Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Закономерности образования Пермских угленосных отложений севера Предуральского краевого прогиба

ВАК РФ 04.00.01, Общая и региональная геология

Автореферат диссертации по теме "Закономерности образования Пермских угленосных отложений севера Предуральского краевого прогиба"

1 3 '

На правах рукописи

ШУРЕКОВ НИКИФОР АЛЕКСА11Д1' О В М Ч

УДК.552.14:551.736/470.13/

ЗАКОНОМЕРНОСТИ ОБРАЗОВАНИЯ ПЕРМСКИХ УГЛЕНОСНЫХ ОТЛОЖЕНИЙ СЕВЕРА ПРЕДУРАЛЪСКОГО КРАЕВОГО НРОПША

Специальность - 04.00. 01 - общая и региональная геология

Диссертация на соискание учено» степени доктора геолого-минералогических паук в форме научного доклада

'Сыктывкар 1996 г.

Работа выполнена - п Государственном геологическом преллриятии "Полярноуралгеология" и в экспедиции "Интауглеразведка", Минтопэнерго Российской Федерации (АО "Интаутоль")

Официальные огаюнснты:

Доктор геолого-мш^эалогических наук - А.С.Тараканов (АО МБС, С-Пегсрбург) Доктор геолого-минералогических наук - Ю.А.Ткачев (КНЦ, г.Сыктывкар) Доктор геолого-минсралогических наук, профессор - Б.В.Буров (КГУ, Казань)

Ведущее предприятие:

Всероссийский геологический институт (ВСЕГЕИ).

Защита состоится 25 июня 1996 года в 10 часов на заседании Днсссртаниошюю совета Д.200.21.01 по тащите диссертации на соискание ученой степени доктора гсолого-минералогических наук в Институте геологии Коми научного центра Уральского отделения Российской академии наук по адресу: 167000, г. Сыктывкар, ул. Первомайская, 54, аудит. 218

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Коми Научного центра Доклад разослан " 25 " апреля 1996 г. Ученый секретарь Специализированного совета

Доктор геолого-минералогических наук " (У^/^/^/^ л-Б.Макееи

Посвящается светлой памяти Ивана Степановича • ' Муравьева, друга и учителя, профессора Казанского государственного университета, ушедшего из жизни * 08.11.1990 года. Иван Степанович был одним из пер-

вых ученых, который имеющиеся разработки о кон, седиментационном развитии структур успешно применил для их расшифровки в Печорском Приура-лье (карбон, пермь)

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

АКТУАЛЬНОСТЬ ПРОБЛЕМЫ. В.последнее двадцатилетие XX века стало вновь повышаться мировое значение угля в общей структуре топливно-энергетического баланса. Это приведет на рубеже третьего тысячелетия, как предсказывают специалисты, к возрастанию потребления угля в 2.5 -3 раза (К.Л.УиАсон й др.). Потребуется усиление работ по прогнозу перспективных угленосных площадей, по угле-разведке. Будет необходим новый научный подход к выработке критериев поисков твердых горючих полезных ископаемых. В данной работе, основываясь на имеющихся и новых материалах по строению и истории развития пермской осадочной толщи Воркутской части Предуральского 'краевого прогиба, с единых позиций рассмотрены вйпросы влияния тектонических и гидрогеологичеких обстановок на процесс осадконакопления и углеобразования.

Многолетние исследования угленосной толщи Печорского бассейна привели диссертанта к выводу о том, что основой углеобразования является континентальная обстановка, а морская влияет лишь пассивно и только в приморских долгоживущих прогибах. При этом Приморские обстановки во времени переходят во внутриконтинен-тальные, и тогда углеобразование полностью происходит в условиях суши. Это противоречит господствующим представлениям на углеобразование," например, высказанным Г.А.Ивановым (1948,1967), А.В.Македоновым ( 1959, 1961, 1965 и др.) о лагунно-баровой его природе, а также Б.Л.Афанасьевым, Г.МЛрославцевым, В.И.Яцуком (1961, 1968) - гипотезе о "срединной суще". Концепции названных исследователей основывались на признании участия при формировании угленосной толщи морских или "опресненно-бассейновых" условий. Некоторые ученые почву и подпочву угольного пласта, сам пласт угля и его кровлю мощностью 5 -20см (аргиллиты с пресноводными дву-сгворками) в прибрежно-морских отложениях считают морскими образованиями.

В результате наших исследований сделаны- следующие выводы:

- утверждается долговечность формирования пери-кратонного прогиба на востоке Русской платформы в нижнем и среднем палеозое и Предуральского краевого прогиба, формировавшегося под влиянием положительных движений при инверсии Палеоурала на месте перикратонного прогиба в пермскую и последующие эпохи. В перикратонном долгоживущем прогибе накопление осадков происходило в мелководном морском бассейн?, а при развитии Предуральского краевого прогиба - сначала в условиях мелководного моря (например, нераечлененнные ассельские и сакмарские отложения), а затем, вслед за артинскими и кунгурскими осадочными образованиями по причине воздымания прогиба и отступления (регрессии) моря, наступает смена морских условий континентальными.

- анализ изменчивости мощностей и фаций, в особенности явления расщепления угольных пластов, изучение распространения погребенных речных долин и других особенностей формирования углесо-держащих отложений позволили обосновать положение о консе-д и м е н т а ц и о н и о м развитии в прогибе тектонических структур и соответствие позднепермских пликативных тектонических структур современным.

- обстановка торфр(угле)накопления возникает* только в периоды континентального (наземного) осадкона-копления, при периодической смене наземных условий (элювий, торфяные болота, речная долина), подводными. Это приводит к появлению цикличности, т.е. повторяемости пачек пород (многослоев), формирующихся в определенные отрезки циклогенеза. Причиной формирования и развития элементарных угленосных циклов (ЭУЦ) являются мелкоамплитудные колебательные тектонические движения, вызывающие встречные к ним вертикальные движения природных вод. Возникает ПОДТОК и ОТТОК, ко„торые обеспечивают последовательность залегания литологических разностей в разрезе ЭУЦ. Активность природных вод, их подвижность (напорное состояние) в долгоживущих прогибах, как устанавливается, провоцируется конседиментационным развитием тектонических структур в долгоживущем прогибе. Механизм циклообразования, приведший к повторяемости пачек пород в осадочной толще, как нам представляется, обусловлен общепланетарными факторами , причина

* которых еще не выяснена.

Взгляд на формирование пермской угленосной толщи, как видно из приведенного краткого резюме, резко отличается от существующих представлений. Результаты исследований позволили сформулировать

' положение о необходимости при оценке перспектив на уголь по возможности детально изучать современный и погребенный пермский структурный план региона и сосредоточивать поисковые работы на антиклинальных и куполовидных поднятиях.

Изложенная концепция опубликована в двух монографиях и 40 научных статьях автора.

Исследование разрезов элементарной ячейки угленосной толщи -угленосного цикла с полным набором литологических пачек (фаций) позволило обнаружить, что в разрезе последних обязательно последовательно повторяются подводные и надводные отложения, имеющие строго определенные диагностические признаки. Анализ последовательности литологических пачек, выполненный методом графического моделирования привел к установлению связи формирования ЭУЦ с перемещениями по вертикали наземных и подземных вод (рис. 1.1 "Спираль" и рис.4.1)

Нами подчеркивается большая роль в углеобразовании гидрогеологических процессов, а именно притока (подтока) и оттока вод К и ОТ дневной поверхности.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ. На основе литолого- фациального изучения пермских угленосных отложений Косью -Роговской впадины - главного угленосного поля Печорского бассейна - установить закономерности их образования и решить проблему связи осадконакопления с тектоническими и гидрологическими процессами.

ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ заключаются

• в детальном изучении разреза угленосного цикла.и всей угленосной толщи в основных угольных месторождениях Интинского, Воркутского и Халъмеръюсского угленосных районов^ Печорского бассейна, а также ознакомление с диалогическим составом отложе-

-ний угольных месторождений Донецкого, Карагандинского и Кузнецкого бассейнов;

• в диагностике и исследовании субаэральных отложений - пород почвы и подпочвы угольных пластов и сходных с ними образований в средней части ЭУЦ;

• в изучении песчаникрво-конгломератовых мощных тел, располагающихся в средней части цикла и доказательстве их аллювиальной, а не бассейновой природы;

• в проведении анализа мощностей, фациальных черт типовых разрезов в' зависимости от положения их по отношению к основным структурам Косью-Роговской впадины;

• в изучении генезиса угленосной толщи и пластов угля;

\

. • в выявлении особенностей мелкоамплитудных тектонических движений, обуславливающих формирование ЭУЦ и появление явлений подтока и оттока природных вод; '

• выяснении закономерностей размещения перспективных на - уголь площадей и выработке критериев их прогноза.

ФАКТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ - главным образом, результаты собственных исследований в Карагандинском и Печорском бассейнах. Они заключались в полевых работах на естественных обнажениях, излучении керна многочисленных скважин почти на всех месторождениях Печорского бассейна, построении литолого-палеогеографических профилей по Воркутскому, Воргашорскому, Усинскому, Сейдинско-му, Интинскому месторождениям и т.д.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА.

1. Формирование угленосной толщи в долгоживущих прогибах' типа краевых систем (КС), связано с началом смены морских отложений континентальными угленосными. В Печорском бассейне эта эпоха совокупно охватывает уфимский, казанский и татарский века, т.е. длится от лекворкутского времени до конца пермского периода.

2. Углеобразование как в прибрежно-морском, так и во внутри-континентальном прогибе происходит в мульдообразной (синклинальной) структуре. Накопление жидкого стока в такой структуре явилось причиной появления в ней напорных подземных вод. В такой благоприятной обводненной среде происходило формирование элементарного угленосного цикла (ЭУЦ) и угленосной толщи в целом. Таким образом, существование долгоживущего прогиба является предпосылкой возникновения и местом развития осадочного бассейна.

3. Долгоживущие прогибы, такие как Воркутская часть Преду-•ральской краевой системы, в своем развитии "испытывали периодическое погружение и поднятие через каждые 100 ты с. лет. За этот отрезок времени происходит формирование ЭУЦ.

Такие мелкоамплитудные вертикальные тектонические движения автор относит к явлениям, регулируемым одним механизмом для крупных регионов или для всей планеты в целом.

4. В долгоживущих прогибах типа КС направление мелкоамплитудных вертикальных периодических тектонических движений предопределяет особенности гидрологической обстановки в поверхностных водоемах, и гидрогеологической - в осадочном чехле: они контролируют уровень наземных и подземных вод, условия образования каждого слоя в разрезе элементарного цикла. Эт$т гидролого-

гидрогеологический фактор должен учитываться во всех процессах седиментогенеза: В угольной геологии этот фактор до сих пор в полной мере учитывался лишь в прибрежно-морском седиментогенезе, с которым, по П.П.Тимофееву (1970,1994) и Г.А.Иванову (1968) полностью связано формирование угля и вмещающих их отложений.

Механизм взаимодействия мелкоамплитудных вертикальных тектонических движений с вертикальными перемещениями пластовых вод, определяет последовательность накопления в разрезе элементарного угленосного цикла. На основании изучения многих тысяч метров разрезов угленосной толщи соискателем выделено. пять пачек (многослоев) ЭУЦ.

