, а сопоставляются в плане с пликативными дислокациями (поперечные поднятия Донбасса: Керчикское, Аютинское и др.). Для другой части КФЛ, интерпретируемых как различного ранга разломы, вообще не находится соответствующих структур в осадочном чехле. Они условно трактуются как надраз-ломные зоны повышенной трещиноватости и характеризуются литоструктурными признаками (например, изменением мощности отдельных интервалов), которые могут быть выявлены только целенаправленными работами.

Выборочная проверка линеаментов трансрегионального и регионального ранга, пересекающих изучаемую территорию, проводится в процессе аэровизуальных и наземных маршрутов. Наземная проверка локальных КФГО проводится при поисково-разведочных работах и заключается в детальном изучении строения угленосных и покровных отложений в зонах отдешифрированных КФЛ с привлечением всего комплекса геологических материалов разведки (вне зависимости от их стадии), целенаправленной документации керна, специального бурения скважин и комплекса геофизических исследований. В процессе полевой проверки применяются разнообразные методы изучения угленосной толщи - акустический каротаж, построение литологических карт, профилей вкрест простирания линеаментов, построение карт морфологии, изопахит отдельных слоев, в том числе угольных пластов, и других карт с целью выявления аномалий в составе и строении угленосных отложений в зонах КФГО. При наземных исследованиях изучаются особенности морфологии рельефа и другие ландшафтные особенности в зоне КФЛ и СКТ, тре-щиноватость пород в обнажениях, преимущественная ориентировка мелких линейных элементов рельефа, динамика его развития и другие признаки.

По результатам интерпретации состазляется ряд рабочих карт: трещиновато-сгти, тектонической напряженности, степени концентрации тектонической трещино-ватости; горизонтальной и вертикальной расчлененности рельефа, распределения различных типов микро- и мезоформ рельефа, кольцевых образований с разделением их по типам (форма, размер, степень выраженности в рельефе и т.д.).

В качестве материалов геофизических работ могут фигурировать данные магнитометрических, гравиметрических, сейсмических работ и кругового электромагнитного профилирования, проинтерпретированных на основе совместного рассмотрения с результатами дешифрирования КС. Совместным анализом всех этих характеристик угленосной толщи удается выявить в зонах фотоаномалий неоднородности ее состава и строения: литоетруктуры, геодинамические зоны, зоны повышенной трещиноватости или разрывные нарушения, возникновение которых обусловлено особенностями развития глубоких горизонтов земной коры. На схемах интерпретации показываются только те из элементов, которые по комплексу геолого-геофизических признаков отнесены или по аналогии дешифрировочных признаков могут быть отнесены к геологическим объектам.

Таким образом, процесс интерпретации сводится к построению структурной модели изучаемого месторождения путем последовательного ее уточнения. Критерием достоверности построенных моделей является непротиворечивость всех имеющихся дистанционных и геолого-геофизических данных.

Типизация КФСТ. Выявленные особенности проявления КФСТ в составе и строении угленосных и перекрывающих отложений, закономерная приуроченность к ним таких явлений, как сингенетичные и постдиагенетические осложнения и аномалии в угленосной толще, характер их проявления в современном ландшафте угольных бассейнов позволяют рассматривать их как долгоживущие структуры. Время их возникновения (заложения) и периоды активизации относительно времени накопления угленосных отложений, а также различный набор дешифровочных признаков, обусловленный историей и интенсивностью их развития, позволили провести типизацию КФСТ, в основу которой положены закономерные связи вышеперечисленных признаков.

Перечень рассмотренных процессов приводит к заключению о многообразии форм проявления КФСТ в угленосной толще. Принимая во внимание,что все это многообразие упорядочено по отношению к общему для них фактору - принадлежности к единой КФСТ, на основе рассмотрения генерализованной совокупности кон-седиментационных и постдиагенетических реализаций (форм проявления) процес-

сов активизации и комплексов геоиндикационных признаков предлагается их типизация.

По времени активизации КФСТ разделяются на три фазы, характеризующиеся свойственными каждой из них наборами осложнений (аномалий) в составе и строении угленосной толщи.

I фаза - осадкообразование, II фаза - структурообразование, которое накладывается на первое, III фаза - рельефообразование, отличается от И только выраженностью тех же самых процессов в современном ландшафте и, собственно, определяет возможность фиксации и опознавания КФСТ по явлениям напряженности горного массива - геодинамическим зонам, зонам повышенной трещиноватости. Дополнительными признаками являются аномалии газовыделения - зманационные, уг-лекиспотные, метановые, гелиевые

В зависимости от сочетания активных фаз в развитии КФСТ выделяются 7 типов, объединенных в три группы: группа "А" представлена одним типом КФСТ, развитие которого завершилось в процессе осадконакопления и в дальнейшем не возобновлялось. На МАКС такие КФСТ могут вообще не проявляться; группа "В" включает два типа КФСТ, активизация которых происходила в посгседиментационную или обо первые фазы, но завершилась до периода современного рельефообразо-вания. КФГО этой группы выражены более четко, в основном комплексом ландшафтных признаков, связанных с неодинаковой денудационной способностью пород угленосной толщи, препарированием зон трещиноватости, наличием деструктивных микроформ рельефа, фототоном изображения; группа "С" включает четыре типа КФСТ, развитие которых продолжалось в процессе рельефообразования, а фазы активизации захватывали в различных сочетаниях как процесс осадконакопления, так и постседиментационные преобразования угленосной толщи. Крайним и наиболее распространенным является 4 тип, развитие которого продолжалось перманентно. Отличительной особенностью этой группы является то, что на МАКС преобладают признаки, выраженные в современном рельефе и связанные с современной активностью газодинамических явлений (эманации радона и торона), а также геодинамические явления в покровных отложениях.

Значение предложенной типизации определяется ее прогностической ролью, позволяющей по комплексу дешифровочных признаков оценивать возможный характер проявления КФСТ в составе и строении угленосной толщи.

При интерпретации геологических и аэрокосмических данных используется большой объем геологической информации, обработку которого необходимо произ-

водить в процессе изучения угольных месторождений, а невозможность реализации вручную многих новых методик интерпретации требует привлечения средств вычислительной техники. Впервые задача создания комплексов по сбору и оперативной обработке информации типа автоматизированного рабочего места геолога-углеразведчика (АРМ-ГУ) и совершенствовании на его основе системы разведки угольных месторождений путем создания гибких управляемых геологоразведочных комплексов (ГУГК) сформулирована автором в 1985г. В настоящее время создано семейство АРМ-углеразведчик, обеспечивающее часть технологического процесса сбора, накопления и оперативной интерпретации геологической информации в процессе изучения угольных месторождений, теоретической основой которой явился с и с т е м н ы й анализ информационных процессов моделирования угольных месторождений.

Процесс геологической интерпретации МАКС с точки зрения системного подхода включает многоступенчатую систему последовательных процедур сбора, переработки и анализа разнородной информации, в результате которых строятся частные модели распределения отдельных параметров угольных месторождений (зольности углей, содержания микроэлементов, гипсометрии, мощности угольных пластов, разрывных нарушений и т.д.). По совокупности данных, полученных к моменту интерпретации и выявленных аномалий в распределении этих параметров в зонах КФГО, формируется представление о структуре угольного месторождения.

Логике последовательного уточнения геологических моделей соответствуют два информационных контура (взаимосвязанные подсистемы): получения геологической информации (взаимодействие с физическими объектами) и ее обработки, т.е. собственно моделирования (адекватно отображает и взаимодействует с информационными образами первой). Взаимодействие этих подсистем (контуров) позволяет рассматривать изучение угольных месторождений как квазисаморегулирующийся процесс, предполагающий активную роль человека как элемента информационной системы.

Обработка информации (второй контур) в свою очередь производится на двух уровнях - по отдельному параметру - частные модели, и по всему комплексу геологоразведочных данных - комплексные модели месторождения. Эти два уровня соответствуют понятию анализа и синтеза информации.

Для процесса интерпретации результатов дешифрирования МАКС и выявления геологических неоднородностей в зонах КФГО наибольшее значение имеют информационные процессы первого уровня - построение моделей изменчивости от-

дельных параметров и их анализ, В пределах этого контура выделяются его части: -обобщение накопленной информации; - построение модели; - анализ модели (выделение аномальных и недостаточно информационно обеспеченных частей модели). Обобщение информации производится на основе создания взаимосвязанных баз данных, которые являются цифровыми моделями угольных месторождений.

Функциональный анализ процесса разведки месторождений показывает, что повышение ее эффективности и достоверности возможно на основе создания автоматизированных адаптируемых систем - гибких управляемых геологоразведочных комплексов (ГУГК), представляющих собой комплекс технических средств и методических приемов получения, передачи, сбора, накопления, обработки информации и управления с обратной связью, функционирующий в "реальном" масштабе времени

Управляемость системы определяется формированием в диалоговом режиме команд (уточненных заданий) каждой процедурой (группой процедур), обработки информации и передачей ее на реализацию выбранной последующей процедуре.

Гибкость системы обуславливается возможностью выбора последующей процедуры для реализации задачи, сформированной на основе анализа геологической ситуации по завершении предыдущего цикла обработки информации. В результате формируется новый вариант модели (частной или общей), информационному образу которой соответствует понятие рабочей (предварительной, промежуточной) геологической (КФСТ) карты или модели распределения какого-либо параметра.

