Нижний карбон Донецкого угленосного бассейна

Свита C11 (А). Стратотипом свиты C11 является карбонатная толща турнейского и нижневизейского возраста, обнаженная на юге Донбасса в бассейне р. Кальмиуса. Эта толща разрабатывается карьерами (главным образом для нужд металлургии) и весьма детально изучена (рис. 44).

А.П. Ротай выделил в ней 10 зон: 4 в турнейеком ярусе и 6 в визейском. Эти зоны достаточно отчетливо выделяются нe только по палеонтологическим, но и по литологическим особенностям, причем в практике освоения месторождений некоторые зоны удалось расчленить на подзоны. Так, например, хорошо прослеживается подзона C1tb1, отличающаяся от вышележащих чистых известняков резко повышенной магнезиальностью.

Максимальная мощность свиты C11 (500 м) фиксируется в районе Еленовских и Новотроицких карьеров. В восточном направлении мощность ее уменьшается до 350 м (Каракубские карьеры); на этом основании некоторые исследователи высказали предположение о выклинивании ее к востоку от р. Кальмиуса. Однако новые данные, полученные при бурении разведочных скважин в районе г. Амвросиевки и еще далее к востоку, в Ростовской области (близ с. Политотдельное), показали, что мощная толща карбонатных отложений свиты C11 прослеживается далеко на восток и не обнаруживает признаков выклинивания или фациального замещения. К западу от Новотроицких карьеров происходит также довольно быстрое уменьшение мощности карбонатной толщи: на pp. Волчьей и Соленой ее суммарная мощность составляет уже только 150 м, далее к северо-западу на р. Самаре она не превышает 90 м, а в районе Ново-Московска — Петриковки карбонатная толща постепенно выклинивается.

Некоторые исследователи считают, что карбонатная толща в западном направлении замещается терригенными фациями. Однако прослеживание маркирующих горизонтов в самой свите C11 и в вышележащей свите C12 показало, что в западном направлении выклиниваются в первую очередь нижние зоны турнейского яруса, слои, залегающие на границе турне и визе, и нижняя часть зоны С1vf, а далее к западу вся толща, отвечающая свите C11. В Петриковском районе нижние горизонты свиты C12 залегают непосредственно на докембрийском основании. Уменьшение мощности свиты и ее выклинивание в западных районах бассейна связано с положением последних на склонах Украинского кристаллического массива. Отложения свиты C11 в центральной части Донецкого прогиба залегают на глубинах, недоступных в настоящее время для изучения. Можно предположить, что мощность этих осадков в приосевой части прогиба, по-видимому, будет максимальной; вопрос о литологическом составе их остается открытым.

На северной окраине Донецкого бассейна, собственно на склоне Воронежского кристаллического массива, отложения, синхронные свите С11, вскрыты лишь единичными скважинами. Они сложены преимущественно тоже карбонатными осадками, однако некоторые зоны замещаются по площади герригенными осадками, в частности в крайних северных точках (ст. Обоянь, Кантемировка), нижняя часть визейского яруса, отвечающая бобриковскому горизонту Подмосковного бассейна, представлена терригенными осадками. Изменение литологического состава турнейских отложений в бассейне иллюстрируется рис. 45.

Свита C12(B). Нижняя граница этой свиты проводится по кровле известняков зоны C1vf; верхняя — по известняку C1. Свита C12 в отличие от всей нижележащей толщи карбонатных осадков характеризуется многофациальным комплексом, в котором типично морские осадки многократно чередуются с прибрежно-морскими и прибрежно-континентальными (см. рис. 44).

Переход от карбонатной формации к угленосной происходит довольно резко. На юге Донбасса непосредственно над мощной толщей известняков C1 f прослеживается первый прослой угля со стигмариевой почвой. Характер перехода свидетельствует о существенной смене геотектонического режима и сопряженных с ним обстановок осадконакопления. Накопление осадков карбонатной толщи происходило в условиях незначительных погружений, близких по темпу к платформенным; при накоплении же терригенной толщи скорости предположительно были в десятки раз больше.

В литологическом составе свиты C12 резко преобладают тонкообломочные породы — аргиллиты и алевролиты; подчиненную роль играют мелкозернистые песчаники и в ничтожном количестве встречаются грубообломочные породы (не более 1%). В свите отмечено до 12 прослоев углей, суммарная мощность которых не превышает 0,8% от общей мощности свиты. Спорадически приближаются к рабочей мощности один-два пласта в верхней части свиты.