5. До сих пор при рассмотрении седиментогенеза в угленосных бассейнах, гидролого-гидрогеологический фактор учитывался в терминах трансгрессия и регрессия моря. Между тем, вертикальные тектонические движения приводят к подтоку и оттоку вод, имеющими единую тектоническую природу с процессами трансгрессии и регрессии. Впервые раскрыта сущность влияния природных вод на процесс углеобразования, в частности на формирование ЭУЦ, осадочной угле-содержащей толщи в целом. ,

6. При рассмотрении особенностей развития основных структурных элементов Косью-Роговской впадины сделан вывод об их кон-седиментационном развитии. Для доказательства этого вывода проанализированы явления расщепления угольных пластов, распространение мощных песчаниковых тел на площади Воркутского и Интин-ского месторождений и другие особенности строения угленосной толщи. Выяснилось, что почти все углесодержащие тектонические структуры обнаруживают совпадение с современным структурным планом впадины. »

7. Отмеченные особенности осадконакопления, выявленные тектонические и гидролого-гидрогеологические предпосылки, благоприятствующие формированию пермской угленосной толщи, в значительной мере использованы для прогноза перспективных на уголь площадей. Наличие антиклинальных или куполовидных локальных или линейно протяженных палеоструктур, которым свойственно кон-седиментационное развитие в пределах доягоживущих прогибов, выдвигается в качестве основного критерия прогноза угленосности.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ заключается в выработке критериев прогнозирования перспективных на уголь площадей. Формирование повышенной угленосности, как правило, происходит в эпохи континентальной обстановки

осадаонакоппеяия на унаследованной (консвдиментациовдой) положительной структуре краевой сиспмьг. -

На основании вышеизложенных исследований защищаются следующие положения:

1. На большом новом фактическом материале получены данные, подтверждающие идею генетической связи углеобразования в Печорском бассейне с конседиментащюнныии структурами.

2. Современная тектоническая структура Печорского бассейна является в значительной степени унаследованной с позднепермской эпохи.

3. Установление с>баэральных отложений в пределах элементарного угленосного цикла не только в почве угольного пласта, но и в его 'средней части, а также вскрыше большинства мощных тел песчаников в верхней части лшо-цира, имеющих аллювиальную, а не бассейновую природу, убеждает -по-новому интерпретировать гедименгационную цикличность. ,

4. Формирование углесодержащих пермских отложений началось с раннеуфимского времени и продолжалось в течение всей позднепермской эпохи.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные защищаемые положения диссертации обсуждались на Научно-технических советах Воркутин-ской геологоразведочной экспедиции Государственного геологического предприятия "Полярноуралгеология", на VII, IX,' X, XII геологических конференциях Коми АССР, на заседаниях Московского Общества испытателей природы в 1969 и 1981 г.г., на 1-ой научной конференции Воркутинского географического общества в 1969 г. на Всесоюзных угольных совещаниях в г.г.Ростов-на-Дону (1981,1991), Львове, 1980; 1991 г.г., на Международном конгрессе в г.Перми "Пермская система земного шара" (1991), на Международном симпозиуме по проблемам прикладной геологии горной науки и производства, в Горном Институте Санкт-Петербурга (1992).

В процессе подготовки работь! автор пользовался ценными консультациями и советами Н.П.Юшкина, В.М.Богомазова, В.А.Дедеева, В.П.Данилова, А.И.Елисеева, В.Ф.Чер.еповского, Б.В.Бурова, М.Е.Королева, Г.П.Канева, Н.А.Малышева,.. М.В.Голицина, • И.Б,Грановича, А.З.Сегаля, ' В.П.Куклева, ' Н.В.Енокян, Р.И.Качмашевой, И.В.Пичугина, А.М.Оллыкайнена, И.В.Рязанова. На завершающем "этапе обобщений и оформлении доклада большую помощь оказали Т.А.Амельченко, Л.М.Вершинина, Т.Г.Латышева, Г.Д.Самсина и А.Е.Бузмаков. Всем перечисленным лицам нами.выражается искренняя признательность и благодарность.

ИСТОРИЯ ЗАРОЖДЕНИЯ НОВОЙ КОНЦЕПЦИИ ОБ ОБРАЗОВАНИИ ПЕРМСКИХ УГЛЕНОСНЫХ ОТЛОЖЕНИЙ ПЕЧОРСКОГО БАССЕЙНА

В 1962-1964 гг. В Печорском бассейне, в углесодержащих отложениях береговых обрывов рек Б.Сарьюга и Неча были осуществлены поиски углей проходкой протяженных магистральных канав. Обнаружилось постоянное сонахождение угля и песчаника с последовательной сменой одного другим.

^Возникло предположение о связи углей с песчаниками через движение подземных вод в песчаниках и их участие в процессе торфо-накопления.

Оно подтверждено трудами болотоведов и торфоведов. Так, в работах А.Д.Брудастова . (1928,1931,1955) приводится объяснение "грчунтово-капиллярного" и "напорно-грунтового" питания болот. Он указывал, в частности, что подземная вода "...выходит на земную поверхность в виде довольно широких (шириной иногда в несколько километров) полос..."(I<>31, с.19), и.это приводит к переувлажнению земель, и соответственно, к торфообразованию. "Ввиду обилия и постоянства дебита грунтовых вод ... такие болота очень долго сохраняют свой внешний вид и постоянство растительных формаций ..."(там же, с.21). '

В напорно-грунтовых водах А.Д.Брудастов (1955, с.29) различал два вида их проявления. Первый вид - сосредоточенный выход грунтовых вод, второй - скрытая напорностъ. В первом случае низменность заполняется водами до уровня, зависящего от величины напора. "Сосредоточенный выход напорных вод имеет место не только у подошв склонов, но и в частных водоразделах. Скрытая напорностъ ... выражается в наличие, грунтового потока, скрытого под суглинками иногда до нескольких метров от дневной поверхности ... Иногда этот вид напорности выражается настолько резко и покровные суглинки до того увлажняются, что при ходьбе по ним даже в сухую погоду на поверхности остаются отпечатки ног".

В 1929 г. В.В.Кудряшов установил, что болота (торфяники) как малых, так и больших размеров, образуются за счет разгрузки грунтовых вод, находящихся в теснейшей связи с торфяниковьши водами. Он первый предложил выделить в классификации торфяников торфяники атмосферного и фунтового питания (Кудряшов, 1929, с. 17). "Так как торфяник мы можем с полным правом рассматривать, как своеобразный водоем с несколько повышенным содержанием органического

\

вещества (4-8% в случае верховых болот), то причины его образования и существования могут быть лишь гидродинамического характера. Динамика грунтовых вод, известные местные топографические, геологические и потаенные особенности - вот главная причина, которая на фоне влажного климата вызывает образование очагов забола-. чивания" (там же). Торфяную залежь он рассматривал как растущее тело. Весь процесс формирования торфа и возникновение в торфянике зон наибольшего роста В.В.Кудряшов считав результатом постоянной связи болот с грунтовыми водами.

На важность изучения закономерностей роста торфяников, в частности, тех причин, которые обусловливают неравномерность нарастания торфа в различных частях торфяной залежи, указывал известный торфовед М.Н.Никонов (1956). Он считал, что наибольшая интенсивность нарастания торфа наблюдается в определенных участках торфяного массива и эту особенность связывал с "динамическими центрами", с факторами гидродинамического характера. "В частности, очень интересным обстоятельством, - пишет он, -является то, что "динамические центры" при определенных внешних условиях располагаются там, где минеральное ложе торфяника имеет наиболее глубокие депрессии".

В работе "Торф, как геологическое образование" М.Н.Никонов (1956) пишет, что "тектонические и геоморфологические условия, делающие возможным переход торфяников в /ископаемое состояние, создают для них весьма определенный режим водного питания. Существенно то, что в таких условиях, как правило, торфяники .будут обильно снабжаться подземными водами, аллювиальными и водами поверхностного стока.

Единственно долговечным источником питания торфяников, как следует из приведенного высказывания М.Н.Никонова, нужно считать подземные воды. Это подтверждается наблюдениями над возникновением переувлажненных участков в умеренном климатическом поясе. Известно, что в ра'йонах низкого залегания уровня подземных вод (это состояние, как правило, соответствует районам, испытывающим подъем) метеогенные воды могут создавать лишь временное переувлажнение почв, и наоборот, при близком к поверхности земли уровне подземных вод имеет место постоянное переувлажнение почв..

Вопрос об участии подземных вод в питании современных болот рассмотрен Б.С.Масловым (1967). Ссылаясь на работы М.Н.Никонова (1947) и Е.Ф.Левиной (1962), он отвечает, что все крупнее болотные системы приурочены к глубоким структурно- 10 -

морфологическим депрессиям. Взаимосвязь болотных вод с глубинными горизонтами Б.С.Маслов доказывал балансовыми подсчетами и примерами глубинного питания низинных болот.

Исследователь современных' лесобоЛотных систем Западной Сибири В.И.Орлов (1968,1975 и др.) сообщает о наступлении болот на тайгу на участках, испытывающих тектоническое погружение, и наоборот, осушение и сокращение болот в размерах, бурное развитие' древесной растительности на участках, испытывающих тектоническое поднятие. "Состояние поверхностных и особенно грунтовых вод, одного из наиболее динамических природных компонентов, при прочих равных условиях..., '- пишет В.И.Орлов (1968, с.З и 101) - во многом определяет современное развитие природы отдельных регионов или всей лесоболотной системы в целом".

Ценный фактический материал о грунтовом питании болот получен при наблюдении и обобщЬнии данных изменения режима подземных вод на территории Воркутского и Интинского промышленных ' районов (Какунов, 1972 и др.). Ц.Б.Какунов, в частности, отмечает, что в Воркутском промышленном районе участкам, где уровень подземных вод выше поверхности заболоченной равнины, как правило, соответствуют участки распространения торфяников. И это, в основном, не зависит от гипсометрических отметок современного' рельефа. Он же указывает, что образование торфа.происходит на участках с незначительным расчленением рельефа, водный режим которых поддерживается за счет; подземных вод.

Таким образом, имеется основание считать, что образование и развитие болот происходит в областях разгрузки подземных вод приуроченным к долгоживущим прогибам., Аналогичным же образом, , очевидно, шло формирование ископаемых торфяников (углей), подтверждением чего является тесная связь угольных пластов с залегающими в угленосном цикле слоями песчаников или конгломератов -водоносными образованиями.

Первыми известными отечетсвенными геологами, которые поддержали идею участия подземных и наземных вод в образовании угленосных отложений, были профессор МГРИ А.М.Овчинников, один из основоположников учения' о водонапорных системах, и профессор МГУ Г.Ф.Крашенинников.

А.А.Карцев, С.Б.Вагин, Е.Н.Басков (1969, с.17-36), изучая гидро^ логические условия предыдущих геологических эпох, обратили вни-, мание на явление повторяемости в процессах вертикального перемещения подземных и наземных вод в осадочной толще. Если элемен-

тарный угленосный цикл формируется за время одного тектонического погружения и одного тектонического поднятия (Жемчужников, 1954, с.290), то становление элементарного гидрогеологического, цикла укладывается в те же интервалы тектонических перемещений. Фазе, погружения, по их. данным, соответствует элизионный гидрогеологический этап (злизия - "выжимаю", "выталкиваю"), а фазе поднятия - инфильтрационный гидрогеологический этая (инфильтрировать - "проникать", "пропитывать"). Применительно к угольной геологии, элизионный гидрологический этап в элементарном угленосном цикле отвечает подъеку грунтовых вод (подтоку) к земной поверхности, т.е. явлению "выталкивания" в процессе погружения, обводнения и затопления местности, а инфильтрационный этап - вызывает осушение территории, благодаря оттоку наземных и подземных вод вглубь осадочной толщи.