Моделирование геологических параметров по ограниченному числу точек наблюдения является основным методом выделения геологических неоднородностей (аномалий) в зонах КФГО. В процессе моделирования решаются задачи: изучение характера изменчивости различных параметров угленосной толщи на месторождении в целом и в зонах КФГО; локализация участков, где величина изменчивости параметра превышает фоновые значения; оконтуривание этих участков с выдачей пользователю информации о величине выявленных неоднородностей, их местоположении; выделение участков моделей, недостаточно обусловленных исходной информацией.

Для реализации поставленных задач, исходя из природной изменчивости геологических параметров в пространстве, использованы два типа математических моделей. Первые описывают непрерывные (безразрывные) в пространстве свойства (гипсометрия, мощность) с гладкой изменчивостью параметра между точками наблюдения. Вторые - прерывистое или резко изменчивое поведение признака в пространстве (зольность, содержание микроэлементов).

С использованием первого типа моделей возможно решение ряда дополнительных задач: выявление направления и скорости генеральной изменчивости параметра (тренд-анализ); прогноз значения параметра в пространстве между горными выработками с заданной точностью; оценка погрешности математической модели и подбор моделирующей функции, удовлетворяющей геолога по достоверности моделирования. В модели первого типа заложены полиномиальные аппроксимирующие и интерполирующие функции, крайгинг и линейная интерполяция. Для выделения зон аномального строения используется полином Сааикского, строящий функцию, проходящую через точки наблюдения с нулевым отклонением, градиентный анализ, алгоритмы анализа устойчивости модели и др. В качестве примеров использования этого подхода к моделированию в работе приводится последовательность операций при решении конкретных геологических задач.

Состав и структура системы моделирования геологических неоднородностей в зонах КФГО определяются набором функций, обеспечивающих описанные выше методы моделирования угольных месторождений. Все они реализуются с помощью ограниченного набора математических задач: интерполяции значений между точками наблюдения; аппроксимации значений; создания регулярной сети; вычисления математических зависимостей с использованием аппарата сферической тригонометрии, векторного анализа и пр.; выявления аномалий; математических операций с поверхностями; графического представления результатов; статистического анализа.

Для организации процессов накопления информации и ее обработки в среде АРМ-ГУ при интерпретации результатов дешифрирования на угольных месторождениях нами использованы принципы, позволяющие пользователю свободно выбирать последовательность операций, но в рамках допустимых вариантов, избавляющие его от необходимости отслеживать все промежуточные результаты расчетов и позволяющие ему оперировать только с геологическими понятиями.

В основу разработки математического обеспечения АРМ-ГУ положен принцип процедурного подхода, при котором конкретные алгоритмы содержательных задач рассматриваются как последовательность процедур со связями между ними, управляемыми в диалоговом режиме. Геолог манипулирует процедурами - понятиями, не требующими дополнительного знания их математической сущности (содержания) и тем более программной реализации, т.е. он не выпадает в процессе моделирования из геологического информационного пространства.

Обработка геологоразведочных данных при создании практически любой модели выполняется в четыре последовательных этапа: создание цифровой модели

(БД); поиск в БД и выбор части информации, которая необходима для конкретной задачи; промежуточная обработка данных с целью подготовки их к моделированию; собственно конструирование модели и выбор параметров для ее визуализации.

Для реализации последовательности процедур система имеет модульное строение с обеспечением возможности работы модулей в различных взаимоотношениях. При выделении вычислительных процедур обеспечена их содержательность с тем, чтобы геолог видел прямую связь между информационными процессами, происходящими в ЭВМ, и теми операциями, которые он реализует при обработке данных традиционными методами.

Структура семейства АРМ - ГУ создана на основе сформулированных выше принципов и подходов и включает в себя три уровня обработки информации: I - получения и предварительной обработки, И - анализ информации, Ш - синтез информации. Каждому информационному уровню соответствуют свои базы данных и наборы прикладных программ, организованные в тематические автоматизированные рабочие места (ТАРМ).

Все уровни АРМ взаимодействуют через входные и выходные базы данных, объединенные едиными форматами и единой СУБД. ТАРМ каждого уровня отличаются набором обрабатываемых данных и специфическим программным обеспечением, часть из которого является общим (например, графического моделирования, статистики и т.д.). Общими для всех являются системы формирования БД и подготовки рабочих файлов (манипулирования данными) для конкретных прикладных программ. Таким образом, тематические АРМ отличаются только набором прикладных программ, составом и объемом тематических баз данных, представляющих собой локальные цифровые модели геологических тел или их свойств.

На изложенных выше принципах создан набор тематических АРМ 1 и 2 уровня, позволяющих частично реализовать технологическую цепочку накопления и обработки геологической информации в процессе разведки угольных месторождений: сбора информации - "Скважина"; накопления информации - "ГРД-Участок"; обобщения информации - 'Таблицы"; оперативного моделирования геологических параметров -«Моделирование" и "Структура". Каждый из ТАРМ выполняет определенный перечень взаимосвязанных геологических процедур и информационно связан с другими системами.

Комплекс программно-методических средств АРМ "Углеразведчик" функционирует на IBM - совместимых компьютерах и предназначен для геологов, не имеющих специальной подготовки, что доказано в процессе опытной эксплуатации от-

дельных элементов системы в производственных организациях Донецкого, Печорского бассейнов и на месторождениях Дальнего Востока.

ТРЕТЬЕ ЗАЩИЩАЕМОЕ ПОЛОЖЕНИЕ сформулировано в результате изучения угольных месторождений разной степени разведанности в различных тектонических типах бассейнов в масштабах от 1:500 ООО до 1:25 ООО, анализа эффективности дистанционных методов для решения структурных задач, определения их места в углеразведочном процессе и состоит в следующем : ♦ Использование аэрокосмической информации эффективно на всех этапах поисков и разведки угольных месторождений. На примере изученных угольных бассейнов (Донецкого, Подмосковного, Печорского, Тургайского и Кузнецкого) установлено, что КФСК независимо оттек-тонического типа бассейна позволяет решать комплекс геолого-структурных задач, в том числе выявлять структуры кольцевого типа, литоструктуры, активные геодинамические зоны, прогнозировать степень тектонической нарушенное™ угольных месторождений и другие, которые не решаются только традиционными методами разведки. ♦

Геологические результаты применения МАКС в различных типах угольных бассейнов отражают новую информацию, полученную дистанционными методами в комплексе с традиционными геологическими и геофизическими исследованиями.

Не все геологические выводы, полученные с применением МАКС, укладываются в систему сложившихся представлений, однако часть из них, в той или иной форме, уже высказывалась в литературе, но не имела широкого признания и применения при поисках и разведке углей. Это относится к глубинным структурам (разломам) и кольцевым структурам. Изучению глубинных структур фундамента угленосных провинций до настоящего времени уделяется очень мало внимания. Методика выделения и изучения глубинных структур или разломов в зонах глубокого погружения фундамента для угленосных толщ почти не разработана.

Глубинные структуры Донецкого бассейна, выделенные на КС, проявляются в гравитационном и магнитном полях прогиба, особенностях структуры Украинского щита и продолжаются к северу от него на южном склоне Воронежского массива. Эти черты геологической структуры докембрийского основания предопределили многие особенности строения Донецкого прогиба и прежде всего поперечно-блоковый характер его фундамента.

Большинство региональных и трансрегиональных линеаментов, отдешифри-рованных на космических снимках Донецкого бассейна, получили свое объяснение как зоны глубинных разломов, часто ограничивающих блоки с различным составом и

строением докембрийского фундамента, которые так или иначе влияли на процессы формирования осадочного чехла и отразились в строении угленосных отложений.

Наиболее убедительное подтверждение глубинного заложения мегазон отмечается в пределах Украинского щита и Предкавказья, где степень изученности по ГСЗ наиболее высока. Криворожскому, Орехово-Павлоградскому, Сальским и другим глубинным разломам соответствуют дешифрируемые на МАКС высокой генерализации линезментные зоны. Севернее разломы фрагментарно подтверждаются в пределах Донецкого бассейна и Воронежской антеклизы, отвечая на разных участках поясам гравиметрических градиентов, цепочкам магнитных аномалий, границам резких изменений структуры физических полей, разнородным характеристикам ман-тайно-коровых блоков, разломам в фундаменте, ограничивающим архейские блоки.

В осадочном чехле (угленосной толще) Донбасса они выступают в виде зон аномального строения. Таких зон (глубинных структур) В.К.Гавриш (1964) в пределах Восточного Донбасса выделил четыре: Миусско-Деркульскую, Аксайско-Калитвенскую, Батайско-Морозовскую и Сальскую. Все эти направления отчетливо отдешифрированы на МАКС среднего уровня генерализации, но количество их намного больше и не всегда совпадает их положение в плане. Видимо, выделенные В.К.Гавришем зоны представляют собой гетерогенные образования, состоящие из целой серии субпараллельных глубинных разломов, обычно ограничивающих эти зоны. Кроме известных, впервые выделены по МАКС глобального и регионального уровня генерализации Ставропольско - Донбасская, Волновахско - Казанская, Ново-спасовско - Серафимовичская, Целинско - Волгоградская, Донская и Казанско - Ка-лачевская зоны глубинных разломов и показано их проявление в структуре Донецкого бассейна.

