Буреинский угольный бассейн

Общие сведения. Буреинский бассейн расположен в западной части Хабаровского края в среднем течении р. Бурей, левого притока Амура. Он представляет собой современную котловину площадью 6000 км2, окруженную на западе предгорьями Туранского хребта, на востоке и севере — хребтами Буреинским и Дусее-Алинь; на юге возвышенное плато отделяет котловину от Тырминского угленосного района.

Угленосные отложения распространены в основном на левом берегу р. Бурей в низменной заболоченной равнине, пересеченной многочисленными левыми притоками этой реки. В летнее и весеннее время наблюдаются бурные паводки, зимой многие реки промерзают до дна.

Бассейн находится в полосе распространения вечной мерзлоты (средняя глубина 40 м), с чем связаны почти сплошная заболоченность и скудное развитие лесных массивов, приуроченных преимущественно к долинам рек.

Климат района резко континентальный с суровым и длительным холодным периодом и коротким жарким летом. Амплитуда годовых температурных колебаний достигает 70—75°; количество годовых осадков не превышает 500—600 мм.

Район экономически слабо освоен и мало населен; он связан железнодорожной линией ст. Чегдомын—Известковая протяженностью свыше 400 км, с Амурской железнодорожной магистралью. В пределах района имеются небольшие поселки (Ср. Ургал, Чегдомын, Чекунда) с населением 1000—1500 человек в каждом.

Бассейн в настоящее время следует рассматривать как сырьевую базу энергетических углей Хабаровского края. В будущем в зависимости от возможности использования буреинских углей для коксования область использования их может расшириться.

В настоящее время в Буреинском бассейне более или менее детально изучен только Ургальский промышленный район с большими запасами угля. Умальтинский, Центральный, Прибуреинский (Западный), Оланжинско-Иорикский (Северный) и Агдынья-Чекундинский (Южный) районы изучены слабо. На них были проведены лишь поисковые и опробовательские работы в сочетании с геологической съемкой. В связи с этим районирование бассейна является весьма условным (рис. 60).

Для выяснения особенностей геологического строения центральной части бассейна пройден широтный профиль буровых скважин от р. Ургал до р. Бурен.

Краткий обзор истории геологических исследований. Впервые уголь был обнаружен в 1844 г. А.Ф. Миддендорфом. В дальнейшем во второй половине XIX столетия район посетили Ф.Б. Шмидт и Л.Ф. Буцевич. В начале XX столетия в связи с обнаружением золота Геологическим комитетом проводились маршрутные исследования (А.И. Хлапонии). В 1930—1931 гг. поисковые работы на уголь впервые проводились Угольным институтом (Т.Н. Пономарев).

В 1931—1933 гг. на значительной части площади бассейна В. 3. Скороходом и Б.М. Штемпелем впервые проведена систематическая геологическая съемка и поисковые работы на уголь. В результате была разработана первая стратиграфическая схема расчленения осадочных пород и приближенно оценены запасы угля. Наиболее широкие комплексные исследования Буреинского бассейна начались с 1934 г. Геологические и специальные литолого-стратиграфические, палеоботанические, углепетрографические и гидрогеологические работы проводились Всесоюзным институтом минерального сырья.

Поисково-разведочные работы в восточной части бассейна (в Ургальском районе) выполнялись Г.Т. Дубовиком, Г.В. Коротковым, И.В. Дорохиным, В.В. Михайловым, П.Г. Симоновым, геологическая съемка с поисками угля проводилась «Бурейстроем», Институтом минерального сырья и Дальневосточным геологоразведочным трестом.

После 1937 г. было опубликовано несколько первых сводных работ по различным вопросам геологии, угленосности и качества углей бассейна. Запасы угля Ургальского месторождения впервые были оценены в 1937 г. В дальнейшем разведочные работы в бассейне осуществлялись трестом «Дальуглеразведка».

Первая схематическая геологическая карта бассейна (с Тырминским районом) была составлена в 1932 г. В.З. Скороходом. В 1937 г. на основании новых данных Н.П. Херасковым была составлена геологическая карта Буреинского бассейна и Тырминского района с окаймляющими их массивами изверженных и эффузивных пород.

В 1941 г. Г.В. Коротковым была составлена геологическая карта собственно Буреинского бассейна с учетом всех данных поисково-разведочных работ в пределах угленосной части бассейна. В этот же период Г.В. Коротковым, В.В. Михайловым, П.Г. Симоновым была составлена детальная геологическая карта северной, наиболее разведанной, части Ургальского района и разработана рабочая стратиграфическая схема его. Эта карта и геологическая карта бассейна в послевоенные годы подверглись дальнейшей детализации и уточнению геологами треста «Дальуглеразведка» при проведении детальных разведок. Степень геологической изученности бассейна довольно высокая: около 1000 км2 освещено геологической съемкой крупных масштабов, около 150 км2 угленосных площадей было охвачено детальными и предварительными разведками. Наиболее полно освещена детальной геологической съемкой и разведкой восточная часть бассейна (Ургальский район).

Стратиграфия. В строении Буреинского бассейна участвуют юрские и меловые морские и континентальные отложения, залегающие на размытой поверхности древнего фундамента.