Как свидетельствует исследования И.И.Шарудо, В.И.Москвина, А.А;Гонцова и С.В.Новгородовой (1978), геохимическая среда, влияющая на качество углей в вышеуказанных отрезках времени погружения и подъема структур, была неодинаковой. Торфяники времени суходольного заболачивания характеризуются большим с'одержа-нием битумоида, чем маломощные, торфяники, накапливающиеся в заболоченных водоемах (т.е. при их заторфовании и засыхании).

Динамика формирования ЭУЦ доказана на рис. 1.1. Последовательность формирования литологических пачек I - V, составляющих ЭУЦ, обуслрвлена циклическими изменениями гидродинамического режима области торфо(угле)накопления, в зависимости от знака тектонических перемещений. . '

, Как видно из рис. 1.1, секторы промежуточных фаз погружения (справа) и поднятия (слева) характеризуют субфазы накопления залежей торфа. В литоцикле указанные субфазы последовательно возникали:

1. При погружении

- почвснио'э.тюпиальныс отложения (пачка I) - на фоне подтока подземных вод к поверхности земли;

- суходольное заболачивание на землях, ранее бывших сухими (зарождаются так называемые заболоченные земли);

- торфяные пласты (пачка II) - главная субфаза болото- и торфо-образования на фоне совпадения дневной поверхности грунтовых вод).

2. При подъеме

Составил: Л Я.Шуре/сов

i

Рис.1. I

Рис.1.1: Динамика формирования элементарного угленосного цикла ("Спираль").- ,

Пачки: I названа почвенно-элювиалышй, II - торфяно-болотпой, Ш - озерной (лагунной, морской или обобщенно - образованием водоема)', IV - озерно-болотной (элювием эаторфования ,и зарастания водоема) и V - речной (аллювиальной). Эти названия отражают обстановки и условия осадконакопления (фации). По диагностическим признакам и логическим построениям признано, что пачка 1 возникает при суходольном заболачивании, а пачка IV - при зарастании водоема. Причиной, вызывающей цикличность являются периодические вертикальные ыелкоам-шштудные погружения и поднятия местности и вызываемые ими встречные движения подземных и наземных вод. Данный процесс совершается, примерно, за 100 тыс. лет.

Элементарные угленосные циклы возникают только в результате чередования наз.емных (пачки I, II, IV, V) и подводных (пачки III и частично IV) условий осадконакопления в обстановке влияния мелхоамплитудных тектонических движений.

- условия заторфования и засыхания (старения) водоема - на фоне оттока наземных и подземных вод. Начинается и завершается процесс заболачивания водоема;

- на фоне совпадения поверхности земли, и уровня наземных и подземных вод наступает второстепенная субфаза болото- и торфооб-разования, способствующая накоплению маломощного торфяника. _

Периодическое чередование наземных ( при поднятии) обстано-, вок подводными (при погружении) обуславливают „чередование ландшафтов: "водоем" (озеро, лагуна,-море), "старение, заиливание, заторфование водоема" (маломощные торфяники, элювий), "река" и "су ходольное заболачивание" (элювий, протяженные в длину и ширину торфяники). Устанавливается, что названные циклические процессы происходят на фоне конседиментационного развития структур и обусловлены циклическими колебаниями гидродинамического режима, синхронно возникающими при тектонических погружениях и поднятиях местности торфо(угле)накопления. . '

2. ГЕОЛОШЧЕСКИЙ ОЧЕРК

»

2.1. ПОЛОЖЕНИЕ БАССЕЙНА В ОБЩЕЙ ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ

СТРУКТУРЕ \ '

Печорский угольный бассейн расположен в Воркутской части Предуральского краевого прогиба. Территориально он входит в состав Республики Коми и Ненецкого национального округа. Воркут-ский район вместе с расположенным к югу от него Интинским райо-

ном образует Главное угленосное поле Печорского бассейна. Это поле занимает всю Косью-Роговскую впадйну. В пределах Главного поля расположены основные тектонические структуры, угольные месторождения и почта все шахты, кроме 2-ХальМерыо. Северная граница Главного угленосного поля проходит по южному борту поднятия Чернова. С запада район ограничен грядой Чернышева, с востока -Уральским-хребтом, а с юга - участком сочленения двух последних структур.

2.2 КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ О РАЗРЕЗАХ НИЖНЕ -И СРЕДНЕПАЛЕОЗОЙСКИХ ОТЛОЖЕНИЙ КОСЫО-РОГОВСКОЙ ВПАДИНЫ

Наиболее ранние осадки палеозоя на Полярном и Среднем Урале известны с верхнего кембрия (Клюжина, 1990, с.61-62). Так, погу-реиская свита (нижняя часть) в Пага-Лемвинском районе сложена пес-чайиками (иногда известковистыми), гравелитами и алевролитами. Их возраст определяется как верхний кембрий - нижний ордовик.

Ордовикские отложения Елецкой структурно-формационной зоны (район р.Кожим), по А.К.Афанасьеву (1986), представлены ббеиз-ской (830 м) и саледской (570м) свитами нижнего ордовика, сложенными песчаниками, гравелитами, конгломератами, переходящими в верхней части в алевролиты, алевропесчаники. Средний и верхний отделы ордовика слагаются известняками мощностью около 600 м каждый. Общая мощность ордовика в районе среднего течения р.Кожим (предгорья Западного Урала) достигает 2600м.

Сравнительно небольшие интервалы верхнего ордовика .(например, в скважине Кочмес-6 - до 781 м) в Косью-Роговской впадине вскрыта глубокими нефтеразведочными скважинами ца Усть-Кочмес.ском и Ярвожском куполовидных поднятиях. Верхи этих отложений сложены карбонатами, которые подстилаются галогенными и галогенно-сульфатными образованиями (галит, ангидрит и др.). Например, в скважине Кочмес-6 преимущественно встречена каменная соль мощностью 281м, а в скважине Ярвож-13 - галогенно-сульфатные напластовання мощностью около 435 м. Обнаружение участков, сложенных каменной солью или ее переслаиванием с сульфатами, является многозначительным фактом.

В Косью-Роговской впадине, Елецкой структурно-формационной зоне силурийские отложения почти полностью представлены карбонатными напластованиями, отвечающими образова-

ниям карбонатного шельфа (Шурыгина, ',199(1, с.20-27). По данным А.К.Афанасьева (1986), в районе р.Кожим мощность карбонатных отложений-нижнего силура составляет примерно 620 м, а верхнего силура - около 380 м. Общая их мощность достигает 1000 м. Вскрыты они также глубокими нефтеразведочными скважинами на Усть-Кочмесском (Кочмесском), Ярвожском, .Падимей-Тарыоском Поднятиях, в которых разрезы силура полностью сложены карбонатными породами. Так, в скважинах Кочмес-3 и Ярвож-13 их мощность, соо-ветственно, 1181 и 2181 м. . -

На силурийских отложениях в Предуралье залегают девонские напластования (Наседкина, Зенкова, Абрамова, 1990). На Усть-Кочмесском поднятии и Ярвожском куполе они представлены карбонатными образованиями, мощности которых, по данным глубоких нефтеразведочных скважин, составляют 839 м (скважина Кочмес-3), 1592 м (Ярвож-13), 1609 м (Падимей-26). В девонском разрезе района реки Кожим наряду с доминированием карбонатных отложений, по данным А.К.Афанасьева (1986), участвуют также терригенные образования. Последние вскрываются в пражском ярусе, в среднем и, частично, верхнем девоне. Общая мощность девона здесь составляет примерно 1900м, в том числе около 400 метров приходится на долю терригеи-ных отложений.

Разрезы каменноугольных отложений рассматриваемой области изучены как в естественных, так и в искусственных обнажениях. В береговых обрывах реки Кожим и ее притоков самые низы разрезов карбона представлены терригенными отложениями. Их мощность достигает 700 м. Выше, от верхневизейского подъяруса и до верхнего карбона включительно, в разрезе господствуют карбонатные породы . (Муравьев,1968, с.38-128). Мощность последних около 900 м. Общая мощность карбона здесь 1600 м. Нефтеразведочными глубокими скважинами каменноугольная система вскрыта частично или полное-' тыо на Инпшской антиклинали, на Усть-Кочмесском, Берганты-мыльском, Ярвожском поднятиях и в бассейне р.Лсмва. Полный разрез системы освещен скважинами Кочмес-3 и Ярвож-13, мощность которых/соответственно, 1215 А! и 865 м. Как можно судить по керну нефтеразведочных скважин, разрез карбона сложен известняками и доломитами.

Краткая характеристика литодогического состава ордовикских, силурийских, девонских и каменноугольных месторождений приводит к выводу о доминировании карбонатных образований во всем их разрезе. Общая мощность в указанных границах превышает 6000 м

(

(ордовик 1200м + силур 2180м + девон 1600 м + карбон 1200м= около 6180 м). Весь комплекс вскрытых и изученных карбонатных пород в . указанном выше интервале отвечает образованиям мелководного морского бассейна, за исключением галогенно-сульфатных, которые могли образоваться в осолоненных лагунных или континентальных осолоненных озерных условиях.

2.3. КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ-ПО СТРАТИГРАФИИ ПЕРМСКОЙ СИСТЕМЫ ПЕЧОРСКОГО БАССЕЙНА

Терригенный состав пермской системы резко4 отличает их от подстилающих образований нижнего и среднего палеозоя. Последние преимущественно сложены известняками. Местные стратиграфические подразделения пермской' системы обладают рядом коррелятивных признаков, которые при некотором опыте распознаются при полевых исследованиях.

^ Стратиграфическая схема верхней Перми Урала, в том числе и * Печорского угольного бассейна, принятая на IV Региональном стратиграфическом совещании в г. Свердловскр от 19 апреля 1990 года," утверждена Межведомственным стратиграфическим комитетом России 12 ноября 199! г. В указанной схеме лишь юиыттская серия включена в состав нижней перми. Границей между нижней и верхней Пермью признана литологически хорошо выраженная граница между талатинской и лекворкутскими'свитами. Первая из них отнесена к кунгурскому, а вторая к уфимскому ярусу. Таким образом, все углесо-держащие толщи перми отнесены к верхней перми, а неугленосные - к нижней.