Космофотоструктурная карта Восточного Донбасса масштаба 1:500 ООО составлена впервые для угольных бассейнов. В.Донбасс наиболее хорошо изучен из всех угольных бассейнов страны, поэтому его использование как основного объекта регионального исследования с применением МАКС позволило оценить степень де-шифрируемости геологических объектов, выявленных традиционными методами, и на основе имеющегося фактического материала проинтерпретировать большое количество вновь выявленных КФГО. Основным результатом дешифрирования явилось выделение большого количества линеаментсв и кольцевых структур на всей территории бассейна, как в области глубоко погруженного докембрийского фундамента, так и на склоне Воронежской антеклизы (рис.2).

Фрагмент схематизированной кссмофотоструктурной карты Восточного Донбасса

piá2ffl3 и«®®» Ез^швОв

8 ОввОзЕЗ14®5!!]1^17

Линеаменты и зоны линеаментов, соответствующие разрывным нарушениям: а -подтвержденные геолого-геофизическими данными; б - предполагаемые по дешифрированию МАКС. Линеаментные зоны, соответствующие:!- трансрегиональным разломам; 2 - региональным разрывным нарушениям фундамента. Линеаменты в пределах Донбасса, соответствующие: 3 - разломам фундамента; 4 - разрывным нарушениям в угленосной толще.

Структурные линии и фотомаркирующие горизонты, соответствующие структурным линиям: 5 - в допалеозойских отложениях; 6 - в палеозойских (угленосных); 7 - в мезозойских; 8 - границам литологических комплексов. Концентрические аномалии фототона и рисунка изображения, связанные: 9 - с геотермическими аномалиями; 10 - с неотектоническими движениями; 11 - с гравитационными аномалиями; 12 - с магнитными аномалиями; 13 - с локальными поднятиями; 14 - неустановленной прнироды. Элементы геологического строения, подтверждающие данные дешифрирования: 15 - флексурные перегибы в осадочном чехле; 16 - сечения глубинных разломов, в которых по сейсмическим данным установлено нарушение сплошности земной коры; 17 - выходы свитных известняков.

Римскими цифрами обозначены: I - Керчикский разлом; II - Каменский надвиг; III -Ростовский свод; IV - Преддонецкий прогиб; V - Шахтинско-Несветаевская синклиналь; VI - Орловское поднятие; VII - Новозолотовско-Висловская синклиналь

Рис. 2

В распределении КФЛ совершенно четко выделяются две системы: ортогональная и диагональная по отношению к структуре Донбасса. По протяженности СФЛ делятся на: трансрегиональные (трансплатформенные), пересекающие весь зассейн и соседние с ним структуры - Воронежскую антекпизу, Украинский щит, Азовский выступ; региональные, не выходящие за пределы Донецкого бассейна, и токальные. Наибольшее количество линеаментов установлено в складчатом Дон-5ассе.

В распространении СКТ определенной закономерности не установлено. Они располагаются в зонах пересечения линеаментов, примыкают к ним, вписываются в злоки, ограниченные КФЛ. Размер структур также разнообразен - от первых до 40-50 * более километров. СКТ с диаметром 5-15 км большей частью располагаются в иежнадвиговых или принадвиговых зонах южного и северного обрамления Донбасса 1 хорошо сопоставляются с локальными поднятиями мел-палеогенового и каменноугольного возраста. Более крупные структуры имеют конседиментационный характер и проявляются в элементах строения угленосной толщи.

По характеру взаимоотношения (соответствия) объекты, выявленные при де-нифрировании КС и установленные геолого-геофизическими методами, разделены на структуры: 1 - соответствующие известным; 2 - выявленные впервые, подтвержденные геолого- геофизическими данными; 3 - предполагаемые по дешифрированию, неустановленной природы.

Прогноз локальных КФСТ выполнен для участка Восточно - Садкинского, Иса-эвской, Восточно - Миллеровской площадей Донецкого и Верхнероговского месторождения Печорского бассейнов, на которых планировались поисково-разведочные работы для целенаправленной проверки выделенных КФГО. На них выделен ряд КФГО, существенно осложняющих структуру.

В процессе разведочных работ на предложенных для наземной проверки объектах установлено, что на Восточно - Садкинском участке Кундрюченская СКТ контролирует распространение буроугольных залежей в палеогеновых отложениях. В зоне ее концентров происходит центриклинальное замыкание известняков свиты С27. КФЛ северо-восточного простирания отвечают скрытым разломам, над которыми в угленосных отложениях образовалась серия флексур того же простирания.

Верхнероговское месторождение делится разрывным нарушением субширотного простирания (сброс "А") на северный (приподнятый) и южный (опущенный) блоки с амплитудой около 200 м, что значительно изменило представление о тектонике месторождения.

На Восточно - Миллерооской площади выделяются несколько линейных и дугообразных структур, часть из которых предположительно имеет характер надвигов с южным и юго-восточным падением сместителей. В северной части площади по КС трассируется одна из ветвей Белокалитвенского надвига.

На Исаевской площади изменились первоначальные представления о структуре участка. В южной части выявлена дополнительная антиклинальная складка, а наличие сброса между скважинами 16152 и 16151 не подтвердилось.

В Печорском бассейне основные результаты применения МАКС заключаются в получении новой информации о разрывных нарушениях угленосной толщи и подстилающих горизонтов, и пространственных соотношений КФЛ и известных разрывных нарушений. Сопоставление производилось для центральной части Печорского бассейна (Воркутский геолого-промышленный район и район гряды Чернышева). На схемах КФЛ находит отражение около 60% известных разрывных нарушений. Большое число пространственных совпадений разрывных нарушений и КФЛ позволяет использовать схемы КФЛ для анализа дизъюнктивной нарушенное™ угленосной толщи Печорского бассейна. Преимущество схем КФЛ по сравнению со схемами известных разрывных нарушений (по геологоразведочным данным) для выделения системы разрывов заключается в равномерном распределении тектонической информации по исследуемой площади, вне зависимости от степени ее геологической изученности.

В Печорском бассейне выделены 6 систем разрывных нарушений (из них 2 новых): широтная, меридиональная, две системы северо-западного и две системы северо-восточного направлений. Перечисленные системы определяются по максимумам на гистограмме азимутов простирания КФЛ. Правомочность выделения этих систем подтверждается различным возрастом их заложения (Журавлев A.B., 1985).

Прогноз дизъюнктивной нарушенное™ угольных месторождений по площади осуществлялся на региональном и локальном уровнях. В качестве единицы дизъюнктивной нарушенное™ использовалась величина длины разрывных нарушений (в км) на единицу площади (кв.км). Значения дизъюнктивной нарушенное™ по дистанционным данным изменяются от 0,001 км/км2 до 5 км/км2 и более. В качестве границы областей с повышенными значениями дизъюнктивной нарушенное™ принята изолиния со значением 1,5 км/км2. Полученные результаты были сопоставлены с материалами геологоразведочных работ, в частности, с зонами "повышенной дизъюнктивное™" (по Приходько Ю.Н., 1981). Средняя дизъюнктивная нарушенность основных угольных месторождений Печорского бассейна изменяется от 0,083 км/км2

до 0,62 км/км2. Относительно малым средним значением дизъюнктивной нарушенное™ угленосной толщи отличаются Интинское, Паэмбойское, Нижне-Сырьягинское месторождения, повышенная дизъюнктивная нарушенность характерна для Верхне-роговского, Нямдинского, Ватьярско-Адзьвинского, Воргашорского месторождений, остальные занимают промежуточное положение. Оценка дизъюнктивной нарушенное™ по МАКС совпадает с геологоразведочными данными за исключением отдельных месторождений (Хальмеръюское, Верхнесырьягинское).

Сопоставление прогнозной дизъюнктивной нарушенное™ с данными геологоразведочных работ на эталонном участке Воркутского месторождения выявило значительное сходство. Имеющиеся различия заключаются а меньших перепадах значений дизъюнктивной нарушенное™ по данным МАКС, хотя положенно участков с повышенными и пониженными значениями в обоих случаях совпадает. Наиболее существенное расхождение прогнозных и фактических данных дизъюнктивной нарушенное™ наблюдается в районе крупного сброса "А", служащего тектонической границей между Воркутским и Воргашорским месторождениями. Установленная связь между прогнозными и фактическими значениями дизъюнктивной нарушенно-сти на эталонном участке Воркутского месторождения позволила осуществить прогноз дизъюнктивной нарушенности угленосной толщи и на смежных с ним участках.

Возможность прогноза угленосности глубоких горизонтов Подмосковного бассейна определяется наличием установленных связей между условиями торфонако-пления и тектоническим режимом области осадконакопления, с одной стороны, и выделенными на КС структурами фундамента, контролирующих распределение на площади тектонических условий, с другой.