Стратиграфия домезозойских пород, слагающих древнее основание бассейна и выходящих на поверхность по его окраинам, изучена недостаточно. В них выделяются сложнодислоцированная толща парагнейсов и кристаллических сланцев протерозоя, широко развитых в обрамлении бассейна, и более молодые свиты зеленокаменных пород и эффузивов, филлитовидных глинистых и кремнистых сланцев и песчаников, возраст которых определяется различно. Так, Н.П. Херасков и А.П. Глушков относят их к верхнему палеозою, В.В. Онихимовский считает значительную их часть верхнепротерозойской. На геологической карте южной части Хабаровского края и Амурской области 1958 г. эти свиты выделены в синийский комплекс, развитый к востоку от Буреинского бассейна. Западное обрамление бассейна сложено палеозойскими гранитами, в которых выделяются интрузии нижнего, среднего и верхнего палеозоя.

Стратиграфический разрез осадочных отложений восточной части бассейна начинается толщей морских осадков юрского возраста общей мощностью около 5000 м, постепенно выклинивающихся к западу. На основании фауны и литологических признаков юрская морская толща расчленяется на несколько свит: умальтинскую (1200 м) с фауной иноцерамов и аммонитов лейасового возраста; эпиканскую (1200 м) с фауной средней юры; эльгинскую (модиоловую, 1800 м) с верхнеюрской фауной и чаганыйскую (500—600 м) с фауной, указывающей на возраст не старше Оксфорда.

Юрские морские отложения вверх по разрезу сменяются континентальной угленосной толщей раннего мела. По стратиграфической схеме, разработанной Т.Н. Давыдовой, Г.Ф. Крашенинниковым, Ц.Л. Гольдштейном и Г.В. Коротковым в 1935—1944 гг., эта толща подразделяется на пять свит (снизу вверх): талынджанскую, ургальскую, чегдомынскую, чемчукинскую слабоугленосную, иорикскую безугольную (рис. 61а, 61б).

В.Д. Принада на основании изучения богатой флоры из угленосных отложений относит их к верхней юре. В.А. Вахрамеев к верхней юре относит лишь нижнюю часть талынджанской свиты угленосной толщи, а большую часть последней — к нижнему мелу. Таким образом, вопрос о верхней возрастной границе угленосной толщи еще нельзя считать решенным. В настоящей работе талынджанская угленосная свита отнесена к нижнему мелу.

Талынджанская свита (250—300 м) состоит из двух горизонтов: нижнего песчаного и верхнего угленосного.

Нижний песчаный горизонт мощностью 120—165 м, постепенно сменяющийся морскими отложениями, слагается однообразными средне- и мелкозернистыми песчаниками, с зернами кварца и полевых шпатов с большой примесью зерен эффузивов и аргиллитов, что отличает их от светлых песчаников более высоких горизонтов. Чередование горизонтальнослоистых и волнистослоистых песчаников указывает на образование осадков в условиях водоема. Подчиненное значение имеют прослои песчаников с диагональной слоистостью.

Верхний угленосный горизонт постепенно сменяет песчаники нижнего горизонта. Преобладающими породами являются темно-серые и черные аргиллиты с мощностью прослоев от одного до нескольких метров, содержащие зерна и конкреции пирита, чем легко отличимы от аргиллитов других свит; светло-серые горизонтальнослоистые алевролиты, схожие с алевролитами вышележащей ургальской свиты; разнообразные пепловые туфы с мощностью прослоев от десятых долей метра до нескольких метров, которые в других свитах встречаются единичными маломощными прослоями. Пласты угля талынджанской свиты представляют сложное чередование прослоев угля, пепловых туфов, глин типа бентонитов, аргиллитов и углистых аргиллитов. Подчиненное значение в верхнем горизонте имеют прослои мелкозернистых аркозовых и полимиктовых песчаников.

Талынджанская свита к западной окраине Буреинского бассейна выклинивается; в южной части бассейна, в результате резких фациальных изменений, преобладают грубозернистые песчаники и конгломераты и она здесь является безугольной.

Свита характеризуется комплексом флоры, в котором преобладают цикадовые и папоротниковые.

Ургальская свита (500—600 м) начинается конгломератами, которые на востоке залегают на породах талынджанской свиты с размывом, а на западной окраине бассейна — на древних гранитах. Конгломераты мощностью 5—20 м прослеживаются в большинстве разрезов бассейна и состоят преимущественно из галек диаметром от 5 до 12 см гранита и кварцевых порфиров.

Конгломераты сменяются мощными (30—100 м) песчаниками, в общем схожими с песчаниками нижней части талынджанской свиты, но с меньшей примесью зерен темных пород. Выше залегает мощная толща песчано-глинистых осадков аркозового состава. Окраска пород белая и темно-серая. Свита представляет циклическое повторение относительно грубообломочных пород и углисто-аргиллитовых горизонтов. Каждый цикл начинается крупно- и разнозернистыми аркозовыми неслоистыми или косослоистыми песчаниками, залегающими с резкой границей и слабым размывом на подстилающих отложениях предыдущего цикла. Песчаники содержат линзы гравия, отдельные плохо окатанные гальки гранита и местами скопления крупных отпечатков стволов и веток растений. Крупнозернистые разности песчаников залегают линзами и представляют отложения русел, фациально они переходят в плохо сортированные горизонтальнослоистые среднезернистые песчаники, отвечающие, по-видимому, пойменным отложениям потоков. Мощность крупнозернистых песчаников 5—15 м, редко до 60 м.

Относительно грубообломочные породы оснований циклов вверх по разрезу постепенно переходят в сложно построенные горизонты углей и гонкоотмученных пород мощностью от 5 до 30—40 м, представленных следующими разностями: 1) мелко- и тонкозернистыми линзовидно залегающими песчаниками (отложения спокойных русел); 2) тонкозернистыми песчаниками с прослоями глинистых пород (пойменные отложения) и 3) темно-серыми аргиллитами и алевролитами с конкрециями сидеритов (отложения озер, стариц и болот).