Описание состава и содержания стратиграфических. подразделений по угольным месторождениям Косью-Роговской впадины, а Гакже сопоставление общей стратиграфической шкалы и местных страти-графических'схем пермских отложений Косью-Роговской .впадины дано на рис.2.3. . '

/

ГОО §х огзсоо^ I— из ' 5 азрг* (исхро ей о л -¿У- лтегип^иЦ | пими оанжлн я текпмкшо вшлв: гемзш/Ыовизк"'г?"бЯ1 оС

випапеоиЦ | К^.кйонги мрмГ-ечМУ

с ^ а. и»-« с гэ о-» Iй № 1 а] По ио /X . (в л х 4 о а 2 1— о X га да • ш = О ° ^ к л 3 1 * 5 ° . ск О-ГЙ о ^ • С_> С 5« А О- 1 ак о* X э г 3 К . л п) СП

. К'ЕХЭООН.Эи Й V у зшЛхйод КБязипгйчнсн

к оЕ"г _ схст! л л Э схХ "= 5 е- з§н С1Р1- - <-о 5 03 та ^о сх_сГ> — щ кёЗ 5 1 г •=» 5 4:3« * 1 йоо с л) II || ой

Русская платформа, шы- I - 1-13 в- * Е гтЗ X •¿■о о С .-> Г-О гз ||Ч '5 эн

га ^ з Зсп зйивчюи ппн) ОЛН ■ЙзЯмклн опм| рпл -

ЭЙЙИ лпи:нб£?я пп у о к и (Ья плю^к ОгцЫлпмзЖплмэчг Л гн п у}. нпшау Ёи % V Т - в 0 3 V

/здшо ■0)р1-'*Г п п н I й э д п л и ж -и И

»•еыэмаэ'и

«с

X

Рис. 2.3. ' ' ■ ■

- 18-

Рис. 2.3. Сопоставление общей стратиграфической шкалы и местных стратиграфических схем пермских отложений Интинского угленосного района Печорского бассейна согласно решению МСК -1991 г. (по данным Ф.И.Енцовой, Н.А.Шурекова, Г.П.Канева и др.)

3. ПАЛЕОГЕОГРАФИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ РАЗВИТИЯ

ВОРКУТСКОЙ ЧАСТИ ПРЕДУРАЛЬСКОГО ПРОГИБА

\

3.1. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ ТЕКТОНИЧЕСКИХ СТРУКТУР, ПРИУРОЧЕННЫХ К КОСЬЮ-РОГОВСКОЙ ВПАДИНЕ

В качестве примера обобщенного седиментаци'онного бассейна в работе рассматривается Главное угленосное поле Печорского бассейна, структурные границы которого совпадают с границами Косью-Роговской впадины.

Взаимосвязь палеогеографии и фаций с развитием основных положительных и отрицательных структурных элементов в упомянутой впадине по данным анализа изменения мощностей, состава отложений, начинает прослеживаться уже с сезымского времени (ассельский и сакмарский века). На юге, юго-западе, на юго-востоке морской бассейн, с позднекаменноугольной эпохи унаследоваино проходит в ран-непермскую: На это указывают разрезы сезымской свиты, сложенные карбонатными отложениями на реках Кожим, Большая Сарыога, на Интинской и Кожимской антиклиналях, на Усино-Колвинском, Кущшорском, Усть-Кочмесском (Кочмесском) поднятиях (см. рис.3'-схему распространения отложений сезымской свиты в основных разрезах, - приложенный к монографии, 199! г.). В северной части области распространены смешанные карбонатно-терригенные разрезы, а на востоке - флишоидные аргиллиты, алевролиты (турбидиты и др.), т.е. сравнительно глубоководные образования (река Кечпель). В среднем течении р.Макариха сезымская свита не обнаружена.

Формирование юньягинской серии (артинский и кунгурский яр^сы) без сезымской свиты шло также в морских условиях. Основные разрезы представлены карбонатными (например, саръюгинский тип основного разреза), карбонатно-глинисто-песчаными (изъяюский тип) и глинисто-песчаным (кожимский тип) отложениями. Если исходить из результатов исследований И.С.Муравьева (1968, 1972), то карбонатные отложения саръюгинского типа могли накапливаться на отме-

лых участках морского дна, отвечающих антиклинальным поднятиям, терригенные отложения кожимского типа, содержащие 'разнообразную морскую фауну и включения пирита, были свойственны сравнительно глубоководным впадинам (синклиналям) морского дна. Смешанные карбонатно-терригенные отложения, очевидно, формировались в условиях переходных, при смене мелководной гидрологической обстановки на относительно глубоководную.

Фактический материал по составу и строению основных разрезов юньягинской серии без сезымской свиты подтверждает, что н а допер м ск о й по л ож ител'ь н ой структуре и на ее бортах, в границах современной гряды Чернышева (что соответствует данным И.С.Муравьева, 1968), накапливались карбонатные отложения (Шарыо-Заострепская синклиналь, Большесарыогинское и Усть-Кочмесское поднятая и др.), которые вверх по разрезу замещались терригенными (рр.Изъяю, Лызаю, Вангыр). В районах современных Кожимской синклинали и Усинско-Микитьюской депрессии разрез оказался сложенным полностью терригенными породами.

Так же закономерно, как и состав отложений, изменялись их мощности. Например, если в осевой части грады'Чернышева, т.е. в Шарыо-Заостренской синклинали, мощность карбонатных отложений составляет около 65м, то на р.Кожим, во впадине морского дна на-цливалась толща максимальной для всей Косью Роговской впадины мощностью 1500 - 1580 м. Все это позволяет сделать вывод, что гряда ■ Чернышева в юньягинскую эпоху возвышалась над соседними пониженными участками.

Юньягинские отложения; по данным анализа изменчивости фаций, накапливались на положительных структурах, соответствующих современным Усть-Кочмесскоыу поднятию, Интинской и Кожимской антиклиналям. Карбонатные типы разрезов отмечены на всех перечисленных положительных структурах.

По данным И-.С.Муравьева (1968), накопление карбонатных осадков на Усть-Кочмесском поднятии, Интинской и Кожимской антиклиналях происходило, как и на гряде Чернышева, на малых глубинах, отвечающих приподнятым участкам морского дна. .

Ход развития структурных элементов рассматриваемой области и влияние-их на литологический состав, фации и мощности лекноркут-ской свиты отчетливо обнаруживается и при анализе основных разрезов в структурах третьего и четвертого порядков, к которым приурочены угольные месторождения впадины. На :гряде Чернышева и прилегающих к ней Усино-Колвинском, Макарихинском, Кушшорском,

Больше-Саръюгинском, Усть-Кочмесском поднятиях, а также Шарью-Заостренской и Тальбейской синклиналях встречены морские неугленосные разрезы со слоями известняка, мергеля или терригенных отложений со слабым углепроявлением. Мощность их составляет от 20 до 330 м.

Интинско-воркутский тип разрезов, содержащих углепроявления в лекворкутской свите, распространенв Усинско-Сейдинской депрессии, в Воргашорской, Воркутской, Юньягинской, Ошперской, Интин-ской, Кожимской, Верхне-Косьинской и др. синклиналях. В них развиты песчаники (содержащие иногда гравелиты), алевролиты, аргиллиты, пласты и пропластки углей и углистых аргиллитов. Мощности разрезов лекворкутской свиты в перечисленных тектонических структурах резко увеличены по сравнению с аналогичными разрезами гряды Чернышева и составляют (в порядке перечисления) 780-1175 м, 670780 м, 800-950 м, 1010 м, 660 м, 685-700 м, 660 м, 750 м. В угленосных напластованиях лекворкутского времени наблюдается многократная смена разнофациальных образований. По их обилию и составу лек-воркутское время области относится к переходному веку, в течение

' Г»

которого происходила периодически смена морских, лагунно-морских условий осадконакопления континентальными (болотные, озерные, речные, элювиальные). Эти два вида диаметрально противоположных обстановок осадконакопления формировали лекворкутскую свиту. Подводные и надводные образования многократно сменяли друг друга, обуславливая циклическое строение разреза. К подводным относятся слои с морской фауной или антракозидами, сапропелиты, полосчатые (ленточновидные) аргиллиты и алевролиты, к наземным - утли, углистые аргиллиты, "цветные" и другие видоизмененные породы, нередко содержащие корешки растений или их следы, а также весь комплекс речных отложений.

Разрезы интинской свиты .и печорской серии в основных рассмотренных структурах содержат пласты и пропластки угля и углистого аргиллита и, как правило, харатеризуются циклическим строением.

Изменения мощности и состава отложений в основных разрезах области происходили почти на тех же местах с началом пермского периода. Факты постепенного уменьшения и увеличения мощностей ' стратиграфических подразделений, в том числе междупласгий расщепляющихся угольных пластов, обнаруживаются при переходе от, положительных к отрицательным структурам и наоборот, что свидетельствует о ко нсед и и ентац нон но и характере их развития. -

В конце лекворкутского времени прекращаются периодические ингрессии моря и наступает полное господство континентальных условий осадконакопления. В это время (т.е. митинское, а затем и в печорскую эпоху) цикличность угленосных отложений проявляется также за счет смены подводных образований наземными. Как видно, в формировании угля и вмещаюиш.ч ого.пород (кроме собственно морских, лагунно-морских) море не являлось определяющим фактором

Палеогеографические условия формирования интинской свьгы и печорской серци в структурах рассматриваемой области имели большое сходствб* с таковыми при формировании лекворкутской свиты. Сохраняются положительные структуры г^яды Чернышева, Ярвож-ского купола, Усть-Кочмесского поднятия, Интинской и Кожимской антиклиналей, т.е. последние продолжали влиять на ход осадконакопления, а сначала уфимского века и до конца пермского периода - и на углеобразование.

Анализ изменения мощностей и фаций в пределах Косыо-Роговской4впадины убеждает о возникновении и существовании в продолжении перми антиюшнальных и синклинальных структур. В субаэральные воркутскую и печорскую эпохи пермского периода антиклинальные и синклинальные структуры по-прежнему являлись местом формирования угольных пластов, в том числе и слитных, что определяет их прогнозное значение.

3.2. РАСПРОСТРАНЕНИЕ, УСЛОВИЯ ЗАЛЕГАНИЯ И РАСЩЕПЛЕНИЕ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ

И ПОГРЕБЕННОГО АЛЛЮВИЯ В УГЛЕНОСНЫХ

ЛИТОЦИКЛАХ В КОСЬЮ-РОГОВСКОЙ ВПАДИНЕ

Еще в 1961 г. Б.Л.Афанасьевым, Г.М.Ярославцевым, В.И.Яцуком (1961) были сформулированы представления о развитии "слитных " угольных пластов на "геоантиклинальных поднятиях", т.е. на положительных формах рельефа. Об Интинском, Воркутском и Пайхойском поперечных к краевому прогибу палеоструктурах писали также И.Б.Гранович, В.П.Куклев, И.В.Пичупш, Ю.В.Стеианов. Их они называют конседиментационными палеоподнятиями. При этом подчеркивают, что "они же контролируют зоны расщепления угольных пластов, их строение и морфологию" ("Угленосная формация Печорского бассейна", Л., 1990, стр. 77). Подобные выводы ракее были сделаны, соискателем при анализе мощностей и фаций в пермских уг-

лесодержащих разрезах перми Косью-Роговской впадины (Шуреков, 1976, стр. 95-119, 1991, стр. 6-77). Анализ состава и морфологии пласта Мощного позволил сделать заключение о его формировании на кон-седиментацинном Тарыо-Харбейтыском палеовале (руднищ<ое время). Там же, в 300 м выше пласта Мощного образовался слитный мощный ' пласт ¡9+ мо + Ь1 (интинское время) (Шуреков, 1975). Другие мощные угольные пласты тяготеют к гряде Чернышева и формировались в печорскую эпоху.