Угленосные отложения каменноугольного возраста относятся ко второму структурному ярусу чехла. Их строение и угленосность контролируются дифференцированным характером движений блоков фундамента, ограниченных глубинными разломами, которые имели рельефообразующее значение в период бобриковского осадконакопления. Влияние рельефа на распределение залежей угля по площади проявляется в виде различной интенсивности и относительной контрастности тектонических движений структур, контролирующих те или иные формы рельефа. В.Г.Петровым (1939) установлено, что ко всем известным структурам третьего порядка приурочены угольные месторождения, а одно из самых крупных приурочено к Калужской СКТ. Помимо локальной приуроченности, существуют и региональные закономерности распределения максимальных зон торфонакопления, связанные с крупными блоками фундамента.

При прогнозировании угленосности на глубокие горизонты необходимо было изучить строение фундамента и на основании выявленной в пределах освоенной части бассейна зависимости угленосности от структуры фундамента и фрагментарных сведений о составе бобриковских отложений на глубоких горизонтах установить участки, наиболее перспективные для обнаружения угольных залежей рабочей мощности (более 1,3 м).

В пределах прогнозируемой территории по КС регионального уровня генерализации выделяется ряд линеаментов и кольцевых образований, которые использовались как дополнительный материал к геолого-геофизическим сведениям о структуре глубоких горизонтов Подмосковного бассейна и использовались в качестве границ разнотипных блоков фундамента. Правомочность отождествления отдешиф-рированных по КС линеаментов и кольцевых образований определялась следующим: линеаменты, выделенные по КС, являются продолжением уже известных по геолого-геофизическим материалам структур, вписываются по направлению и местоположению в известную систему разломов, совпадают с местами (участками) резкого изменения состава и строения осадочной толщи; кольцевые образования, выявленные по МАКС, отражают известные локальные и кольцевые структуры и находят выражение в структуре поверхности кристаллического фундамента.

Возможность выявления подобных структур на КС определяется их выраженностью в современном рельефе и приуроченностью к узлам пересечения разломов фундамента. По аналогии с Калужской структурой и приуроченными к ней месторождениями углей подобные структурные узлы использовались совместно с другими признаками как прогнозные критерии при выделении перспективных площадей. Таких площадей три - Можайская, Мещеринская и Медынская. В пределах этих площадей выделены участки для поисков промышленных залежей угля, связанные с положительными формами бобриковского рельефа.

Прогноз структуры и угленосности Савинковско-Кызылтальской впадины Тур-гайского бассейна. В Тургайском угольном бассейне известно большое количество буроугольных месторождений юрского и реже триасового возраста, однако большинство угленосных впадин южной части бассейна к настоящему времени еще не оконтурено и не изучено их внутреннее строение. Угленосные отложения сохранились в отдельных впадинах, в основном северо-восточного простирания, и образуют вложенные структуры в доюрском фундаменте. Положение в структурном плане региона определяет степень угленосности мезозойских отложений. При сходных палеогеографических условиях наиболее угленасыщенными со значительной про-

иышленной угленосностью являются отложения унаследованных нижнепалеозой-;ких впадин-фабенов и грабен-синклиналей, выполненных породами каменноугольного и более молодого возраста. Угленосные отложения, которые сохранились в тределах жестких малоподвижных блоков, сложенных породами, возраст которых не моложе девонского, отличаются пониженной степенью угленосности. Структурный «энтроль, определяемый тектонической обстановкой и режимом колебательных движений, можно считать одним из ведущих факторов, влияющим не только на размещение впадин в цепом на площади региона, но и предопределяющим характер их /гленосности.

Для выяснения возможности выявления на КС разломов, определяющих положение на площади угленосных впадин и внутренней структуры, выбрана хорошо изученная в южной части Савинковско-Кызылтальская впадина. При сопоставлении схемы дешифрирования МАКС с геофизическими данными отмечается пространственное совпадение КФЛ и данных сейсмического зондирования (метод отраженных волн) по изменению граничных скоростей и зонам потери корреляции. Изогипсы кровли складчатого фундамента (данные сейсморазведки - метод MOB) совпадают с контурами южной части впадины.

С зонами КФЛ совпадают участки резкого погружения поверхности складчатого фундамента и дифференциация глубин его залегания в пределах впадин, что может свидетельствовать о наличии секущих и локальных разломов. Системами продольных КФЛ южная часть впадины разделена на отдельные блоки, среди них выделены западный, центральный и восточный, простирание которых совпадает с субмеридиональным простиранием впадины. В пределах поперечных блоков отмечаются зоны простирания слитных угольных пластов, а за пределами блоков к северу и югу происходит их веерообразное расщепление и увеличение мощности покровных отложений, что хорошо видно на геолого-геофизическом разрезе, пересекающем впадину в субширотном направлении.

Внутри впадины локальные центры торфонакопления не были оконтурены, за исключением Орловского и Кызыльтальского месторождений, границы которых совпадают с зонами потери корреляции и изменением граничных скоростей по данным сейсморазведки и вписываются в контуры блоков, выделенных при дешифрировании. Сопоставление карты распространения слитных угольных пластов по разведанным участкам, геолого-геофизических разрезов и данных сейсморазведки со схемой дешифрирования позволяют Предположить, что отдешифрированные ли-неаменты отражают разломы и являются границами локальных блоков, к которым

приурочены центры торфона,<оплания. Это позволило оконтурить угленосную впадину в целом, составить схему блокового строения ее внутренней части и оконтурить блоки развития слитных угольных пластов, на основании чего обосновать расположение и размеры перспективных участков.

Тектоническая нарушенность Томь-Усинского и Ерунзковского районоз Кузбасса в условиях неравномерной разведанности конкретных участков оценивается неоднозначно. Нарушенность изучалась на фоне установленной горизонтальней зональности, выражающейся в ослаблении ее интенсивности от складчатых областей северо-западной и юго-западной окраин к центральным частям и далее к северовосточной и юго-восточной окраинам бассейна (Юзвицкий А.Я., 1977г.).

Кузнецкий бассейн является единственным в России, где довольно широко применяются МАКС при геологосъемочных и прогнозных работах, в том числе и на уголь. Известные попытки применения традиционных методов для прогноза тектонической нарушенное™ приводили к несопоставимым результатам.

Для количественной оценки степени тектонической нарушенное™ по МАКС нами впервые для Кузбасса использована разработанная методика, позволившая получить сопоставимые результаты в не зависимости от степени разведанности отдельных участков для выбора наименее нарушенных для первоочередного освоения.

В связи с тем, что характер связи между разрывными нарушениями и КФЛ для Кузнецкого бассейна ранее не был установлен, для реализации поставленной задачи необходимо было ее выявить на эталонном участке для дальнейшего использования в прогнозных целях.

ПоТомь-Усинскому району для прогноза зон тектонической нарушенное™ в качестве исходного дистанционного материала была использована схема дешифрирования космических и радиолокационных снимков масштаба 1:100000.

Анализ связи линеаментов с положением разрывных нарушений проводился по отдельным шахтопластам шахты Томская Глубокая: N 6-6а, 7-7а, 9, 10, 11 и 12. С помощью расчета коэффициента корреляции между длиной линеаментов и разрывных нарушений установлено возрастание тесноты связи вниз по разрезу. Наиболее тесная связь отмечена для пласта 6-6а, занимающего в изучаемом ряду пластов нижнее стратиграфическое положение, который выбран в качестве основного объекта. Погрешность прогноза по оценке на эталонном участке составила + 0,27 км/км2).

По Ерунаковскому району сводная схема КФЛ составлена с использованием обзорной космогеологической карты Кузбасса масштаба 1:500000 и схемы

дешифрирования АФС масштаба 1:200000. В качестве внешнего контроля проведено выборочное дешифрирование МАКС по Караканскому и Таллинскому участкам, <оторое показало достаточно высокую подтверждаемое^ КФЛ. На эталонном участке (п/ш Жерновская 2) величина прогнозной оценки тектонической нарушенное™ доставила + 0,39 км/км2.

Оценка информативности карт и достоверности прогноза тектонической на-зушенности проводилась путем сопоставления их с имеющимися геолого-"еофизическими материалами на изучаемую территорию, в результате чего установлено совпадение общей картины локализации участков повышенной тектонической нарушенное™, положительных магнитных аномалий и расчлененности рельефа в юго-восточной части Кузбасса.

Применение МАКС при поисках и разведке угольных месторождений имеет эбщую основу с другими видами геоло™ческих исследований и базируется на предпосылках, изложенных выше, но имеет свои особенности, обусловленные спецификой и детальностью решаемых задач, отличиями объектов исследования и комплексом применяемых дистанционных и геолого-геофизических материалов, принятой методикой поисково-разведочных работ на разные виды полезных ископаемых. Для /гольных месторождений выяснено, что основной объем дистанционной информации относится к их структуре, поэтому основным направлением использования МАКС при поисках и разведке является КФСТ-картирование.

Дистанционные методы в комплексе геологоразведочных работ на уголь выступают как методы обобщения, синтеза всей имеющейся информации на единой эснове, увязки их в комплекс взаимосвязанных и взаимообусловленных явлений экзогенного и эндогенного характера с единым геотектоническим контролем через структуру, выявляемую по МАКС.