Свита включает от 7 до 14 слоев известняков, мощность которых редко превышает 1 м. В общем разрезе они составляют 1,5—2%. Как и во всей терригенной толще карбона Донецкого бассейна, известняки в силу их фациальных особенностей являются основными маркирующими горизонтами разреза, главные из которых: известняк B4 — детритусовый с обилием Saccamitia; сближенные известняки B6 и B7 — водорослевые с Calcifolium, с богатым комплексом фораминифер; известняк B9 с мощной толщей морских сланцев в кровле и В10 с Gigantoproductus latissitnus Sow. и водорослями Calcifolium. Отмеченные здесь маркирующие горизонты известняков можно непрерывно проследить от разреза р. Кальмиуса до с. Петриковки, т. е. на простирании около 300 км. На столь значительном простирании происходит естественно выклинивание некоторых промежуточных известняков, меняется частично состав отдельных небольших интервалов, уменьшается мощность свиты с 520 м на р. Кальмиус до 300 м в районе Павлограда и до 100 м в Петриковском районе. Однако при этом сохраняются не только основные маркирующие горизонты, но также особенности ритмического строения свиты в целом.

Нижняя часть свиты до известняка B4 весьма изменчива по составу и строению. В районе с. Владимировки, на р. Соленой и в ряде других пунктов западнее почти в самом основании этой толщи появляются довольно мощные (до 30 м) песчаники, в нижней части грубозернистые, с галькой кварца, углей, сланцев. В основании этих песчаников отмечается внутриформационный размыв, вследствие которого известняк B2 и известняки группы B1 в ряде разрезов отсутствуют.

Средняя, основная по мощности часть свиты, от известняка B4 до известняка B11, характеризуется резким преобладанием известняков с богатой фауной; здесь почти нет песчаников, распространение болотных осадков спорадично — все это свидетельствует о морской обстановке осадконакопления.

Верхняя часть свиты, от известняка B11 до известняка C1, преимущественно алевролитовая; в ней появляется значительное количество сближенных угольных прослоев, из которых отдельные иногда достигают рабочей мощности, следовательно, происходит заметное ослабление влияния открытого моря.

По характеру осадков свита C12 регрессивна — они знаменует переход от обстановки открытого моря, отвечающей накоплению карбонатной формации, к лагунно-болотной обстановке угленосной свиты.

Приведенная характеристика свиты C12 справедлива только для Западного и Южного Донбасса. Восточнее р. Кальмиуса, в разрезах скважин, расположенных южнее Амвросиевки и в Миусском районе, вся свита C12 представлена однообразной толщей глинистых сланцев с 1—2 пластами известняка; в этой толще сланцев ни растительных, ни фаунистических остатков не обнаружено.

В центральной части бассейна данных о свите C12 совершенно нет. На севере бассейна одновозрастные с ней средневизейские отложения представлены преимущественно карбонатными фациями.

Свита C13 (С) — угленосная или самарская. Разрез свиты характеризуется очень мелкой цикличностью при широком развитии болотных осадков, которые выражаются в виде множества сближенных угольных прослоев и пластов общим числом до 60—70. Именно к этой свите приурочены почти все пласты углей (до 26), достигающие рабочей мощности в нижнем карбоне Донбасса (рис. 46).

Породы свиты представлены главным образом различными алевролитами; песчаники и чистые аргиллиты имеют меньшее развитие, а известняки встречаются только в. виде единичных тонких пластов, загрязненных терригенной примесью. В основании свиты залегает известняк C1, который благодаря богатому комплексу микрофауны и некоторым литологическим признакам легко опознается при разведках и прослеживается по простиранию почти на 300 км.

Основные рабочие пласты заключены в нижней части свиты между известняком C1 и углем с61 и в средней части — между углем с9 и известняком C5. В небольшом интервале с пониженной угленосностью, разделяющим эти толщи, залегают важные маркирующие горизонты: аргиллиты с Camarothoechia в кровле угля с61; сближенные глинистые известняки C3 и C4 — (в последнем часто встречаются скопления продуктид), аргиллиты с Marginifera в кровле углей с7 и с81. В интервалах, насыщенных углями, отсутствуют известняки и палеонтологически охарактеризованные горизонты вообще.

В верхней части свиты характер осадков коренным образом изменяется. Рубежом, является известняк C5, который прослеживается на всей площади распространения свиты. Известняк C5 сопровождается в кровле относительно мощной (30—50 м) морской сланцевой толщей, выше которой вплоть до известняка D1 залегают изменчивые по составу осадки с весьма неустойчивыми угольными прослоями.