Разбор явления расщепления угольных пластов Воркутского и Интинского угленосных районов.в 1970-1976 гг. и дополнительный ■ анализ этого явления в 1987-1995 гг. привели к выводу о связи его с процессом образования слитных- угольных залежей и о конседи-ментационном развитии локальных тектонических структур, в которых произошло расщепление слитного мощного пласта на отдельные ветви. Изучением явления расщепления пласта Мощного занимались многие геологи-угольщики Воркуты, в том числе Г.А.Иванов (1948), К.Г.Войновский-Кригер (1949), С.А.ИфанОв (1958), В.Ф.Морозов, Л.Л.Хайцер (1963), Г.М.Ярославцев, С.А.Ифанов (1965), Д.Н.Бурцев, К.В.Гаврилин и др. (¡965), Г.МЛрославцев (1962, 1965), Б.Л.Афанасьев (1961, 1968), Н.А.Шуреков (1975,1976,1991, 1993-1995). О развитии явления расщепления угольных пластов в регионе сообщают также-' И.Б.Гранович, В.П.Куклев, И.В.Пичугин, Ю.В.Степанов и др. (1990, ' стр.72-77). На-Интинском угольном месторождении явление расщепления угольных пластов рассматривалось Г.А.Дмитриевым (1958), Н.А.Шурековым (1970, 1976, 1993-1995) и др. Это явление распространено также на Сейдинском, Неченском и др. месторождениях.

Перечисленные исследования дали возможность заключить, что слитные пласты формируются на положительных структурах, в частности, на участках совмещения блоков продольного и поперечного воздыма'ния. Расщепление угольных пластов сопровождается увеличением мощностей междупластий по мере удаления от массива слитного . пласта, а также погрублением в том же направлении терригенных пород. Эта закономерность характерна как для расщепления относительно тонких пластов (пласты 1, 10, 11, Инты), а так и для мощных пластов, у которых междупластая между крайними ответвляющимися частями пласта измеряются многими десятками метров. Так пласт Мощный Воркуты мощностью 2,0-4,5 м, расщепляясь в направлении на юг более чем на-60 км (т.е. через Воргашорское и до юга Усинского месторождения), образует пучок пластов Ни+и+п-ш с зоной расщепления (с вмещающими их породами) равной почти 100 м. Слитные и

расщепленные пласты значительно отличаются между собой по строению, зольности, в о сста п о в ленно сти и т.д. Заметим, что А.Н.Гейслер (1950, стр.7-13) зону расщепления угольных пластов. справедливо определил как пример строгой одновременности и признал этот факт как проявление конседиментационной складчатости.

Еще в 1965 г. Г.М.Ярославцев и С.А.Ифанов (1965, стр.132-146) после анализа явления расщепления пласта Мощного были "вынуждены подчеркнуть, что "рассмотренные палеоструктуры с 'полным правом .могут быть названы конседиментапионными". К аналогичному выводу тогда пришли и М.Н.Мирзаев (1967), Н.Г.Родионов' 1970,-1972) по отношению к геологическим явлениям другого порядка - дизьюнк-тивам угленосной толщи. Ими доказано существование конседи-ментациоппых разрывных нарушений и антиклинальных складок в Воркутской синклинали.

Для проверки достоверности полученного вывода о конседимсн-тационном развитии угленосных структур в 1994 и 1995 годах составлялись карты распространения погребенного аллювия в интервале целевых угольных пластов 1-11, развитых в Митинской синклинали. Ранее аналогичные карты были составлены для угольных пластов ¡1 и ¡4, вскрывающихся ■ в Воркутской синклинали. По лцтологическим . особенностям, характеру .распространения на площади были отнесены к аллювиальным отложениям мощные песчаниково-конгломератовые тела (пачка V), входящие в состав разреза литоцикла (см. главу 4). Установлено, что отложения палеодолин распространены в виде линейных или линейно-извилистых вытянутых тел, • пространственно совпадающих с простиранием синклиналей. Ширина палеодолин, обнаруженных в одиннадцати литоциклах угленосной толщи Интинскон синклинали колеблется ог 0,1 до 1,5 км, протяженность их в плане достигает 35 км и более (рис.3.2). Конседиментационный характер развития Интинской синклинали обнаруживается также материалами анализа кайнозойской до неоген-четрёртичной гидросети. Тальвег древней реки полностью совпадает с простиранием синклинали. '. Диссертантом был обнаружен ряд признаков геологической одновременности осадконакопления и складкообразования. К ним" относятся:

а) карты изменения мощностей междупластия угольных пластов 1-5, 5-7,7-11 и 1-11 северной части Интинского месторождения; 1

б) анализ расщепления угольных пластор; '

Rue. 3.2.

\ Рис.3.2. Палеогеография стадии развития речной системы при/ формировании элементарного угленосного цикла пласта 5.

I - линейное распространение песчаников (конгломератов) в границах речной долины над уголъ-. ным пластом 5;

" 2 - ось долины погребенной (пермской) реки вдоль (по простиранию) Интинской синклинали:

а) установленная по данным буровых и горных работ, 6) предполагаемая;

3 - ось долины пофсбенно,!} реки вкрест простирания Интинской синклинали: а) установленная,

б) предполагаемая; -

4 - контуры погребенного (пермского) водоема (озера) - конечного приемника твердого стока

(песчаного, галечного);

5 - стратиграфические границы;

. 6 - »ектоинческке наевшею«; о

7 - выход угольного пласта 5 под рыхлые кайнозойские отложения;

8 - гаснк.чгские границы шахтных полей и участхов, Римскими цифрами обозначены:

I - Ч^норечеисхая плошадъ, II - поле шахты "Западная", III - поле шахты "Митинская", IV -воле шахты "Глубокая", V - поле шахты "Капитальная", VI - поле^ шахты "Восточная", VII -шахтное поле N3 21, VIII - северо-западное крыло Интинской антиклинали.

в) анализ изменения мощности и гранулометрического состава отложений междупластия 2-9 в разрезах скважин, пробуренных но простиранию угленосных толщ, начиная с южного крыла Харбейхый-ской антиклинали и в направлении южной части Усинско-Сейдинской депрессии;

г) анализ состава пуддинговых песчаников;

д) анализ мощностей, .таюлогического состава (фаций) и явлс-. ния расщепления угольных ллас'тов на территории простирания

Тарыо-Харбейтыского вала.

Таким образом анализ многочисленных разрезов скважин Вор-кугского, Воргашорского, Усинского и Интанского и др. угольных месторождений и выводы о конседиментационном развитии локальных пермских структур (Шуреков, 1975, 1976, 1977, 1982, 1991), явились необходимым этапом для перехода к изучению особенностей угленосных структур в разрезе и в плане. Конседиментационное развитие в пермский период было присуще положительным и отрицательным тектоническим структурам третьего и четвертого порядков (например, Ярвожский купол; Интинская синклиналь и др.), а также структурам второго порядка: поднятие Чернова, гряда Чернышева, Косыо-Роговская впадина(Шуреков, 1991, с.48-77). Данное обобщение проведено на основе карт изопахит интервалов угленосной толщи (с выявленными явлениями расщепления).

Отмеченные особенности распространения и условий залегания - угольных пластов на локальных, конседиментационно развитых цо-

ложительных и отрицательных структурах,,для которых характерны слитные и расщепленные зоны угольных пластов, в работе использованы для прогнозирования новых угленосных площадей.

4. УСЛОВИЯ, ПРИЧИНЫ И МЕХАНИЗМ ПОЯВЛЕНИЯ

ЦИКЛИЧНОСТИ В УГЛЕСОДЕРЖАЩЕЙ ПЕРМСКОЙ

ТОЛЩЕ

Угленосная толща Воркутского и Интинекого угленосных районов сложена гравелитами (редко среднегалечными конгломератами), песчаниками, алевролитами, аргиллитами, углями и углистыми аргиллитами. Они в своем составе содержат конкреции, а иногда пронизаны кластическими жилами и дайками (Шуреков, 1976).

Работы по диагностике и выделению литологических типов пород в разрезах цикла, вскрытых углеразведочными скважинами Ин-тинской синклинали еще в конце 1959 года, позволили выделить ископаемые (пермские) почвы, названные почвенно-элювиальными ("цветными") породами. Затем последовало выделение других пачек, составляющих разрез цикла. Разрез элементарного угленосного цикла' и генетическое толкование составляющих его пород приведен на рис.4.0.

Разрез цикла начинается пачкой ископаемых почв, залегающих в почве и подпочве угольного пласта: В нее входят пятнистые, зеленые, бурые, пестро- и. красноцветные и другие "цветные" неслоистые или неяснослоистые, глинистые и песчано-глинистые породы. Их* особая окраска, комковатое строение, содержание сферолитов сидерита, неслоистость, остатки илй следы корней растений и другие признаки отчетливо наблюдаются почти в каждом угленосном цикле. Перечисленные признаки позволяют судить об их глубоких преобразованиях в наземных условиях. Они включатся нами в группу почвенно-элговиальных отложений - пачку I. Донецкие геологи выделяют их под названием "кучерявчик" (рис.4.0.).

На пачке I залегает угольный пласт, условия образования которого ни у кого не вызывают сомнения: это продукт торфяного болота. Угольный пласт образует пачку П.

Третья пачка цикла лежит над угольным пластом. Она сложена алевролитами, аргиллитами и, редко, в ее средней части, песчаниками небольшой мощности (1-4 м). Непосредственная кровля угольного

Рис. 4.0. Разрез элементарного угленосного цикла и генетическое толкование его составляющих.

А - литологический разрез ЭУЦ интервала угольных пластов 3-4 по скважине № 676 шахтного поля № 21 Интинского месторождения.

Б - колонка фаций для ЭУЦ интервалов угольных пластов 3-4 и обобщенного разреза элементарного угольного цикла.

В - обобщенный литологический разрез ЭУЦ дня интервалов угольных пластов 9- 10; 10-11 ИнгинСкого месторождения по данным Г.Л.Дмитриева (1956, 1958), Ю.Н.Приходько (1962,1964), ЦА.Шурекова (1975,1991).

Слоистость : I - косая, 2 - горизонтальная, 3 - отсутствует, 4 - волнистая'горизонтальная, 5 -неясно слоистая, прерывистая; 6- уголь; 7- аргиллит с пресноводными двустворками, иногда углистый, известковистый, темно-коричневый, над ним нередко залегает пропласток угля; 8 - аргиллит; 9-алевролит мелкозернистый; 10 - алевролит крупнозернистый; 11 - песчаник тонкозернистый; 12 - песчаник мелкозернистый; 13 - песчаник средне- крупно- и грубозернистый; 14 - каламиты, ориентированные перпендикулярно к наслоению; 15 - остатки-рыб; 16 - конкреции; 17 - пресноводные двустворки; 18 - остатки корней растений; 19 - почвенно-элговиальные условия и обстановки (образования суходольного заболачивания, т.е. заболачивание земель, бывших ранее сухими); 20 -торфяно-болотные условия и обстановки прогиба' (главная и второстепенная субфазы торфона-копления); 21 - обстановка водоема (озера, лагуны, моря) при погружении прогиба; 22 - обстановка водоема (озера, лагуны, моря) при подъеме района депрессии (прогиба); 23- обстановка зарастания. заторфования водоема (т.е. в этап его заболачивания); 24 - обстановка усиления энергии рельефа и формирования руслового, пойменного, старкчного аллювия в конечный этап подъема и начальный этап погружения депрессии (прогиба); 25-контакт размыва.