Основная идея совместного использования дистанционных и геологоразведочных данных заключается в том, что дистанционные данные, полученные до планирования геологопоисковых или разведочных работ той или иной стадии, служат тектоническим каркасом для рационального размещения геологоразведочных сква-кин и геофизических профилей. Целенаправленное проведение указанных работ в юнах КФГО с фиксированием безамплитудных нарушений состава и строения угленосных отложений позволяет получать дополнительную информацию о структуре месторождений и данные для прогноза горно-геологических условий.

При оценке перспектив угленосности, то есть на этапе региональных геофизических и геологоразведочных работ масштаба 1:200 000 (1:100

ООО), выполняемых, как правило, групповым методом в пределах крупной геологиче ской структуры, с помощью МАКС выявляются границы площадного развития угле нссной формации и проводится ее структурно-тектоническое районирование.

При геологосъемочных работах масштаба 1:50 ООО (1:25 ООО) с общими поисками для обеспечения максимальной результативности работ данной стадии выполняется широкий комплекс опережающих подготовительных исследова ний: аэрофотосъемка, радиолокационная, тепловая и другие дистанционные съемку (магнитная, гравиметрическая, гамма-спектрометрическая), изучение геохимических биогеохимических, атмогеохимических полей и другие специальные исследования по результатам которых строится КФСТ-карта с выделением локальных площадей I структур, перспективных для выявления месторождений угля.

Основная информация, получаемая дистанционными методами, используется при планировании и проведении поисковых и поисково-оценочны> работ. Для этих целей с помощью МАКС оконтуриваются блоки с различным текто ническим режимом, в том числе наиболее благоприятным для торфонакопления: выявляются преобладающие структурные направления и отдельные структуры, определяющие основной тектонический план площади.

Целенаправленное проведение исследований в зонах КФГО при геологоразведочных работах на уголь отвечает понятию наземной проверки КФСТ, введенному е практику нефтепоисковых работ. Геологоразведочные выработки закладываются целенаправленно в аномальных зонах, установленных по МАКС для выявления и> геологической природы и изучения геоиндикационных признаков геологических объектов (разрывных нарушений, зон повышенной трещиноватости и др.).

Роль дистанционных методов не ограничивается их одноразовым применением, так как процесс дешифрирования в интерпретации дистанционной информации непрерывно продолжается по мере получения новых геологических данных. Результаты дешифрирования должны служить основой для направления геологоразведочного процесса на первоочередное изучение (разбуривание) аномальных участков. Это позволит получать максимальный прирост информации об изменчивости на площади месторождения тех или иных изучаемых признаков благодаря одновременному изучению их внутренних и внешних свойств (особенностей). Информация, получаемая по скважинам, дает представление о сущности геологических объектов, а дешифрирование МАКС - об их площадном развитии.

Целью космофотострукгурного картирования угольных месторождений является создание их предварительной структурной модели (преимущественно на ран-

1их этапах исследований) для целенаправленного изучения выделенных структур в 1роцессе последующей разведки. КФСТ-картирование позволяет выявить участки

лесторождений, с которыми могут быть связаны аномалии состава и осложнения в ;троении угленосной толщи, обусловленные тектоническими движениями как в процессе ссадко- торфонакопления, так и последующего преобразования.

При изучении угольных бассейнов и месторождений КФСТ-картирование про-зодится в масштабах 1:500 ООО, 1:200000 (1:100000), 1:50000. КФСТ-карты масштаба 1:500 000 применяются при изучении крупных бассейнов или их частей, обособ-тенных по структурному или геолого-промышленному признаку. Задачей средне- и срупномасштабного (1:200000 и крупнее) картирования является расшифровка гео-югического строения площадей проведения поисково-оценочных работ и предварительной разведки. Карты масштаба 1.200 000 (1:100 000) строятся для отдельных "еолого-промышленных районов или крупных структур (месторождений), например, иахтинско-Несветаевская синклиналь Донецкого бассейна, гряда Чернышева Печорского бассейна. Карты масштаба 1:50 000 строятся для разведочных участков [шахтных полей).

Перечень типовых задач, решаемых при КФСТ- картировании 1:500 000 мас-

итаба включает:- выявление зон глубинных разломов, кольцевых структур, изучение блокового строения фундамента, районирование бассейнов по степени тектонической нарушенности, оценку степени дизъюнктивной нарушенное™ угленосной голщи по отдельным месторождениям, прогноз простирания разрывных и складчатых осложнений угленосной толщи в масштабе бассейна; 1:200 000 (1:100 ООО) масштаба - оценку дизъюнктивной нарушенности отдельных участков месторождений, выявление простирания основных дизъюнктивных и пликативных нарушений, зыявление отдельных разрывных нарушений и прогноз их морфологического типа, зыявление отдельных складчатых структур, прогноз зон повышенной трещиновато-зти горного массива; 1:50 000 масштаба - прогноз аномалий в составе и строении угленосных отложений, изучение элементов залегания слоев, детализацию строения аномальных зон.

Легенда КФСТ-карт состоит из пяти групп знаков, характеризующих : 1 - линейные структуры; 2 - СКТ; 3 - структурные линии, отражающие строение различных структурных комплексов и их границы; А - элементы геологического строения, установленные традиционными методами и подтверждающие геолого - геофизическую

интерпретацию материалов дешифрирования; 5 - характеристики осложнений (и; мснений) в составе и строении угленосной толщи в зонах отдешифрированны структур.

КФСТ-к.арта - основной итоговый документ проведенной работы. Она отража ет не только комплексный результат структурных построений, но представляет так же предмет дальнейшего анализа при проведении поисково-разведочных работ главным образом, в отношении КФГО невыясненной природы.

Для оценки эффективности и достоверности выявления тектонических струк тур по МАКС существуют три метода: метод экспертных оценок; метод расчета кор реляционной связи; метод прямой проверки КФСТ.

Метод корреляционных связей применим в случае количественного выраже ния изменчивости прогнозируемого признака на площади. Метод прямой проверю КФСТ используется при проведении геологоразведочных работ всех стадий. Он за ключается в бурении целенаправленных скважин и детальном изучении геологиче ского разреза.

При несовпадении выделенных структур с известными или геолого геофизическими аномалиями необходимо рассматривать вопрос о полноте привле каемого для интерпретации материала (степень изученности территории), и при на личии принципиальной невозможности более детального и разностороннего анали за угленосной толщи такие структуры относят к категории "невыясненной природы".

Требование учета масштаба применяемых материалов проявляется в сопос тавлении степеней генерализации МАКС и геологических материалов. Масштаб геологических материалов, используемых для оценки достоверности, должен быть нг порядок выше, чем КФСТ-карт.

Эффективность методов применения МАКС на угольных месторождениях определяется приростом геологической информации, социальным эффектом, экономическим эффектом. Прирост геологической информации образуется за счет выявления ранее неизвестных и трудно обнаруживаемых наземными методами структур, в том числе и новых классов структур, уточнения их размеров и конфигурации, выявления не очевидных связей между структурами различной природы и рангов, а также за счет более целенаправленной постановки геолого-поисковых и разведочных работ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведенные исследования по изучению структуры угольных бассейнов и ме-

л-орождений с использованием материалов аэрокосмических съемок позволили ;делать следующие основные выводы и рекомендации.

1. Дистанционные методы при изучении угольных месторождений целесообразно широко использовать с применением технологии космофотоструктурного кар--ирования (КФСК). В первую очередь это относится к структуре месторождений и другим особенностям их строения, обусловленным режимом тектонического развития. КФСК следует рассматривать как составную часть геологоразведочного процес-:а. Его применение эффективно на всех стадиях прогноза, поисков и разведки.

2. Использование аэрокосмическсй информации позволяет выявлять пгмка-гивные структуры, нарушения различного ранга от региональных, определяющих положение угленосных формаций в структурах земной коры, до локальных, развитых в пределах отдельных разведочных участков, а также прогнозировать степень тектонической нарушенное™ отдельных месторождений.

3. Технология КФСК обеспечивает возможность изучения геологических структур длительного развития, которые не всегда устанавливаются традиционными методами и проявляются в угленосной толще в виде зон повышенной трощиноватости, современной тектонической активности, надразломных зон, активизированных в процессе осадконзкопления. Они определяют изменчивость и распределение по тлощади многих параметров угленосных толщ в целом, а также отдельных пластов, з том числе и угольных залежей. С выявленными структурами могут быть связаны эсложнения горно-геологических условий.

4. При КФСК необходим комплексный подход, предусматривающий использование геологических, геофизических, геоморфологических, геохимических и других методов и взаимоувязку их результатов на единой структурной основе. С этой цепью требуется проводить частичную или полную переинтерпретацию первичных материалов. Полнота и достоверность интерпретации результатов дешифрирования материалов дистанционных съемок зависит от изученности месторождения, количества привлекаемой первичной геолого-геофизической информации и глубины ее проработки.

5. Впервые по космическим снимкам угольных бассейнов установлено широкое развитие кольцевых образований (структур), которые проявляются в магнитном, тепловом и гравитационном полях. В процессе длительной истории развития они

влияли на рельеф бассейнов осадконакопления, контролируя распределение фг цнй. С кольцевыми структурами могут быть связаны расщепления угольных пластоЕ координированная в пространстве изменчивость их строения и мощности, внутри формационные размывы и другие явления.