В сложных пластах угля угольные пачки переслаиваются с листоватыми темно-серыми аргиллитами, содержащими однообразные многочисленные отпечатки растений, или неслоистыми аргиллитами и алевролитами с неправильной отдельностью и остатками корневых систем. Последние часто залегают в почве угольных пачек. Аргиллиты и алевролиты обычно содержат конкреции глинистых и песчаных сидеритов. Местами они имеют характерную структуру, похожую на структуру современных бобовых руд.

Пачки песчаников, горизонтов углей и тонкоотмученных пород большей части свиты, несмотря на изменчивость мощности и деталей строения, в целом прослеживаются в пределах хорошо изученного основного месторождения Ургальской синклинали (рис. 62). Они были использованы для сопоставления пластов угля при разведке. В ургальской свите выделяется до 14 основных горизонтов тонкоотмученных пород преимущественно с одним рабочим пластом угля в каждом.

Строение свиты в восточной и западной частях Буреинского бассейна различно. В восточной и центральной частях бассейна в свите преобладают тонкоотмученные породы с однородными мелкозернистыми песчаниками, в то время как в западной части бассейна преобладающим типом пород являются аркозовые грубозернистые и крупнозернистые плохо отсортированные песчаники; для последних характерны частые местные размывы. По-видимому, их нужно рассматривать как отложения конусов выноса.

Своеобразными отложениями западной окраины являются породы нижней части свиты, представляющие беспорядочное нагромождение глыб и слабоокатанных галек пород местного происхождения и смешанные породы, состоящие из иловатых, песчаных частиц, а также мелких и средних обломков гранита и растительного детрита. Верхняя часть ургальской свиты (около 100 м) по западной окраине имеет в основном то же строение, что и в восточной части бассейна, отличаясь лишь тем, что пласты угля здесь имеют более сложное строение.

При переходе от талынджанской свиты к ургальской происходит изменение комплекса флоры. Наряду с папоротниками, большое значение имеют хвойные, причем соотношение тех и других меняется.

В основании чегдомынской свиты (125—300 м) залегает конгломерат, прослеживающийся во всех разрезах. В нем, в отличие от аркозовых конгломератов ургальской свиты, кроме галек гранитов и кварцевых порфиров, присутствуют темные сланцы и эффузивы доюрских метаморфических свит; гальки диаметром 5—10 см окатаны несколько лучше, чем гальки конгломератов ургальской свиты.

Чегдомынская свита, как и ургальская, представляет закономерное повторение горизонтов тонкоотмученных пород с пластами углей и песчаников, сочетание которых представляет циклы отложений. Отличием рассматриваемой свиты служит появление прослоев песчаников и алевролитов зеленовато-серого цвета, которые присутствуют примерно в одинаковом количестве с беловато-серыми и серыми аркозовыми породами. Эти зеленовато-серые песчаники и алевролиты, наряду с кварцем и полевыми шпатами, в существенном количестве содержат зерна темных эффузивов и примесь хлорита и биотита.

В восточной части бассейна свита состоит из двух хорошо прослеживаемых циклов отложений. Основные пласты угля концентрируются в верхнем горизонте тонкоотмученных пород верхнего цикла. В западной части бассейна мощность свиты увеличивается вдвое, возрастает крупность зерна аркозовых пород, увеличивается количество горизонтов тонкоотмученных пород при резком уменьшении выдержанности.

Чемчукинская свита (600—700 м) слагается в основном мелко- и среднезернистыми зеленовато-серыми полимиктовыми песчаниками с подчиненными редкими и непостоянными пачками тонкоотмученных пород. В последних развиты тонкогоризонтально-слоистые или волнисто-слоистые зеленовато-серые аргиллиты, алевролиты и песчаники, а также неслоистые зеленовато-серые аргиллиты с характерной ореховидной отдельностью.

В основании свиты преобладают крупнозернистые песчаники с небольшими линзами конгломерата. Песчаники похожи по структуре и текстуре на песчаники нижнего горизонта талынджанской свиты, отличаясь цветом и составом обломочного материала.

Пласты угля рассматриваемой свиты отличаются небольшой мощностью и представляют обычно частое чередование прослоев угля, углистых аргиллитов и аргиллитов.

Породы чемчукинской свиты, в отличие от ургальской, являются полимиктовыми и содержат в большом количестве, кроме кварца и полевых шпатов, зерна различных метаморфических пород. Присутствие эпидота, эпидозитов и большое разнообразие метаморфических пород отличает полимиктовые породы чемчукинской свиты от близких к ним полимиктовых пород чегдомынской свиты. Состав обломочного материала и некоторое уменьшение крупности зерна с востока на запад показывают, что при отложении чемчукинской свиты происходило разрушение доюрских метаморфических свит Буреинского хребта.

Свита характеризуется преобладанием гинкговых, хвойных и цикадофитов, в связи с чем и в спорово-пыльцевом комплексе углей пыльца преобладает над спорами.

Иорикская свита является безугольной (300 м). В основании ее залегает мощный конгломерат (75—120 м), сложенный хорошо окатанными крупными гальками изверженных, метаморфических и осадочных пород. Выше залегают в основном зеленовато-желтые мелкозернистые полимиктовые песчаники с редкими маломощными прослоями алевролитов и аргиллитов. Флора в ней не найдена. Состав обломочного материала и характер цемента пород тот же, как и в породах чемчукинской свиты.