Характеристика литологических разностей разреза цикла: а - песчаники тонкозернистые, алевролиты с корневыми остатками (видоизмененные,- иногда "цветные"). Элювий;

а| - преимущественно аргиллиты, комковатые, часто неслоистые ("цветные", иногда брекчеевид-

ные с остатками корней, стеблей), с линзами угля или углистого аргиллита; в - угольный пласт, "главный" (протяженный в длину и ширину). Накапливается при погружении прогиба в результате возникшего суходольного заболачивания и благодаря совпадению зеркала -подземных вод с поверхностью земли или тогда, когда его' почва оставалась целиком в пределах зоны капиллярного поднятия (главная субфаза углеобрззования) процесс погружения местности; с - аргиллит с растительными остатками хорошей сохранности, с пресноводными двустворками. Накапливались в первоначальном неглубоком озере, возникшем в результате тектонического . погружения местности. Этот процесс погружения вызывал совокупные явления подтока и р а з г р у з к и на поверхность торфяной залежи подземных вод. С|аргиллиты, алевролиты нередко полосчатые между собой: во внутриконтинентальных проги- . бах породы содержат пресноводные двустворки (антракозиды), а в прибрежно-морских - лагунные, лаг-нно-морские - ссогаегавжхцие для них осшки организмов. Бремя погружения прогиба (водоема);

сг - аргиллиты, алевролиты, песчаники, возникшие в водоеме (в озерном или лагунно-морском).

* Время погружения прогиба (водоема); »

<1. а,. <11 - песчаники, алевролиты, аргиллиты, накопившиеся во время подъема прогиба (водоема) и залегающие в обратной последовательности в разрезе (г.е. по отношению слоев сг • сг- с): При этом аргиллиты нередко затронуты субаэральными процессами выветривания;

е - аргиллиты неслоистые, брекчиевидные, часто "цветные" (пестроцветные), комковатые, с остатками корешков, имеющие элювиальный генезис; ei - пропласток угля или углистого аргиллита с породами кровли и его почвы: аргиллитами, алев- ,

ролитами, возникшими в заиливающихся и зарастающих водоемах; ег - аргиллит. Образовала в на^бском вздэеме сорного таги при временном псеыдами урошх гкдамных вод;

f - русловый аллювий. Песчаники (иногда конгломераты);

fi - пойменный аллювий. Алевролиты, песчаники с вертикально ориентированными отпечатками

ствогевкаламитов; Сг - старинные отложения. Аргиллиты; fi*: - старичные и пойменные отложения. Алевролиты.

пласта на любом месторождении Печорского бассейна состоит из аргиллита, иногда содержащего пресноводные двустворки. Этот слой обязательно присутствует и "на тех угольных пластах, которые формировались в так ыазывае-мых.паралических (прибрежно-морских) условиях. Мощность слоя составляет 5-20 см (Хайцер, 1977). Выше, в аргиллите или в алевролите (иногда в песчанике), встречаются остатки -морской фауны (шшгулы, двустворки и др.) в случае, если третья пач-. ка формировалась в приморье. '

Нижняя чаегь пачки III, сложенная аргиллитами", алевролитами, характеризуется тонкой слоистостью, подчеркнутой растительными остатками, в основном, хорошей сохранности. Аргиллитам и алевролитам, покрывающим их, присуща очень тонкая полосчатость (ленгочновидаость) или переслаивание между собой. Имеющиеся в третьей пачке литологические, пал со нто логически с и другие признаки говорят о ее происхождении на суше или в приморье, в озерных или морских условиях, т.е. о накоплении описываемой пачки под водой (слои с, ci, С2 иа.рис.4.0).,

Пачки I, II, слои с, ci, с г пачки III занимают нижнюю часть цикла и проходят разные обстановки формирования? от наземных (надводных, субаэральных), торфяно-болотных до подводных. Один и тот же участок во времени меняется от суши к болотному ландшафту и затем переходит в водоем (озеро, лагуна, море). Это в указанной последовательности может случиться только на участках погружения земной поверхности. Данный процесс медленный, долговременный и происходит аналогично современному обводнению и подтоплению в Голландии, Венеции, Бангкоке и др. Логично признать фазу накопления нижней части цикла этапом погружения региона углеобразования.

В верхней части пачкн Ш, без особо выраженного перехода появляются слои тонко- иди мелкозернистых песчаников, которые пере-

крываются переслаивающимися или полосчатыми (ленточпотзидными) алевролитами и аргиллитами, нередко содержащими пресноводные или морские двустворки (слои d, di, d2 на рис.4.0). Многочисленные сопоставления позволяют сделать вывод, что слои верхней пачки III представляют собой зеркальное отражение ее нижней части. Это является свидетельством ее формирования на рубеже затухания погру-. жения и начинающегося подъема (прогиба), иначе говоря, верхняя часть Лачки Щ накапливалась в условиях подъема местности и дренирования вод вглубь.

В составе ГУ пачки аргиллиты и алевролиты четко выделяются по своему комковатому строению, отсутствию или слабовыраженной слоистости, по наличию характерных остатков растений, чаще всего корешков или стеблей и их следов с прижизненной ориентировкой (как правило, под углом к наслоению), по содержанию сферолитов сидерита, по своеобразной окраске: зеленой, коричневой, бурой, красной, пестрой, "белесой" и других цветов и оттенков. Кратко их целесообразно назвать "цветными" породами. Иногда в. пачке IV встречаются пропластки углистого аргиллита или угля. По существу, описываемые аргиллиты и алевролиты являются осадками заиливающихся и зарастающих водоемов. Они нередко содержат чешуи рыб, остатки животаых и др., что свидетельствует о постепенном полном отмира-. нии водоема при подъеме местности углеобразования.

Таким образом, породы пачки IV представляют собой измененные в наземных условиях образования и являются аналогами пачки I. Разница между ними в том, что пачка IV образуется при зарастании водоема в условиях подъема местности, а пачка I - перед появлением торфяника в условиях погружения. Пачку IV имеет смысл назвать элювием стадии заторфования и засыхания водоема, ее литологиче-ские особенности свидетельствуют о присутствии субаэральных отложений в средней части угленосного ц'икла.

Отложения, залегающие в верхней части угленосного цикла над пачкой IV резко выделяются псефитовым составом. Этот многослой образует пачку V. Материалы исследования естественных обнажений рек, керна углеразведочных скважин путем детального 'послойного описания, составления подробных литологических .профилей вкрест простирания угленосных структур в масштабе 1:200 позволили выделить основные виды аллювиальных отложений (слои f, fi, f2, fi+;, рис.4.0). Особенностью лигологического разреза пачки V является наличие мощных песчаников, а также обособленных крупных линз песчаников и конгломератов, залегающих с размывом на подстилающих

(

породах. Они представляют собой русловый аллювий (слои 0- Последний нередко заполняет размытые участки пачки IV, Щ, и редко -пачки II, что легко устанавливается по неровным "зазубренным" контактам. Изучение погребенного аллювия в пермских угленосных ли-тоциклах Интинского и Воркутского районов установили значительную его протяженность - 21-30 и 50 км, соответственно, в первом случае в междупластье пластов, 1-П, а во втором случае - в кровле пласта Тройного в Воркутском и Усинскои месторождениях (Винниченко и др., 1976;.Ярославцев, 1962).

В лигоциклах угольных пластов 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 Интинского месторождения ка пути линейных линзовидных мощных песчаников выделяются сравнительно большие площади (до 30 км2), полностью сложенные сплошными песчаниками или, с частичным содержанием конгломератов. Очертания их сходны с водными пространствами, напоминающими водоемы (озера). Обнаружение больших площадей, .состоящих из мощных песчаников, не явилось неожиданностью. Еще Г.А.Дмитриев (1958) отмечал, "что струя потока при своем достижении следовала по пониженной части рельефа - по цепи затопленных озер". Очевидно, водоемы (озера) возникли в результате заболачивания тектонически активной, равнины, приуроченной к формирующейся Интинской синклинали. По существу озера являлись приемниками твердого стока, состоящего из песков и галечников. Это происходило на фоне конссдименгашюнного (одновременного с накоплением осадков) развития Интинской синклинальной и антиклинальной структур.

Над угольными пластами 4, 10', 11 аналогичные озера отмечены на Чернореченской площади, а над пластом 9 намечаются еще два озера на поле шахты "Иитинская". Цепь озер над девятым пластом связана протоками.

Об этом 'свидетельствуют также два местонахождения лимниче-ских двустворчатых молюсков, обнаруженных в темно-серых алевро-лпто-песчаниках в верхней части междупластья угольных пластов 9 и 10 в шахте "Ицгинская". Они приурочены к водосборнику пласта 10: 1) в 15 м от уклона № 4 и в 0,7 м от почвы пласта 10; 2) в 17 м от уклона № 4 и в 0,9 м от почвы пласга 10. Из эшх местонахождений определены два вида неоаитраконай - Л'еошиНтасопта \ orcutica (Ро2оге\шск, N-ex.gr. т}ютЬо1с1еа (КеисИа]ек), указывающие на позднепермскит (уфимский) возраст вмещающих отложений и неморско» (лимнический) их генезис. Исходя из тафономических наблюденит установлено, что раковины неоаитраконай в процессе захороненш

претерпели переотложение и были погребены в протоках, связывающих озера штатского времени в момент осадконакопления меж-дупластъя угольных пластов 9 и 10 в пределах шахтного поля "Интинского" (Канев, 1995). Над названными мощными песчаниками залегают алевролиты, аргиллиты, песчаники, вклинивающиеся или сменяющие друг друга как в плане, так и в вертикальном разрезе (слои f, Fi, Гг, Л+2, рис.4.0). 0ни по литологическим признакам и по стратиграфическому уровню в разрезе ЭУЦ отнесены к образованиям пойм, стариц и русел блуждающих рек.

Таким образом, большинство мощных тел песчаников в верхней части ЭУЦ имеет аллювиальную природу.

. Установление существования в каждом разрезе ЭУЦ аллювиальных отложений (пачки V), а также на двух стратиграфических уровнях почренно-элговиальных образований (пачки I и ПО; является доказательством изменчивости географической среды под влиянием вертикальных мелкоамплитудных тектонических движений и встречных к ним перемещений наземных и подземных вод. При этом четко определилось время торфонакопления (пачки II) и образования водоема (пачки III). «

Из вышеизложенного ясно, что в период подъема формировались верхняя часть пачки III, слои d, di, d2, полностью IV-я и, в основном, V-я пачка, которые составляют верхнюю часть цикла. При этом самая верхняя.часть пачки III, целиком пачка IV и аллювий (пачка V) являются наземными ("надводными") образованиями. Такая последовательность слоев обычно характерна для разреза элементарного цикла с полным набором фаций. Иногда встречаются повторения или выпадения некоторых частей цикла.

• Интервал каждого цикла - это смена подводных образований наземными (надводными). Причину "полярности" в разрезе цикла, обусловленной "подводными" или "надводными" процессами, нужно искать, прежде всего, в гидрогеологических ( в смысле поведения подземных вод) и гидрологических (в смысле поведения наземных поверхностных вод) явлениях, так как сам угольный пласт является образованием торфяных болот, в которых вода обычно не менее 90%. _ '

Как известно, торфяник (угольный пласт) образуется только тогда, когда уровень грунтовых (подземных) вод соответствует (или почти соответствует) уровню поверхности земли (Крашенинников,1957, с.160; Волков, 1973, с.48; 1985, с.60-64). Погружение и воздымание' местности торфонакопления нарушают это соответствие.