6. Разработана технология обработки геологической информации, реализс ванная в виде семейства тематических автоматизированных рабочих мест - АР1\ "Углеразведчик", обеспечивающая накопление, хранение и анализ большого объем; исходной информации, получаемой с космических снимков и данных, привлекаемы для ее интерпретации.

7. Изучение геологической природы космофотогеологических объектов уголь ных месторождений с использованием технологии космофотоструктурного картиро вания позволило получить следующие основные результаты в Донецком, Печор ском, Подмосковном, Тургайском и Кузнецком бассейнах: - осуществлен прогно; степени тектонической нарушенное™ угленосных районов и отдельных месторож дений в Донецком, Печорском и Кузнецком бассейнах; - выявлены неизвестные глу бинные структуры и уточнено местоположение и простирание известных, а также приуроченность наиболее активных геодинамических зон (в т.ч. агломератов) I трехкомлонентным узлам пересечения этих структур в Донецком бассейне; - осуще ствлен прогноз локальных КФСТ на конкретных разведочных участках Донецкого \> Печорского бассейнов; - выделены новью структурные направления в Печорскоь бассейне, что позволило с большей детальностью прогнозировать площадное развитие пликативнах и дизъюнктивных образований; - выявлены новые для угольны) бассейнов типы структур (кольцевые) и показана их роль в распределении параметров угленосных отложений; - установлены закономерности проявления блокового строения фундамента в распределении угленосности и оконтурены перспективные прогнозные площади на глубоких горизонтах Подмосковного и в Савинковско-Кызылтальской впадине Тургайского бассейнов.

8. Исходя из технологии космофотоструктурного картирования и полученны> геологических результатов для изученных типов угольных бассейнов, определено место азрокосмической информации в геологоразведочном процессе и сформулированы типовые задачи, которые возможно решать с ее применением на различных этапах поисков и разведки угольных месторождений.

9. Геологическая эффективность от применения МАКС может быть получена за счет более полного изучения структуры месторождения, повышения достоверно

сти прогноза угленосности и горно-геологических условий. Экономическая эффективность обусловлена возможностью целенаправленного планирования и сокращения сроков и объемов геологоразведочных работ.

ОСНОВНЫЕ РАБОТЫ АВТОРА ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ 1. Структура юго-восточной части Донецкого бассейна. - Тектоника угольных эассейнов и месторождений СССР. - М., Недра, 1976. - С. 118-124.

2. Строение и история развития зоны сочленения Донбасса и вала Карпин-зкого в связи с перспективами поисков горючих полезных ископаемых. Сов геол., 1977, N10-0.145-149.

3. Условия осадконакопленмя свиты С/ юго-восточней части Донбасса. -Вестник МГУ, сер. геол., 1974, N 6. - С. 100-104.

4. Палеотектонические особенности формирования нижнекарбоновых угленосных отложений восточной части Восточно-Европейской платформы и Урала. Груды 5 Всесоюзн. совещ. Л., 1982. - С.42-43. (совместно с В.К.Кабаловым).

5. Возможность и перспективы использования космической информации в угольной геологии (на примере Восточного Донбасса). Известия СКНЦ ВШ, естеств. науки, N3, 1980. - С 66-70.

6. История угленакопления в Предуралье Сов геол., N5, 1981. - С.17-25 (совместно с В.К.Кабаловым).

7. Аэрокосмические методы при изучении угленосных формаций. Тезисы ;окл. V!! Всес. уг. совсщ. II ч., г.Ростов-на-Дону, 1981. - С.81-84 (совместно с З.М.Богородским).

8. Опьгг использования космических снимков для анализа геологического строения Восточного Донбасса. В сб.: Методы изуч. тект..уг. месторожд. в процессе эазведки и эксп. М., Недра, 1981. - С. 67-72.

9. Результаты структурного картирования Восточного Донбасса с использо-занием космических снимков. Исследование Земли из космоса, N4,1982. - С.45-52.

10. Применение материалов космических съемок при изучении структуры ггольных месторождений (на примере Восточного Донбасса). Экспресс-1нфсрм.ВИЗМС, Сер.Общ. и рег.геол., геол.картир. М., 1983. - С.12-24. (совместно с \.Г.Малой, А.В.Журавлевым, А.Б.Черниковым)

11. Методы выявления и прогноза тектонической нарушенное™ угольных ме-ггорождений. - В кн. Теологическое изучение и использование недр. -

М.:Геоинформмарк, 1926. - С.3-12. (совместно с В.В.Трощенло А.Е.Виницким.Т.В.Будариной).

12. Структуры угленосных отложений на космических снимках Донецкого, Пе чорского и Подмосковного бассейнов. В кн.: Геология угольных месторождений Екатеринбург, 1996. - С. 132-138.

13. О кольцевых структурах восточной части Донецкого бассейна. Геол. журн. 1984, т.44, N5. * С.97-100 (совместно с И.Ф.Чистилиным).

14. Роль разломов земной коры в формировании месторождений твердых го рючих ископаемых. Материалы 27 Международного геологического конгресса, М.

1984. -С.209-210.

15. Методические особенности космофотоструктурного картирования Восточного Донбасса. Изв.СКНЦ ВШ, естест.науки, Ростов-Дон, 1984, N2. - С.75-78 (совместно с А.В.Журавлевым, А.Г.Малой).

16. Основные задачи космических методов и их место в комплексе геологоразведочных работ на уголь. В кн.:Новые методы поисков и разведки месторожд тверд, горюч, ископаемых. /ВСЕГЕИ/ ВНИГРИуголь. П., 1984. - С.9-13.

17. Методические рекомендации по космофотоструктурному картированию угольн. месторождений Донецкого и Печорского бассейнов. Мингео СССР, ВНИГРИуголь, Ростов-на-Дону, 1984. - С.3-56 (совместно с A.B. Журавлевым, И.Ф.Чистилиным, А.Г.Малой).

18. О возможности использования в геоиндикации дисплейной установки медицинского назначения. В кн.: Методика и технические средства геоиндикационного дешифрирования. Свердловск, 1986. -С.61-63. (совместно сЖученко А.Г., Левицким Ю.А.).

19. Анализ аномалий содержаний микроэлементов угольной золы в зонах разломов, выявленных на космических снимках. Деп. ВИНИТИ 20.02.85г. N 1337-85. - С.2-9. (совместно с А.В.Журавлевым)

20. Глубинные структуры Донбасса, выявленные на космических снимках, и их проявление в угленосной толще. Деп.в ВИНИТИ 6.05.85г. N3006-85.

21. Основные закономерности образования и критерии прогноза угленосности глубоких горизонтов Подмосковного бассейна. Известия ВУЗов (Геол. и разв.).-

1985. -N3. - С. 53-59.

22. Повышение информативности тектонических исследований на основе комплексного подхода к обработке данных геологоразведочных работ. В кн.:Пути

повышения достоверности результатов геол. исследований на угольных и сланцевых месторождениях. /ВСЕГЕИ/ ВНИГРИуголь. Л., 1985. - С.51-58.

23. Геоиндикационные признаки скрытых разломов и методы их выявления в /гленосных толщах. В кн.:Методика и технические средства геоинди.кационного де-иифрирования. Всес.совещ., Свердловск, 1986. - С. 34-36. 24. Система оперативного моделирования в среде АРМ-геолог. В сб.: Геология угольных месторождений. Екатеринбург, 1996. - С.117-123. (совместно с В.В. Трощенко, Т.В. Будариной).

25. Проявление скрытых разломов в составе и строении угленосных формаций. Тез. докл. VIII Всес.совещ. "Основные направления научно-технического прогресса при поисках и разведке тверд, горюч.иск. Ростов-на-Дону, 1986. - С.325-326. 26. Application of remote sensing to studying coal basins structures. В c6.:UN REGIONAL SEMINAR FOR ESCAPE COUNTRIES ON THE application of remote sensing data and techniques to predicting and searching Mineral Deposits, MOSCOW, USSR, 1986. -p. 105-108.

27. Косвенные методы прогноза тектонической нарушенное™. "Основные направления научно-технического прогресса при поисках и разведке твердых грюч.ископаемых". Тез.докл. VIII Всесоюзн угол.совещ., ч.2, Ростов-на-Дону, 1986. -

С.321-322 (совместно с В.В.Трощенко, А.Г.Малой, А.В.Журавлевым, С С.Леоновым)

28. Районирование угольных месторождений по степени тектонической нару-шенности с применением аэрокосмических данных Л.. ВСЕГЕИ, 1986. - С.17-21. (совместно с А.В.Журавлевым).

29. Способ оконтуривания приповерхностных подземных неоднородностей МКИ GOW93QO A.C.N 1300400 (СССР) заязл. 15.08.85г., опубл.30.03. 87г. бюл.Ы25 (совместно с В.В.Трощенко).

30. Состав и структура автоматизированного рабочего места геолога-угольщика (АРМ-ГУ). Деп.в ВИЭМС N 454-М2 12.08.87, 14с. (совместно с В.В.Трощенко, В.И.Крупинским, и др.).

31. Автоматизированный прогноз тектонической нарушенное™ угленосных толщ, Советская геология, 1987 N10. - С.3-9. (совместно с В.В.Трощенко, В.Ф.Макеевым).