Верхнемеловые отложения, выделенные в цагаянскую свиту (до 100 м), залегают с резким угловым несогласием на нижнемеловой угленосной толще. Они представлены главным образом песками, галечниками и глинами с флорой.

Четвертичные отложения обычно небольшой мощности (5—20 м), представлены главным образом песками и галечниками аллювиальных террас р. Бурей и ее притоков.

Тектоника. Буреинский бассейн расположен в пределах мезозойской складчатой зоны вблизи северо-восточного края относительно жесткого массива древних домезозойских пород — срединного массива, по А.Д. Архангельскому и Н.С. Шатскому, Туранской антеклизы, по П.А. Кропоткину, и Буреинского массива на геологической карте 1956 г. По отношению к Буреинскому массиву бассейн является краевым прогибом, заполненным морскими и континентальными мезозойскими отложениями.

По Н.С. Шатскому, Буреинский бассейн представляет собой крупную сложно построенную синклиналь асимметричного строения (рис. 63). В восточной его части угленосные отложения подстилаются мощными морскими отложениями, которые по направлению к западной окраине бассейна выклиниваются и угленосные породы залегают непосредственно на гранитах. По А.К. Матвееву, бассейн на западе ограничен крупным разломом, по которому доюрские граниты надвинуты на мезозой бассейна.

Резкое различие мощностей осадочных отложений в западной и восточной частях бассейна отразилось на их тектонической структуре. По Н.С. Шатскому и Н.П. Хераскову, особенности структуры осадочных отложений являются отражением расколов древнего фундамента. При этом в маломощной толще угленосных пород западной окраины бассейна движение жестких гранитных участков вызвало образование слаборазвитых складок и мелких сбросов, в области же развития мощных осадков мезозоя эти движения обусловили развитие нормальной складчатости.

Возраст дислокаций, сформировавших основную структуру бассейна, по В.З. Скороходу, ларамийский; Н.С. Шатский и Н.П. Херасков рассматривают структуру бассейна как результат длительных сложных движений в течение всего мезозоя.

В пределах Буреинского бассейна выделяются три основные структурные зоны (рис. 64): 1) восточная зона крупных синклиналей; 2) центральная относительно сложного строения; 3) западная, слабо-дислоцированная.

Основными структурами восточной зоны являются Умальтинская и Ургальская синклинали северо-восточного простирания. Первая изучена слабо; на севере по р. Бурее она имеет крутое (80—85°, иногда опрокинутое) западное крыло и более пологое (20—30°) восточное. Шарнир синклинали погружается к юго-западу. Распространение Умальтинской синклинали к югу от р. Мал. Иорик не выяснено. Широкая Ургальская синклиналь характеризуется пологими крыльями с углами падения (15—25°), выполаживающимися к осевой части. Шарнир синклинали от центра структуры, где развита верхняя слабоугленосная свита, воздымается к северу и югу и в районах рек Чаганы и Дубликан синклиналь замыкается.

Для центральной зоны характерно более интенсивное смятие слоев и развитие брахиструктур с погружением шарниров складок с севера и юга к центральной части бассейна, где развиты верхние слабоугленосные свиты. Мелкие антиклинальные складки северной частя бассейна (район р. Мал. Иорик), сложенные верхними свитами, имеют углы падения от 15 до 35°. Они являются продолжением к югу крупного антиклинория, сложенного морской юрой (район р. Бол. Иорик). Последний располагается на продолжении умальтинского горста, выводящего на поверхность древние граниты. В районе устья р. Чемчуко в верхних свитах угленосной толщи характерны мелкие, иногда опрокинутые складки с крутопадающими крыльями. В этом же районе по левому берегу р. Ургал иорикская свита контактирует с нижней частью угленосной толщи по крупному надвигу, расположенному на продолжении антиклинального поднятия южной части бассейна и крупного меридионального нарушения, установленного в пределах древнего основания бассейна. С этим нарушением, видимо, связано нарушение в районе устья р. Чемчуко.

Основной структурой западной зоны является пологая Прибуреинская синклиналь; хорошо выраженное западное ее крыло имеет пологие углы падения (5—10°), восточное крыло изучено слабее. По западной окраине бассейна, особенно по границе угленосных отложений и гранитов, отмечаются многочисленные сбросы относительно небольшой амплитуды. Вдоль южной окраины бассейна прослежен надвиг субширотного простирания, по которому древние граниты надвинуты на угленосные отложения.

Вулканизм. Изверженные породы палеозойского возраста, представленные гранитами и диоритами, широко развиты к западу от Буреинского бассейна.

О проявлениях вулканизма, синхронного угленосной толще, свидетельствуют многочисленные прослои пепловых туфов, образующих характерные горизонты. Особенно широко они развиты в нижней части угленосной толщи (талынджанская свита), где мощность их достигает 2 м. По единичным анализам туфы имеют липаритовый состав. Примесь пеплового материала отмечается и в углях и является одной из причин значительной зольности углей талынджанской свиты.

Среди комплекса разнообразных изверженных и эффузивных пород, образовавшихся после отложения угленосной толщи и до отложения цагаянских слоев, следует отметить интрузии роговообманковых порфиритов позднемелового возраста, известных в пределах поля угленосных отложений в северной части бассейна (Оланжа, Усть-Ниман). Эти интрузии существенно не изменили физических свойств осадочных пород и углей; последние лишь на ограниченных площадях вблизи контакта с порфиритами метаморфизованы до стадии отощенно-спекающихся. Разведками в Оланжинском районе установлено, что эти угли по своим запасам промышленного значения не имеют.