Положение наземных (субаэрально-элювиальных) и подводных осадочных образований (пачка III) в междупластии угольных пластов, свидетельствует о пребывании поверхности низменной равнины под водой ("трансгрессивный" этап), а затем на уход, последней ("регрессивный" этап). Подводные и надводные обстановки могут устанавливаться лишь при относительно длительном повышении или понижении гипсометрической отметки поверхности территории, вызывающей изменение гидродинамического, режима. Происходящая при этом смена обстаноьок осадконакопления иллюстрируется рисунком 4.1. На современном уровне развития геологии эти явления большинством исследователей объясняются процессами чередования медленных и плавных тектонических поднятии и погружений региона (Пинчук, 1947; Городецкая, 1948; Иванов, 1950; Жемчужников, 1954, 1956; Афанасьев, 1968; Орлов, 1968: Карцев, (969; Ботвцнкина, .1973, 1976; Ботвинкина, Алексеев, 1991; Разумов, 1975; Пиотровский. 1984; Шуреков, 1969-1989 и др.).

Взаимосвязь и взаимодействие наземных и подземных вод с поверхностью суши, приводящая к формированию угленосного цикла, заключается в перемещениях, пьезометрической поверхности подземных, а также уровня наземных вод, возникающих в результате поднятий и погружений низменной равнины. В свете этого "механизма" рассматриваются условия накопления слоев и пачек, слагающий угленосный цикл. '

По нашему мнению (Шуреков, 1976) и мнению некоторых других исследователей, важной причиной возникновения элементарного цикла признается смена отрицательных движений положительными и обратно. Так, смену подводных (морских и озерных) условий надводными (аллювиальными), как указывает Ю.А.Жемчужншсов (1954, с.290), "можно объяснить только поднятием областей отложения (а не обмеления путем компенсации осадками). Смена тех и другах .- результат чередующихся поднятий и опусканий". Появление речной системы и размыв ею нижней части цикла удовлетворительно объясняется только подъемом местности. Анализ показывает, что верхняя часть литологической пачки III (слои d, dj, d:), полностью IVи значительная часть пачки V формировались в период подъема.

Итак, совок)тшость пяти патологических пачек характеризует разрез элементарного угленосного цикла. Последовательное формирование литологических пачек от I до V отражает'изменение фаций во времени в зависимости от знака вертикальных тектонических движе-

Динамические фазы, определяющие ход

РАЗВИТИЯ ЭЛЕМЕНТАРНОГО УГЛЕНОСНОГО ЦИКЛА

Фаза погружения

/подток к дневной поверхности 5е.улц подземных вод)

Начальная' суБФаэа погружения ист)

. Фаза поднятия

(отток от дневном поверхности , Земли наземных и подземных вод)

'Промежуточная сУбваза поднятня(.е"

Промежуточна? савшаьа погрюкеншч'-б

конечная

сувраза

погружения;.

(.с

Начальная

суБФаза

ПСДНЯТИ^.а)

Конечная суБФаза, „ поднятия (Д

условия , суши

а в приморье-П условна

условия суши

ГРА срИЧЕС КОЕ

МОДЕЛИРОВАНИЕ

БТП

•п

Обстановка

река"

(расширение

долина, заполнение ее русловыми, поймея-ными, ста-вичньими отложениями, боковая эрозия)

ние!„заболачивание зе-мел'ь; оанее Бывших сихилш").

г.Созпадечие поверх-костей земл\ подзелткс иказемных ВОЛ при погружении .местности 05услазлиаагт возникновение мае нос СУБфазы то? шонакопления ( О ). что.'прийодит к образованию протяженных 6 длини и ширин« угольных пластов.

ю о

X

га

Ь

о ло О

2

О

Ч О ой

Лишогичгская пачкаТл-преоБлада-кп аргиллиты, ~ г.левролиты с отдельными слоями песчаниш. 8 само** низу пачки Ш. осадки пресноводного водоема. В приморских прогибах при ин-грессии отлагаются погоды,- 8 которых .содержатся мориш фауна.

1.3аторто-ыние и за и н ханиг водоема, изабшчивание водоема").

- 2. совгтадгниг поееояностеи земли, подземных и наземных мд при подъеме местности обуславливает возникновение, второстепенной су&фззы -* торфонакопн лениа (О)

Жпожйчё2 сказ пачка Е-угольные ¡Оопластки и бмещающие

их отложения почабнно-злюеиал&но-го и озерного происхождения._

Обстановка РЕКА

(глубинная * Эрозия, осадки русла]

Литологиче-ька.9 пачка 2- аллювио-песчаники (конгломераты), аесчшН глинистые отложениз русла.

Дяологиче-:ка« пгчка1-песчаники (конгломераты), аргиллиты.алее-ролитм субфэ-зы отмирания реки (расловые поймгтие.старичнме) и почвенко-элювиальные отзсвания-г-

Литологич'-ская пачка д-состояшая из протяженного 5 длину и ширину угольного пласта.

подток подземных вод к поверхности Зелии 6 этап, периодического (циклического) ПОГРУЖЕНИЯ-местности [долгоживушего прогиба.) соз-Зает ПЕРВОНАЧАЛЬНЫМ' ПРЕСНО" ВОЛНЫЙ ВОДОЕМ, появление которого прерывает дальнейший рост растений и накопление..то?ояника.

ОТТОК, дренирование наземных и поЗземных вод ОТ поверхности Земли в этап., периодического ¡циклического) ПОДЪЕМА местности (долгоживущего прогиба) приводит к постепенному старению, от^ тиранию, заторфозанию, водоема.

вотированию элювия (литологическои ЕМ, усилению энергии рельефа и аопчтно

пачки Ш.), усилению

появлению речных и ов-истем. Г

оажнмх систем.

.садки первоначального пресноводного водоема в- приморских прогибах при инг

рессии наратдаютсз напластования-___

л», и аюрз (литологическа? пачка ш). Этот „подток вод" е-сосуществующем седиментаиионмш /артезианском) бассейне, наравне -с метеогенными водами, овеспечибает постоянство Бурного роста растений в торфянике и О5?азоаани1 угольник пластов |-

значительной мощности и протяженности.

II2

х>

га*

рис. кл.

Рис.4.1. Ход развития местности углеобразования за время формирования одного элементарного угленосного цикла.

1 - поверхность земли. Буквенные обозначения GTi... GTn иллюстрируют изменения высотно-

го положения поверхности земли определенного участка (G), происходящие при вертикальных тектонических движениях на протяжении всего времени Ti - Т. формирования одного угленосного цикла; " ,

2 - поверхность подземных ч наземных вод. Буквенные обозначения gt|...gt

о иллюстрирует из*

менение высотного положения поверхностей подземных и наземных вод определенного участка (g), происходящие при вертикальных тектонических движениях на протяжении всего времени t| - t„ формирования одного элементарного угленосного цикла (практически "G"соответствует "g'');

3 - уровень природных вод при формировщик торфяно-бологиых образований (торфяников) в

субфазах "в" и "е";

4 - направление деижсния земной поверхности (погружение, подъем);

5 - направление наземного и подземного водного потока (отток, подток);

6 совпадение уровней наземныл и подземных вод с уровнем поверхности Земли - основной фактор торфонакопления. . ^

ний. При этом условия осадконакопления изменяются от наземных (пачки I, II, IV, V) к подводным (пачки III и отчасти IV), соответственно возникающих при появлении процессов оттока и подтока наземных и подземных вод в до лгоживущеи прогибе.

Соответствие хода формирования ЭУЦ в порядке, иллюстрированном в рисунках 1.1. "Спираль"; 4.0; 4.1. проверялось при определении опрокинутости отложения угленосных складок. Работы по детальному литологическому описанию разрезов скважин Хальмерьюс-кого угольного месторождения позволили обнаружить обратную последовательность залегания литологических пачек I, II, III, IV, V (е разрезах ЭУЦ с полным набором фаций!) и тем самым выявить факт опрокинутого залегания. Так, почвенно-элювиальные образован!« (пачка I) вскрывались над уто льны м, пл а сто м вместо залегания их по; пластом при нормальном залегании. То же повторялось при проверке залегания других пачек пород ЭУЦ.

Угленосная толща в полном объеме представляет собой совокупность угленосных-циклов. Данные литологического строения разреза угленосного'цикла позволяют выделить факт смены подводных i наземных отложений, что является характерной чертой развития все? утлесодержащей толщи Интинского и других угольных мссторожде ний: утлеобразование может совершаться только при смене наземньп условий подводными. В модели это означает смену речной обстановка обстановкой водоема.

\

Эта" смена обуславливается периодическими вертикальными.

движениями: погружениями и поднятиями впадины, которые создают'

»

1стречные вертикальные движения наземных и подземных вод.

Сочетание погружения местности с перемещением вверх "подтоком") подземных вод вызывает явление старения и дряхления »ечной системы, выработку равнинного рельефа ("почти пенеплен"), юздает условия суходольного заболачивания, торфонакопления, а ~акже приводит к постепенному прекращению роста торфяной зале-ки, что происходит под влиянием первоначального' водоема зачаточного озера) с пресноводными двустворками (Шуреков, 1991, :.81). Установлено, что отложения первоначального пресноводного юдоема обязательно присутствуют и в тех случаях, когда над ними 1алегают прибрежно-морские образования. Это свидетельствует О' 'подтоке" подземных вод, прекращающих дальнейший рост торфяни-са. Как видно, геологические материалы согласуются с реальным хо-*ом развития долгоживущего прогиба и логично укладываются в модели. , , . '

Ландшафты, формировавшйе пачки пород I, II, III, IV, и V, воз-тикали в строго определенные отрезки времени, в том числе в стадию эазвития "водоема" (озера, лагуны, моря). Например, начало развития :тадии "река" от времени прекращения роста торфяника (давшего тротяженный в длину и ширину главный угозьный пласт) отстоит не менее чем на 50 тысяч лет. Море может ингрессировать в долгоживу-лий приморский прогиб в стадию развития "водоема" вслед за окончанием накопления залежи торфа, а также глинистых отложений пер-зоначального пресноводного озера.

.5. ПРОБЛЕМЫ ПРОГНОЗА УГЛЕНОСНОСТИ

Тектонические предпосылки, методика и прогноз для поисков закрытых угольных месторождений в Косью-Роговской впадине. Тектонической предпосылкой для прогноза перспективных угольных площадей является наличие в регионе ископаемых, формировавшихся в пермском периоде антиклинальных и куполовидных структур, а также мест пересечения ископаемых продольных и поперечных структур. Куполовидные структуры по своей природе нередко являются сооружениями, возникающими в местах пересечения продольных и поперечных структур. К названным ископаемым положительным структурам приурочена повышенная угленосность. Антиклинальные и куполовидные структуры имеют поисковое значение в уже известных угле- 37 -

- носных бассейнах только в случаях, когда их развитие шло одновременно со складкообразованием.

В результате комплексного изучения угленосной толщи с применением фациальногсг анализа, в сочетании с палеотектоническим и , гидрогеологическим фактором, наличие антиклинальных или куполо-. видных локальных и линейно протяженных погребенных палеострук-тур является основным критерием оценки перспектив на уголь. Дополнительными критериями выделения палеоструктур в уже известных, эксплуатируемых угольных бассейнах могут служить: а) приуроченность слитных угольных пластов к антиклиналям, а расщепленных - к синклиналям; _ б) ориентированность линий расщепления угольных пластой (и других пород) вдоль простирания крыльев палео-антиклиналей, что позволяет расшифровать' расположение (направление) ископаемых тектонических структур на площади; в) ориентированность многих конседиментационных погребенных долин (русловых отложений) вдоль тектонических структур. Это обуславливает преимущественное развитие в синклиналях классического материала (песчаников, конгломератов).