32. Structure and history of development of the junction zone between the Donbass and Karpinskiy swell "Int.Geol. Rew", 1987. -20. - N8.

33. Комплекс методов обработки аэрокосмической информации для повышения эффективности поисково-разведочных работ на угольных месторождениях. М.,

ВИМС, сб. науч. трудов. 1987. - С.114-122 (совместно с А. В.Журавлевым, А. Г. Малой).

34. Методические рекомендации по прогнозу тектонической нарушенное™ угольных месторождений дистанционными методами. ВНИГРИуголь, Ростов-на-Дону, 1987. -С.3-31 (совместно с А.В.Журавлевым).

35. Опыт использования дистанционной ИК-тепловой съемки угольных месторождений в Кузбассе. ЭИ ВИЭМС серия "Отечественный производственный опыт" - М., 1988,- N5.- 7с.(совместно с А.В.Журавлевым, В.В.Трощенко).

36. Оптико-электронная обработка аэро- и космических изображений при изучении структуры угольных бассейнов. Разведка и охрана недр. 1988. - С. 18-20. 37. Microcomputer use in structural-morphologic study on coal mines of the Quangninh coal basin. Coal Development in Asia /Pacific International Symposium/. - Hanoi, Vietnam. 1990. - C.40 (совместно с Nguen Tu, Bui Khuynh).

38. Crypto-faults of coal basins. Coal Development in Asia /Pacific International Symposium/. - Hanoi, Vietnam. 1990. - C.54

39. Методика и принципы функциональной организации автоматизированного рабочего места геолога-угольщика (АРМ-ГУ). В кн. Ресурсы, качество, комплексное использование углей, экология. ВНИГРИуголь, Ростов-на-Дону, 1991. - С.35-36 (совместно с А.В.Журавлевым, В.В.Трощенко).

40. Программное обеспечение для обработки углеразведочной информации в АРМ-геолог. В кн.:Ресурсы, качество, комплексное использование углей, экология. ВНИГРИуголь, Ростов-на-Дону, 1991. - С.44-46 (совместно с В.В.Трощенко и др.).

41. Автоматизированная обработка геологоразведочной информации в процессе разведки угольных месторождений. Обзор: Мат. мет. и АС в геол., Геоин-форммарк, М., 1993. - 48 с. (совместно с В.В.Трощенко, A.B. Журавлевым, Т.В.Будариной).

42. Прогноз распространения подземных вод на востоке Ростовской области на основе дешифрирования материалов космических съемок. ИЗК. М.,Наука, 1995.N5. - С.94-101. (совместно с В.И.Повх, Л.А.Шляховой).

43. Информационная технология разведки угольных месторождений. Разв. и охрана недр, 1997, N 3. - С.16-19. (совместно с В.В. Трощенко, Т.В. Будариной).

Текст научной работыДиссертация по геологии, доктора геолого-минералогических наук, Погребнов, Николай Николаевич, Ростов-на-Дону

ih

, / ч*

¿УУ''

Ii У Í,

xi- * / 4%-'

У ^у Ж"

% , У У ¿Уж

V

\ У

чХ

„¿У, >

ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫЙ ИНСТИТУТ УГОЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ (ВНИГРИуголь)

На правах рукописи

ПОГРЕБНОВ Николай Николаевич

СТРУКТУРА УГОЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПО АЭРОКОСМИЧЕСКИМ ДАННЫМ

Специальность:04.00.16 - геология, поиски и разведка

месторождений твердых горючих ископаемых

Диссертация на соискание ученой степени доктора геолого-минералогических наук

Ростов-на-Дону,

Содержание

ВВЕДЕНИЕ ................................................................... 4

1.ОСНОВЫ СТРУКТУРНОГО ДЕШИФРИРОВАНИЯ МАТЕРИАЛОВ АЭРОКОСМИЧЕСКИХ СЪЕМОК УГОЛЬНЫХ БАССЕЙНОВ.......................................................13

1.1. Предпосылки использования материалов аэрокосмических съемок при изучении структуры угольник месторождений.............................. 13

1.2. Физические и геологические предпосылки выделения космофотогеологичес-кик объектов........................................................ 18

1.3. Геоиндикационные признаки КФГО угольный месторождений................22

1.4. Особенности структурного дешифрирования космофотоснимков............ 29

1.5. Повышение информативности и оценка достоверности дешифрирования..... 38

1.6. Выводы.............................................................. 44

2.ПРОЯВЛЕНИЕ КОСМОФОТОСТРУКТУР В СОСТАВЕ И СТРОЕНИИ УГОЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ. 47

2.1. Выявление геологической природы космофотообъектов................... 47

2.2. Закономерности проявления локальных космофотоструктур в угленосной толще (на примере ключевых участков)................................ 51

2.2.1. Участки Донецкого бассейна................................... 51

2.2.2. Участки Подмосковного бассейна............................... 77

2.2.3. Кызылтальский участок Тургайского бассейна................... 85

2.3. Структуры угольных месторождений на МАКС............................ 89

2.4. Типизация космофотоструктур.........................................104

2.5. Выводы..............................................................108

3.ПРИНЦИПЫ И ИНФОРМАЦИОННОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ ИНТЕРПРЕТАЦИИ РЕЗУЛЬТАТОВ СТРУКТУРНОГО ДЕШИФРИРОВАНИЯ МАКС.............................111

3.1. Общая схема (сущность) процесса интерпретации и выявления неодно-родностей в составе и строении угленосных отложений.................111

3.2. Комплексирование методов интерпретации.......................... —122

3.3. Информационное обеспечение интерпретации геологических и аэрокосмических данных.......................................................136

3.4. Автоматизированные методы моделирования и выявления геологических неоднородностей в зонак КФГО........................................144

3.5. Состав и структура системы моделирования............................157

3.6. Выводы..............................................................175

4.ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ПРИМЕНЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ АЭРОКОСМИЧЕСКИХ СЪЕМОК

В РАЗЛИЧНЫХ ТИПАХ УГОЛЬНЫХ БАССЕЙНОВ.....................................180

4.1. Глубинные структуры Донецкого бассейна..............................182

4.2. Космофотоструктурная карта Восточного Донбасса..................—191

4.3. Прогноз локальных КФСТ разведочных участков Донецкого и Печорского бассейнов...........................................................203

4.4. Структуры Печорского бассейна.......................................209

4.5. Структуры Подмосковного бассейна и прогноз угленосности глубоких горизонтов..........................................................222

4.6. Прогноз угленосности Савинковско-Кызылтальской впадины Тургайского бассейна............................................................230

4.7. Тектоническая нарушенностъ Томъ-Усинского и Ерунаковского районов Кузбасса............................................................236

4.9. Выводы..............................................................245

5. ПРИМЕНЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ АЭРОКОСМИЧЕСКИХ СЪЕМОК ПРИ ПОИСКАХ И РАЗВЕДКЕ

УГОЛЬНЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ...................................................249

5.1. Дистанционные методы в комплексе геологоразведочных работ на уголь..249

5.2. Космофотоструктурное картирование угольных месторождений............253

5.3. Оценка эффективности и достоверности выявления тектонических структур.................................................................260

5.4. Выводы..............................................................266

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.................................................................269

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ..........................................................274

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность исслеппваний- Расширение сырьевой базы угольной промышленности в условиях дефицита финансирования, при повышенный требованиях к изученности месторождений и выявлению запасов благоприятных по горно-геологическим факторам с точки зрения эффективности их освоения в новых экономических условиях, могут быть решены за счет повышения качества и эффективности геологоразведочных работ на базе широкого использования возможностей изучения структуры угольных месторождений с использованием аэрокосмической информации.

Первые опыты интерпретации результатов дешифрирования новых видов материалов аэрокосмических съемок (МАКС) применительно к изучению месторождений полезных ископаемых показали, что они обладают не только хорошо изученными свойствами обычных аэрофотоснимков, но содержат большой объем качественно новой геологической информации /1-23/, что дает возможность ускоренного геологического исследования регионов и отдельных месторождений. ■

Комплексное применение аэрокосмических и традиционных геолого-геофизических методов /17-19/ позволяет на ранних этапах изучения угленосных районов получать сведения о структуре месторождений, условиях залегания пластов углей, выявлять неоднородности угленосных формаций, что обеспечивает более целенаправленное планирование геологоразведочных работ и получение дополнительной информации о строении угольных месторождений.

Несмотря на то; что в последние годы применение аэрокосмических методов при геологических исследованиях регламентировано рядом руководящих документов и узаконены такие виды работ как глубинное геологическое картирование СГГК), космофотогеологическое картирование СКФГК) /24-26/ и др., на угольных месторождениях они не нашли широкого применения в связи с мелкомасштабностью указанных методов. Кроме того, угольные месторождения по своим геолого-генетическим особенностям и условиям разработки требуют более детального изучения, в первую очередь структурных особенностей, определяющих масштабы будущего месторождения и условия его эксплуатации.

Попытки применения МАКС на угольных месторождениях были отражены в немногочисленный публикациях.