Молодые кайнотипные эффузивы известны за пределами бассейна в районах Буреинского хребта и Тырминского месторождения и представлены покровами липаритов, дацитов и базальтов. В юго-восточной части бассейна Е.Е. Фроловой обнаружены граниты палеогенового возраста.

Угленосность. Угольные пласты Буреинского бассейна характеризуются большой изменчивостью строения и мощности (рис. 65). Многие из них, несмотря на эти особенности, распространены на значительных площадях.

Пласты угля могут быть отнесены к трем основным типам. К первому, наименее распространенному типу, относятся пласты относительно простого строения, небольшой мощности (1—2 м), с редкими прослоями породы; угли этих пластов самые малозольные. Ко второму, наиболее распространенному типу, относятся пласты более сложного строения, представленные обычно 2—3 основными пачками угля первого типа, разделенными существенными прослоями аргиллитов, алевролитов и песчаников, при мощности пластов 2—6 м, вследствие более сложного строения их, угли имеют обычно более высокую зольность. К третьему, сравнительно мало распространенному типу, относятся пласты большой мощности (от 5 до 10 м и более) очень сложного строения. Эти пласты представляют частое переслаивание угольных и породных пачек самой разнообразной мощности; угли их характеризуются высокой зольностью.

В угленосной нижнемеловой толще содержится большое количество угольных пластов (35—40); при этом основная масса рабочих пластов заключается в ургальской свите и ограниченное число в талынджанской и чегдомынской свитах; чемчукинская свита имеет лишь несколько маломощных (0,6—1 м) сложного строения пластов, не имеющих существенного промышленного значения. Характеристика угленосности ургальской, талынджанской и чегдомынской свит приведена в табл. 85.

В талынджанской свите преобладают пласты третьего типа. Для них характерна также невыдержанность по площади и линзовидное залегание. В ургальской и чегдомынской свитах развиты главным образом пласты второго типа; основные рабочие пласты распространены на значительных площадях; отдельные маломощные пласты представляют линзовидные залежи различной протяженности. В ургальской свите мощность отдельных пластов угля изменяется от 1 до 6 м; некоторые пласты, как Верхняя Эльга на Средне-Ургальском месторождении, достигают 10—12 м.

Степень угленасыщенности ургальской свиты различна и подчиняется определенным закономерностям (рис. 66). Угленосность свиты уменьшается в западном направлении; самой угленасыщенной является Ургальская синклиналь (средний коэффициент угленосности 5,6; количество пластов рабочей мощности 9; суммарный пласт мощностью 30,2). На Средне-Ургальском месторождении угленасыщенность вновь возрастает.

Наиболее полно ургальская свита и ее угленосность изучены на Средне-Ургальском месторождении. Поисковыми работами охвачено все восточное и частично западное крыло Ургальской синклинали от Средне-Ургальского месторождения на севере до Дубликанского района на юге на протяжении 30—35 км.

Синонимика угольных пластов для бассейна еще не разработана; с той или иной степенью достоверности пласты параллелизованы в пределах Ургальской синклинали, главным образом на Средне-Ургальском месторождении (Чегдомынский, Чемчуковский и Солонййский участки). Сопоставление пластов основано на прослеживании углисто-аргиллитовых и песчаных горизонтов или циклов отложений между границами основных свит.

Самыми устойчивыми пластами рабочей мощности являются Чегдомын, Эльга (Верхняя и Нижняя), Янкан, Чалонык, группа нижних пластов Далдыкан — Ола.

История геологического развития. По Н.П. Хераскову, Т.Н. Давыдовой и Ц.Л. Гольдштейн, в истории формирования угленосной толщи намечаются три основных этапа.

Первый этап — образование обширной заболоченной равнины с крупным озером на месте реликтового морского бассейна. Характер осадков этого времени (талынджанская угленосная свита) указывает на относительно далекое положение областей сноса, вероятно, к северу и югу от области накопления. Вулканическая деятельность обусловила широкое развитие пеплов в осадках талынджанской свиты.

Второй этап — образование крупной межгорной котловины, ограниченной с запада поднятиями Буреинского гранитного массива, а с востока поднятием сложнодислоцированной зоны доюрских метаморфических толщ Буреинского хребта. Отложение аркозовых осадков, вмещающих основные рабочие пласты угля (ургальская и чегдомынская свиты), происходило в западной части низменной котловины за счет разрушения горных пород западной области сноса.

Поднятия в областях сноса вызвали оживление речной сети и отложение галечников основания ургальской свиты. Распространение грубообломочных осадков конусов выноса, наличие своеобразных отложений подножий вдоль современной западной окраины показывают, что для периода отложения нижней половины ургальской свиты предгорья западной области сноса располагались близко от современной границы бассейна. Близость этой области определила резкую разницу фаций и характер строения разреза западной и восточной частей бассейна. Уменьшение крупности зерна пород с запада на восток, характер распределения фаций и ряд других признаков указывают на преимущественное направление долин рек и сноса обломочного материала с запада на восток.

Восточная часть бассейна располагалась в области плоской аллювиальной равнины перед гранитными хребтами. Здесь большое распространение имеют пойменные отложения, а наиболее постоянными являются болотные образования, представленные основными пластами угля.

Сочетание прослоев углей в основных рабочих пластах с определенными типами пород (осадки зарастающих стариц, озер и болот), наличие в почве пластов угля остатков корневых систем растений или пород с признаками болотных почв и состав исходного материала углей указывают на автохтонный характер образования основных пластов ургальской свиты.