Распространение мощных угольных пластов в регионе таково, что они преимущественно расположены на положительных структурах второго порядка, например, на поднятии Чернова и гряде Чернышева или сосредоточены на западном и восточном крыльях Косью-Роговской впадины и восточной окраине Печорской синеклизы. Критерий прогнозной оценки повышенной, угленосности состоит в следующем.

Максимальная угленосность и пласты повышенной мощности I Косыо-Роговской впадине приурочены к субширогным положительным структурам третьего, четвертого и других порядков, которые тяготеют или нередко одним краем соприкасаются (стыкуются, взаимодействуют) со структурами второго порядка, а также обнаруживаются не участках совмещения блоков продольного и поперечного воздыманш (Шуреков, 1976).

В Печорском бассейне характерна приуроченность мощны? слитных пластов к антиклинальным и куполовидным поднятиям, каь правило, ориентированным субширотно. К ним относятся пласть Мощный и Роговской, которые распространены, соответственно, ш Тарью-Харбейтыйском вале и Верхнероговском поднятии. Значителъ ную угленосность- вскрыла скважина ИК-657, пробуренная на Усть Кочмесском поднятии. Все Перечисленные поднятия имели конседи ментационное развитие. Между Верхнероговским и Усть-Кочмесскт

поднятиями простирается Бергантымылькское. Оно подтверждено глубокими нефтеразведочными скважинами, показавшими в шламе содержание угольной крошки.. Данное поднятие диссертантом рекомендуется в качестве новой перспективной угленосной структуры. Бер-' гантымылькское поднятие расположено в районе резкого изменения субширотного направления течения реки Большая Нерцета на субмеридиональное. Само поднятие также имеет субширотную ориентировку. Общая длина его около 30 км, а ширина - 5-7 км. На поднятии пробурены четыре глубоких нефтеразведочных скважины.

Пермская система Бергантымылькского поднятия подстилается известняками каменноугольной системы. Материалы сейсморазведки на Бергантьшьглькской площади показывают, что отложения палеозоя,начиная с девонских и кончая пермскими, залегают согласно. Антиклинальный перегиб слоев, наблюдающийся в низах разреза (в девонских и каменноугольных напластованиях), сохраняется и в отложениях верхней угленосной перми.

Нефтеразведочные скважины были опробованы только долбле- . ниями с извлечением образцов в отдельных' интервалах т.к. проходились практически без подъема керна. Но во всех скважинах отбирались и описывались пробы щлама. В них в значительном количестве встречается угольная крошка. Иногда шлам почти полностью состоит из нее. Как правило, в шламе угольная крошка появляется с началом вскрытия пермских породи исчезает на глубинах 1200-1900 м. При бурении одной из скважин с промывочной жидкостью выносились куски угля величиной до 10 см и более. Технический анализ этих кусков угля, выполненный экспедицией Интауглеразведка, показал хорошие качественные показатели (см. таблицу).-

Технические показатели угольного шлама, %

Номер Влаж- Золь- Выход

пробы ность, ность, летучих доя 8<Ч

А" веществ, ' V'.

1 3 29,9 35,9 - - - -

■2 ■ 3;4 18,4 35,8 - - - -

3. 3,5 16,9 . 37,5 78,2 5,1 7570 1,2

Примечание. Остаток слипшийся

Предполагаемые глубины залегания этих углей от 313 до' 1000 м. Как видно, угли здесь близки к газовым и могут быть использованы в качестве энергетических.

- Угленосные отложения Бергантымылькской площади накапливались одновременно с формированием самого поднятия. Об этом говорит геологическая история развития угленосных структур на соседних площадях. По генезису и приуроченности к положительной тектонической структуре угленосные отложения Бергантымылькского поднятая полностью аналогичны отложениям Тарьго-Харбсйтыского вата и Верхнероговского поднятия.

Заслуживают внимания синклинальные структуры, цепочкой расположенные вдоль гряды Чернышева по ее восточному склону. Все оци выполнены триасовыми сложениями. Первая из них простирается в направлении на север от Верхнероговской антиклинали и вплоть до поднятия Чернова. Эта синклиналь разведчиками именуется Верхнероговской. Южнее Верхнероговской антиклинали выявлена вторая синклиналь - Лекнерцетекая, которая граничит с Бергадпы-мылькским поднятием. По соседству с* этим поднятием, на южном крыле, находится третья - Старухаельская синклиналь. Представляется важным отметить, что для субширотных утлееодержащих положительных структур,только что упомянутых, Верхнероговской антиклинали и Бергантымылькского поднятая формальным поисковым критерием угленосности выступает "зажатостъ" их отрицательными субмеридиональными структурами, заполненными триасовыми образованиями. Последние характеризуются геологической аналогией заложения и развития.

Процесс углеобразования у положительных структур, "зажатых" между синклиналями Старухаелъской, Малороговской и Силюдвож-ской, расположенных в той же "цепи" друт за друтом в направлении на юг. Здесь наблюдается существование трех антиклинальных перегибов слоев, считая южное центриклинальное замыкание Силюдвож-ской синклинали. Все эти антиклинальные перегибы слоев, по мнению соискателя, должны быть оценены как перспективные площади для поисков энергетических утлей. Первоначально на указанных положительных структурах целесообразно проводить (включая и Бергангы-мыдькское поднятие) картировочное бурение. По аналогии с углями Бергантымылькского поднятая угли в прогнозируемых участках будут близки к газовым, что повышает их значение в оценке качества энергетического сырья.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате многолетних исследований автор пришел к следующим выводам и обобщениям.

Угленосная толща формируется в долгоживущих прогибах в периоды смены морских отложений континентальными. В Печорском бассейне эта эпоха совокупно охватывает уфимский, казанский и татарский века, т.е. длится от лекворкутского времени до конца пермского периода.

Углеобразование как в прибрежно-морскнх, так и во внутри-континентальных прогибах происходит в мульдообразных синклинальных структурах в условиях существования напорных-подземных вод. Такая среда благоприятна для формирования элементарного угленосного цикла (ЭУЦ) и угленосной толщи в целом.

Долгоживущие прогибы, такие как Воркутская часть Предураль-ской краевой системы, в своем развитии испытывали периодическое погружение и поднятие каждые примерно 100 тыс.лет. За этот отрезок времени происходит формирование ЭУЦ. Мелкоамплитуд'ные вертикальные тектонические движения автор относит к явлениям, регулируемым одним механизмом для крупных регионов или для всей планеты в целом. '*

В долгоживущих прогибах типа КС направление мелкоамплитудных вертикальных периодических тектонических движений предопределяет особенности гидрологической обстановки в поверхностных водоемах, и гидрогеологической - в осадочном чехле: они контролируют уровень наземных и подземных вод и условия образования каждого слоя в разрезе элементарного цикла. Этот гидролого-гидрогеолргический фактор должен учитываться во всех процессах седиментогенеза. В угольной геологии этот фактор до сих пор в полной мере учитывался лишь в прибрежно-морском седиментогенезе.

Механизм , взаимодействия межоамплитудпых вертикальных тектонических движений с вертикальными перемещениями пластовых вод, определяет последовательность накопления в разрезе элементарного угленосного цикла. На основании-изучения многих тысяч метров разрезов угленосной толщи соискателем выделено пять пачек (дшогоелоев) ЭУЦ.

Обычно при рассмотрении седиментогенеза в угленосных бассейнах, гидролого-гидрогеологический фактор учитывался в терминах трансгрессии и регрессии моря. Между тем, вертикальные тектонические движения приводят к подтоку и оттоку вод, имеющим единую

тектоническую природу с процессами трансгрессии и регрессии. Впервые раскрыта сущность влияния природных вод на процесс углеобра-зования, в частности на формирование ЭУЦ, осадочной углесодержа-щей толщи в целом.

В составе ЭУЦ выделено 5 пачек. Из них первые три образуются в условиях заболачивания и последующего образования водоема, а две - в условиях подъема территории, осушения водоема и активизации речной деятельности.

При рассмотрении особенностей развития основных структурных элементов Косью-Роговской впадины-сделан вывод об их консе-диментациошюм развитии. Для доказательства этого вывода проанализированы явления расщепления угольных пластов, распространение мощных песчаниковых тел н? площади Воркутского и Интинского месторождений и другие особенности строения угленосной толщи. Выяснилось, что почти все утлесодержащие тектонические структуры обнаруживают совпадение с современным структурным планом впадины. '

Установленные особенности осадконакопления тектонические и гидролого-гидрогеологические предпосылки, благоприятствующие формированию пермской угленосной толщи, в значительной мере использованы для прогноза перспективных на утоль площадей. Наличие антиклинальных или куполовидных локальных или линейно протяженных палеоструктур, которым свойственно конседиментационное развитее в пределах долгоживущих прогибов, выдвигается в качестве основного критерия прогноза угленосности.

Соискатель ЩАл^^ь-^р ' Н.А.Шуреков

х ' I

СПИСОК ОСНОВНЫХ РАБОТ АВТОРА ' Монографии:

1. Пермские угленосные отложения юга Печорского .бассейна. / Казань:

Изд-ьо Казанского государственного университета. 1976. 142 с.

2. О гидрологической и гидрогеологической сущности угленосносных формаций (на примере Печорского бассейна) / Казань: Изд-во Казанского университета. 1991. 140 с. '

Статьи, доклада!:

3. Расщепление угольных пластов в Интинском месторождении Печорского бассейна // Материалы по геологии и полезным ископаемым Северо-Востока европейской части СССР. - Сыктывкар. 1970. Вып.6. с.63-73.

4. Перспективы поисков технологических углей на Северо-Востоке Интинского района (Печорский бассейн) // Материалы по геологии и полезным ископаемым Северо-Востока европейской части СССР. - Сыктывкар. 1970. Вип.7. с.27Л-281.

5. Перспективы поисков угольного пласта Мощною в пределах Па-Дымей-Т'арьюской антиклинали // Разведка и охрана недр. 1975. № 6. с. 17-19.

6. Результаты петрографических исследований элювиальных отложений верхней перми Интинского угленосного района и некоторые палеогеографические реконструкции (Печорский бассейн)// Материалы

по геологии и полезным ископаемым Северо-Востока европейской части СССР. - Сыктывкар. 1976/ Вып.8. с. 136-143 (соавтор Л.П.Кахунина (Иванова)).

7. Корреляция угленосных интервалов пермских отложений основных месторождений Печорского бассейна // Стратиграфия и тектоника европейского Северо-Востока СССР. ТрудыТХ геологической конференции Коми АССР. - Сыктывкар. 1982. Кн.4 . с.75-79 (соавтор Н.В.Еиоюш)

8. Тектонические предпосылки, методика и прогноз для поисков закрытых угольных месторождений в Печорском бассейне II Литология,

угленосность и рудогенеэ осадочных толщ европейского Северо-Востока СССР. Труды X геологической конференции Коми АССР. - Сыктывкар. 1987. с.53-56.

9. Прогноз новых угольных площадей в Печорском бассейне //

Ресурсы, качество, комплексное использование углей, экология. IX Всесоюзное геологическое совещание (10-12 сентября 1991г. в г.РостоП-на-Дону). -Ростов-на-Дону. 1991. с.61-63

-1 о