Николаенко Б.А. по западному Донбассу и Украинскому щиту /27/, Сафронова Д.С. по месторождениям Ирана /28 /, Жученко А.Г., Евицкого Ю.А. по восточному склону Урала /29,30 /, Гальперова. Г.В. и др. по Тургайскому прогибу /31/. Кроме того были известны результаты работ Грицюка Я. М., Кузнецова Е.А. и др. по Кузнецкому бассейну и прилегающим территориям /32-36/. Однако все эти работы проводились, как правило, с использованием традиционных аэрофотоснимков. Сведений о целенаправленном применении космофотоснимков (КФС) для анализа структуры угольных бассейнов и месторождений известно не было.

Первые опыты использования МАКС в угольных бассейнах предприняты автором в 1972-73 г. для изучения структуры Восточного Донбасса для установления границы распространения отложений свит С24-С2? и оценки перспектив их угленосности в юго-восточном направлении от известных месторождений Задонского района /37,38/. В 1975-78 г. КФС использовались автором при изучении структурного контроля распространения угленосности и выявлении перспектив Камской площади и Подмосковного бассейна /39-42/.

Результаты проведенных в эти годы исследований продемонстрировали их эфь-фективность, но отсутствие научно-методической базы применения материалов аэрокосмических съемок и разработанной технологии их интерпретации, а также отсутствие выявленных закономерностей проявления космофотогеологических объектов (КФГО) в составе и строении угленосных толщ не позволяли в полном объеме использовать преимущества новых видов исследований и решать проблему опережающего изучения структуры конкретных угольных месторождений.

Встала задача более глубокого изучения явлений, связанных с проявлением структур угольных месторождений на МАКС, способов их интерпретации и использования в комплексе с традиционными методами изучения угольных месторождений, чему и посвящена данная работа.

Цель и запачи исследований заключались в установлении закономерностей строения угленосных Формаций на примере разных типов угольных бассейнов с ис-

пользованием материалов аэрокосмических съемок (МАКС), разработке принципов и приемов их интерпретации и создании научно-методической базы прогнозирования сруктуры угольных месторождений на ранних этапах изучения.

Основные задачи заключались в следующем:

- выявлении геоиндикационных признаков и структурных неоднородностей угленосных отложений, проявляющихся на МАКС;

- изучении геологической природы космофотогеологичесшк объектов (КФГО) в различных структурно-генетических условиях бассейнов и месторождений и установлении их прогностической роли;

- выборе и обосновании признаков структурных неоднородностей в угленосной толще, позволяющих интерпретировать КФГО по комплексу геолого-геофизических данных, в процессе изучения угольных месторождений;

- разработке методики (технологии) комплексной интерпретации МАКС с использованием автоматизированной обработки геолого-геофизических данных;

- выявлении по МАКС особенностей структуры угольных бассейнов и месторождений различных типов и оценки эффективности их использования для прогноза угленосности и нарушенности угленосных отложений;

- определении задач и места дистанционных методов на разных стадиях поисков и разведки угольных месторождений и разработке рекомендаций по широкому использованию МАКС .

Мс.хппныр. материалы. Исходными данными для решения поставленных задач являлись материалы азрокосмических съемок угольных бассейнов, выполненные на

протяжении ряда лет в различные периоды года с летательных аппаратов типа "Ме-

««

теор", "Космос", "Салют", ЬапсЬаи аэровысотных и аэрофотосъемок, составляющие масштабный ряд от глобальных до детальных.

Для изучения особенностей структуры угольных месторождений в зонах КФГО привлекался большой объем геологических данных, накопленный в отчетах по поискам и разведке угольных месторождений и сводных работах по Донецкому, Подмосковному, Печорскому, Тургайскому и Кузнецкому бассейнам. В этих же бассейнах проводились специальные полевые работы на ключевых участках для выявления де-

шифровочнын признаков КФГО в различных структурно-генетических условиях и изучения особенностей строения угленосных отложений в этих зонах.

Всего по названным выше бассейнам было отдешифрировано более 2500 космо-, аэроснимков и фотопланов, более 220 из которых подвергались оптико-электронному преобразованию, исследовано 11 ключевых участков, отработано более 40 геолого-геоморфологических маршрутов и около 17 комплексных профилей, изучен керн 73 разведочных скважинам.

Личный врал автора. В диссертации изложены результаты исследований и разработок, выполненных автором, . под его руководством и при непосредственном участии в течение 25 летней работы во ВНИГРИуголь. За этот период соискатель был ответственным исполнителем 11 научных целевых исследований (тем) по изучению угольных месторождений и разработке новых методов изучения их структуры, использованию аэрокосмической информации и автоматизированной обработке геологоразведочных данных.

Лично автором выдвинута и реализована идея применения дистанционной информации для изучения структуры угольных месторождений, изучены геологические предпосылки проявления тектонических структур угольных месторождений на МАКС и обоснованы принципы их выделения и геологической интерпретации, а также решены следующие задачи:

1. Проведены экспериментальные исследования в течении семи полевых сезонов по выделению геоиндикационных признаков геологических структур и наземной проверке результатов дешифрирования с опробованием комплекса reoлого-геофизических, геоморфологических и других методов в различных типах бассейнов.

2. Разработаны для угольных месторождений методики и технологии:

а) прогноза тектонической нарушенное™, б) повышения достоверности дешифрирования и интерпретации МАКС, в) наземной проверки КФГО, г) космофотоструктурно-го картирования, д) комплексного применения МАКС и геологоразведочных данных.

3. Установлены характер и масштабы проявления космофотоструктур в угленосных отложениях и предложена их типизация, позволяющая по геоиндикационным признакам прогнозировать типы осложнений в угленосной толще.

4. Впервые установлено широкое развитие кольцевых структур в разных типах угольных бассейнов и определено их значение для прогноза угленосности.

5. Впервые выполнен системный анализ информационных процессов при изучении угольных месторождений и создано программное обеспечение "АРМ-углеразвед-чик" для выявления геологических неоднородностей в зонах космофотогеологичес-ких структур.

6. Определено место дистанционных методов в комплексе геологоразведочных работ на уголь и сформулированы задачи, решаемые с применением МАКС на различных этапах изучения угольных месторождений.

7. Осуществлен прогноз перспективных угленосных площадей на глубоких горизонтах Подмосковного и Савинковско-Кызылтальской впадине Тургайского бассейнов.

При изучении структурных особенностей угольных месторождений в зонах КФГО под руководством и при непосредственном участии автора в разное время и в разных бассейнах принимали участие сотрудники лаборатории космофотогеологических исследований ВНИГРИуголь.

При выявлении геоиндикационных признаков КФГО в угольных бассейнах, проведении маршрутных исследований и аэровизуальных наблюдениях участвовали Малая А.Г., Чистилин И.Ф., Журавлев А.В., Артюхина О.И. Методика прогноза тектонической нарушенности угольных месторождений разработана совместно с А.В.Журавлевым. Методика оптико-электронной обработки МАКС - совместно с Крупинским В.И. В разработке методики космофотоструктурного картирования принимали участие Малая А.Г. и Журавлев А.В. Разработку программного обеспечения по алгоритмам автора осуществляли Бударина Т.В., Трощенко В.В., Леонов С.С. и др.

Научная новизна работы заключается в следующем:

- выявлены особенности угленосных Формаций, проявляющиеся в составе и строении угленосных толщ в зонах космофотолинеаментов;

- выявлены новые типы структур угленосных формаций (кольцевые образования), установлены характер проявления их в составе и строении угольных пластов и вмещающих отложений;

- разработаны принципы космофотоструктурного картирования угольный бассейнов и месторождений и методы отражения на ник особенностей строения угленосных толщ;

- составлены карты (космофотоструктурные, результатов дешифрирования МАКС), схемы тектонического районирования (по степени нарушенное™ и тектонической напряженности), схемы простирания основных структур для Донецкого, Печорского, Подмосковного, Тургайского бассейнов;

- установлено влияние глубинных структур (структур доугленосного фундамента) на локализацию процессов угленакопления в Донецком, Подмосковном и Туо-гайском бассейнах, на основании чего осуществлен прогноз угленосности;

- доказана приуроченность зон повышенной тектонической нарушенности и проницаемости к зонам космофотоструктур;

- разработаны информационные модели угольных месторождений и создана автоматизированная система обработки геологической информации для анализа строения угленосных отложений в зонах космофотоструктур.

Обоснованность и ностовр.рностъ результатов, проведенных автором исследований определяются: а) анализом современных достижений отечественной и зарубежной угольной геологии по изучению структуры угольных месторождений дистанционными методами; б) сопоставлением полученных результатов с выводами полученными другими методами и методиками на большом Фактическом материале; в) использованием авторских разработок другими исследователями и производственными организациями; г) результатами проверки прогнозных данных буровыми и горными работами.

Практическое значение работы заключается в следующем:

- установлено поисковое и прогностическое значение космофотоструктур для угольных месторождений;

- выделены новые перспективные угленосные площади на глубоких горизонтах Подмосковного и в Савинковско-Кызылтальской впадине Тургайского бассейнов;

- оценена степень тектонической нарушенности месторождений Печорского и Кузнецкого бассейнов, что является важным фактором выбора первоочередных

объектов для разведки;

- осуществлен прогноз развития конкретных структур на участках Донецкого и Печорского бассейнов;

- разработана методика космофотоструктурного картирования угольных бассейнов и месторождений;

- разработана технология оптико-электронной обработки аэрокосмических изображений углен