Как показывают данные С.Н. Наумовой и М.И. Ковальской, характер материнского вещества угля свидетельствует об образовании его в торфяниках долинных, периодически проточных лесисто-травянистых болот; для таких условий закономерными являются невыдержанность деталей строения пластов и значительная зольность углей.

По условиям отложения чегдомынская свита схожа с ургальской. Однако при ее формировании снос обломочного материала происходил не только с запада, как было в ургальское время, но и с востока (до-юрские метаморфические свиты Буреинского хребта), чем и вызваны некоторые изменения фациального состава чегдомынской свиты.

В ургальское время условия углеобразования были более благоприятными в восточной части бассейна, чем в западной.

Третий этап — отложение осадков в условиях господства восточной области сноса, дающей полимиктовые осадки (чемчукинская слабоугленосная и иорикская безугольная свиты). Судя по характеру преобладающих типов пород, в это время установились условия обширной озерно-аллювиальной равнины; не исключена возможность периодического сообщения с морем.

Таким образом, основная продуктивная свита представляет собой осадки межгорной котловины, образовавшейся на месте реликтового морского бассейна в конце геосинклинальной стадии развития всей области, в условиях краевого прогиба мезозойской складчатой зоны.

Характеристика качества углей. Петрографическая характеристика. Петрографический состав углей характеризуется разнообразием типов и разновидностей, однако в основной своей массе угольные пласты образованы чередующимися полублестящими и полуматовыми разностями клареновых углей, содержащими незначительные примазки и в подчиненном количестве линзы блестящего витрена.

На основании детального микроскопического изучения углей Ургальского района С.Н. Наумова, А.М. Шахов и Л.Н. Маркова различают следующие пять их разновидностей: 1) однородно-блестящий уголь (витрен), характеризующийся невысокой зольностью (5%); 2) блестящий неяснополосчатый уголь, представляющий тончайшее переслаивание линз однородно-блестящего угля с основной минерализованной массой — это кларен, обогащенный витреном, с незначительным участием основной массы, средняя зольность этих углей до 10%; 3) фюзен плотный минерализованный или рыхлый, имеющий зольность до 20%; 4) полублестящий неяснополосчатый уголь, приближающийся ко второй разновидности, но в нем преобладает основная минерализованная масса, зольность этих углей до 18%; 5) полуматовый (штриховатый) уголь, состоящий из основной массы, значительно засоренной минеральным веществом, в особенности кварцем, зольность угля достигает 30% и более.

Преобладающими типами углей являются полублестящий неяснополосчатый и штриховатый, т. е. угли повышеннозольные.

Угли Буреинского бассейна относятся к гумусовым каменным, образовавшимся в процессе разложения высших растений. В них преобладают гелифицированные микрокомпоненты. Фюзенизированные микрокомпоненты (фюзиниты) представлены остатками растительных тканей, подвергшихся интенсивной фюзенизации. Основная масса углей (ксиловитреновая) прозрачная и состоит из мелких обрывков гелифицированных растительных тканей и цементирующей их прозрачной бесструктурной или слабокомковатой основной массы.

Угли Буреинского бассейна содержат большое количество минеральных примесей, которые обусловили их высокую зольность. Л.С. Алексеев выделяет две группы примесей. Преобладающая группа — обломочные минералы и обломки пород, принесенные в торфяники преимущественно проточными водами; небольшое значение среди компонентов этой группы имеют частицы вулканического пепла. Другая группа — аутигенные минералы, образовавшиеся в угольном пласте в результате диагенеза путем выпадения из растворов или перекристаллизации.

Химическая характеристика. Угли Буреинского бассейна — газовые спекающиеся группы Гб (ГОСТ 9478—60). Метаморфизм и петрографический состав углей примерно одинаков для бассейна в целом, чем объясняется однообразный химический состав углей на всей площади распространения угленосных отложений. Как исключение, на небольших участках наблюдается локальное метаморфизующее действие молодыми изверженными породами, прорывающими угленосные отложения в северной части бассейна (Оланжинский район) и на западной окраине.

Качественные показатели буреинских углей (по пластовопромышленным пробам) следующие: Wа 1,5—4%; Wр 5—6%; Aс 12—40, преобладающая 23—30%; Vг 38—44, чаще 39—40%; Sобс 0,15—0,57%; Pс 0,001—0,014 %; Qбг 7800—8200 ккал/кг; Qнр 4840—4910 ккал/кг; Cг 78—81%; Hг 5—6%; Nг 1%. Пластометрические показатели: у 6—16 мм, х 20—44 мм; плотность 1,36—1,40.

Зола товарного угля составляет 30—36%. Химический состав золы следующий: SiO2 62—73%; Al2O3 22—33%; Fe2O3 0,7—2%; CaO 0,4—4%; MgO 1—2%; Na2O+K2O 1—2%; SO3 0—2%. Зола углей тугоплавкая — температура размягчения ее 1470—1500°;

В буреинских углях, в соответствии с правилом Хильта, степень углефикации со стратиграфической глубиной несколько увеличивается и соответственно повышается способность спекаться. Так, угли пластов чемчукинской свиты не спекаются; угли чегдомынской свиты и верхних горизонтов ургальской свиты слабо спекаются; угли средней части и в особенности нижней части ургальской свиты характеризуются лучшей спекаемостью. Такой же повышенной способностью спекаться отличаются угли талынджанской свиты. Способность спекаться сохраняется без изменения на всей изученной площади бассейна как восточной его части (Ургальская синклиналь), так и западной. В пределах Ургальского района улучшение спекаемости углей намечается в районе Солони. Характеристика качества углей отдельных пластов ургальской свиты Ургальского месторождения приведена в табл. 86.

Имеющиеся данные о качестве угля в отдельных пластах чемчукинской и ургальской свит не характерны, так как они относятся к разной степени выветрелым углям.

Исследованиями Л.С. Алексеева установлено, что роль пирокластического материала в образовании зольности, наряду с другими минеральными примесями в углях, не существенна.

Проведенные в 1950—1958 гг. Восточным углехимическим институтом (ВУХИН), Институтом обогащения и брикетирования угля (ВНИИобогащения), Институтом горючих ископаемых АН России (ИГИ) работы по обогащению углей различными методами позволили установить, что для буреинских углей в целях получения наибольшего эффекта при обогащении необходима специальная подготовка путем мелкого дробления (до 0—2 или 0—3 мм) товарного угля. Наиболее перспективными сейчас являются методы обогащения в тяжелых суспензиях с применением таких утяжелителей, как магнезит, барит и др. и центробежного обогащения в тяжелых жидкостях (самый эффективный) или химико-гравитационный метод; некоторый успех имели опыты обогащения угля в гидроциклонах, которое в ряде зарубежных стран уже применяется в промышленности.

ВУХИН при исследовании угольных проб четырех пластов Чегдомынского участка в 1949—1950 гг. применял сложную комбинированную схему, предусматривающую обогащение крупных классов (25—6 мм) в тяжелых суспензиях, средних классов (6—1 мм) отсадкой и мелочи (0—1 мм) флотацией. В лабораторных условиях по этой схеме были получены следующие результаты: при зольности исходного угля в среднем около 30% выход концентрата с зольностью 9,9—10,5% составил 32,8—41,2% (для различных пластов), причем полученный в дальнейшем кокс не отличался высокой прочностью (235— 237 кг).

Институтом горючих ископаемых АН России (ИГИ) в 1951—1952 гг. были проведены лабораторные и полупромышленные испытания методом центробежного обогащения и химико-гравитационным методом восьми угольных проб весом от 400 до 1000 кг шести основных угольных пластов, разрабатываемых или разведанных участков Ургальского района (Чемчуко и Солони). Результаты лабораторных испытаний приведены в табл. 87. Полупромышленные испытания химико-гравитационным методом приведены в табл. 88. Эти данные указывают на несколько худшие результаты обогащения углей в условиях полупромышленных испытаний по сравнению с лабораторными.

Опыты центробежного обогащения в полупромышленном масштабе, произведенные Институтом обогащения (Жидевская фабрика), в общем подтверждают результаты работ ИГИ. Результаты этих опытов для пластов участка Чегдомын (эксплуатационные штольни) приведены в табл. 89.

Принципиальная схема обогащения труднообогатимых буреинских. углей представляется следующей: обогащение крупных классов (до 6—8 мм) в тяжелых суспензиях в сепараторах; мелких классов при помощи центробежного обогащения или в гидроциклонах.

Впервые коксование углей в полупромышленном масштабе было проведено «Бурейстроем» и Восточным углехимическим институтом в 1937—1938 гг. непосредственно на Ургальском месторождении в небольшой опытной коксовой печи. Был получен металлургический кокс невысокой механической прочности (остаток на барабане 237 кг) и зольный. Для увеличения механической прочности кокса выявилась необходимость в отощающей присадке.

Вопросами коксования ургальских углей в 1941—1950 гг. занимался в основном ВУХИН, использовавший пробы пластов угля из действующих штолен Чегдомынского участка. Было проведено опытное и полузаводское коксование углей как отдельных пластов, так и шихты из углей нескольких пластов. При коксовании смеси из углей пластов Чалонык и Сивак (50%) и пласта Эльга (50%) с средней зольностью шихты 12,3%, температуре коксования 1020—1080° и при измельчении до 3 мм кокс получился с зольностью 17,7% и остатком на барабане 228—235 кг. При коксовании в 1951 г. в промышленных печах после промышленного обогащения смеси ургальских углей (90%) и анжерских отощенных углей (10%) полученный кокс имел зольность 19,8%, серы 0,35%, остаток на барабане Сундгрена 268,2 кг. Полученный кокс рекомендовался для выплавки чугуна.

В дальнейшем изучением спекаемости и коксуемости ургальских углей в лабораторных и полузаводских условиях занимался Институт горючих ископаемых АН России, используя пробы из горных выработок разрабатываемых и разведанных участков Чегдомын, Чемчуко и Солони. Опытное коксование показало, что лучшие показатели прочности кокса получены при коксовании смеси углей нескольких пластов, в особенности пластов Солонийского участка. Проводились опыты коксования шихты с положительными по прочности кокса результатами из обогащенных ургальских углей и углей Южно-Якутского бассейна (жирных и отощенных), а также ургальских углей с добавкой полукокса райчихинских бурых углей. На основании проведенных работ исследователи пришли к выводу, что из ургальских углей (85%) с присадкой до 15% отощенных углей или полукокса из бурого угля можно получить металлургический кокс удовлетворительного качества, в особенности при добавке 20—30% жирных углей Южно-Якутского бассейна. Установлена возможность получения из ургальских углей формованного металлургического топлива методом новой технологии коксования.

Несомненный интерес представляют проводившиеся в 1958—1959 гг. Научно-исследовательским институтом углеобогащения опытные работы по коксованию буреинских углей с добавлением в качестве отощающей присадки коксовой мелочи (10—15%) и с предварительной подготовкой угольной шихты путем ее уплотнения (трамбования), что позволило получить кокс удовлетворительной механической прочности.

В настоящее время наиболее эффективным методом коксования ургальских углей, который, видимо, может быть положен в основу промышленного коксования, является следующий: получение брикетов со связующим песком, добавка в качестве отощающей присадки полукокса из райчихинских бурых углей.

При опытной плавке чугуна, проведенной в течение семи суток в 1950 г. на буреинском коксе в Липецке доменная печь работала нормально.

Гидрогеологические условия. Буреинский бассейн в гидрогеологическом отношении изучен недостаточно. Наиболее освещенной следует считать восточную его часть, т. е. Ургальское месторождение. Наличие почти повсеместно распространенного слоя вечной мерзлоты, достигающего 30—45 м мощности, отчетливо разграничивает зоны с различными гидрогеологическими условиями и типами подземных вод. В условиях бассейна следует поэтому различать: надмерзлотные, подмерзлотные и подрусловые аллювиальные воды.

Надмерзлотные воды, развитые почти на всей площади бассейна, имеют водоупором слой вечной мерзлоты. Эти воды обусловили почти повсеместное развитие заболоченных пространств — марей. Режим и количество надмерзлотных вод находятся в прямой и непосредственной зависимости от количества и времени выпадения атмосферных осадков и характеризуются резко выраженным непостоянством.

Подмерзлотные воды выходят на поверхность на таликовых участках в виде источников. Они в большинстве случаев являются напорными, хорошо изучены на Ургальском месторождении. Напор вод по буровым скважинам достигал 40—50 м, с удельным дебитом 0,2—0,6 л/сек.

Фациальная изменчивость пород угленосной толщи и преобладание в ней мощных, обычно трещиноватых песчаников почти исключает возможность сохранения внутри угленосной толщи изолированных водоносных горизонтов.

Аллювиальные воды подрусловых отложений изучены крайне слабо; питаются они непосредственно из рек и в условиях резко континентального климата Бурей, приобретают существенное значение, сохраняясь в суровые зимы даже при видимом промерзании питающих их рек.

Самые значительные водные ресурсы в бассейне связаны с под-мерзлотными водами, которые наравне с непромерзающими водными артериями могут служить главным источником водоснабжения.

Горнотехнические условия эксплуатации. В Ургальском районе двумя штольнями суммарной мощности 1,15 млн. т, заложенными на правом крутом берегу р. Чегдомын, разрабатываются четыре пласта угля (Чалонык, Сивак, Янкан и Эльга) на протяжении 4—5 км при глубине по пласту 160—200 м. Притоки шахтных вод по действующим штольням составляют от 10 до 515 м3/час.

Детально разведанные участки на севере Средне-Ургальского месторождения (участок Большие Сатанки) и южнее его — участки Чемчуко и Солони — по запасам и высокой углеплотности пригодны для строительства 3—4 крупных шахт общей мощностью 3,0—3,5 млн. т годовой добычи при глубине вертикальных стволов 200—300 м; ограниченная часть запасов (не свыше 5—10%) может разрабатываться штольнями.

Угольные пласты залегают в устойчивых боковых породах — аргиллитах или песчаниках средней крепости. Наличие вечной мерзлоты, распространенной до глубины 30—45 м, благоприятствует вскрытию и разработке угольных пластов в легких горногеологических условиях на верхних горизонтах. По мере развития эксплуатации и глубины горных выработок режим будет несколько осложняться в связи с оттаиванием мерзлых грунтов. Предохранительные меры для избежания вредного влияния вечной мерзлоты должны быть приняты и при строительстве поверхностных сооружений.

Горные выработки действующих шахт на разрабатываемом горизонте (160—200 м) относятся к 1 категории по газу. Газоносность глубоких горизонтов не изучена.

Запасы углей. По общесоюзному подсчету 1956 г. общие геологические запасы бассейна составили 25 026 млн. т, в том числе действительных (категорий A+B+Q) 1080 млн. т, вероятных (категории С2) 9240 млн. т, возможных (категории С3) 14 706 млн т. По зонам глубин запасы распределяются следующим образом; до 300 м 6309 млн. т, от 300 до 600 м 7126 млн. т, от 600 до 1200 м 7591 млн. т, от 1200 до 1800 м 4000 млн т.

Подавляющее количество запасов приходится на газовые угли, из которых условно отнесено к группе спекающихся, пригодных для коксования, 9024 млн. т и к энергетическим 16013 млн т. Запасы тощих углей (Оланжинский район) составляют только 29 млн т.

На 1/I 1967 г. учтены запасы только по Ургальскому месторождению в границах освоенных, а также детально и предварительно разведанных участков до глубины 200 м в количестве 2257,6 млн. т (табл. 90). Подсчет этих запасов произведен с учетом новых кондиций, введенных в 1961 г. и предусматривающих нижнюю предельную мощность пласта 1,0 м вместо ранее принятой мощности 0,6 м.

По сравнению с подсчетом 1956 г. учтенные на 1/1 1967 г. балансовые запасы Ургальского месторождения резко сократились.

Прочие полезные ископаемые. Непосредственно в районах распространения угленосных отложений бассейна имеются неограниченные запасы основных строительных материалов: глины, песков, гравия, строительного камня и изверженных пород.

Несомненно, могут представляться интересными возможности выявления в окружающих угольный бассейн массивах изверженных пород рудных месторождений золота, молибдена, олова и др.

Интересны горячие минеральные воды типа эксплуатируемых кульдурских, известные в районе западных окраин Тырминского района. Следует отметить месторождения железных руд.