Распределение угленосности в свите по площади неравномерно. Наиболее благоприятной для углеобразования являлась прибрежноконтинентальная зона, совпадающая с наиболее южными участками современного распространения свиты: восточная часть Ново-Московского района, Павлоградский район, Владимировский район в Южном Донбассе.

На площади, расположенной к северо-востоку от этой зоны, в направлении от борта к центральной части Донецкого прогиба угленосность быстро уменьшается вследствие утонения пластов и их выклинивания. Это явление особенно ярко выражено в районе р. Кальмиуса, где в свите C13 нет ни одного рабочего пласта и сохраняются лишь многочисленные стигмариевые слои и единичные угольные прослои. К востоку от р. Кальмиуса в Амвросиевском районе, расположенном еще дальше от борта прогиба, свита C13 сложена однообразными аргиллитами без органических остатков.

Мощность свиты C13 вдоль южного борта Донецкого прогиба меняется от 80 м в Петриковском до 500—600 м в Петропавловском районах и до 800 м на р. Кальмиусе.

В центральной части бассейна свита C13 нигде не вскрыта, однако изучение ее состава в прибортовых частях прогиба позволяет предполагать, что в центральной части она представлена аргиллитовой толщей, аналогичной толще Амвросиевского района. На северной окраине бассейна отложения, одновозрастные со свитой C13, представлены главным образом карбонатными породами. Изменение литологического состава свиты на площади бассейна иллюстрируется на рис. 47.

Свита C14(D). Объем свиты C14 по принятой в настоящей работе унифицированной схеме расчленения нижнего карбона несколько больше, чем по прежней схеме Геолкома. Нижняя граница ее проводится по известняку D1 («петропавловскому»), а не по вышележащему «бешевскому», который служил границей свит C13 и C14 по схеме Геолкома. «Бешевский» известняк в унифицированной схеме обозначается индексом D15. В кальмиусском разрезе он залегает на 300 м выше известняка D1 «петропавловского».

Известняк D1 («петропавловский») в западных районах бассейна имеет большую мощность (5—12 м) и богатый комплекс фауны, особенно продуктид, которые встречаются здесь в виде банок. К востоку известняк прослеживается до р. Кальмиуса, где он обозначается индексом C21, по А.П. Ротаю, или C60, по схеме треста «Артемгеология».

Свита C14 по своим литологическим особенностям резко отличается от нижележащей свиты C13 преобладанием в ее составе типично морских осадков — аргиллитов и известняков (рис. 48). Состав и мощность ее по южному борту Донецкого прогиба подвержены исключительно большим колебаниям. Поэтому сначала рассмотрим разрез этой свиты в районе р. Кальмиуса, где он наиболее полно представлен, а затем проследим, как он изменяется в западном и восточном направлениях.

В кальмиусском разрезе мощность свиты достигает 920 м; количество слоев известняков 45. Здесь в разрезе свиты выделяются две части: нижняя — до известняка D3 (зоны C1na и C1nb) — крупноцикличная с известняками, разделенными мощными терригенными толщами, и верхняя — мелкоцикличная с обилием сближенных известняков.

Известняки нижней части свиты являются выдержанными маркирующими горизонтами, особенно известняк D1, группа известняков D12 с водорослями Calcifolium, которые встречаются еще только в свите G12, и известняки D15 и D2. Непосредственно в кровле известняков прослеживаются мощные сланцевые толщи. В нижней части разреза свиты встречаются также песчаники, иногда грубозернистые, мощность которых быстро изменяется по простиранию и местами достигает 30 м.

Верхняя часть свиты отличается большим разнообразием известняков, особенно характерны коралловые известняки D3, D4, D5 и многочисленные оолитовые известняки группы D51—D512 и D71—D77. В этой части разреза на р. Кальмиусе спорадически появляются линзы крупнозернистых песчаников и гравелитов.

В западном направлении от р. Кальмиуса мощность свиты быстро уменьшается и в районе с. Владимировки, всего в 25 км от р. Кальмиуса, она составляет 315 м вместо 920 м. В Петропавловском районе мощность свиты 290 м. Столь резкие изменения обусловлены не только наблюдаемым во всех свитах уменьшением мощности отложений по мере приближения к борту прогиба, но также отчетливо выраженными внутриформационными перерывами. В районе с. Владимировки выпадает из разреза почти вся толща между известняками D2 и E1 с характерными группами коралловых и оолитовых известняков. Последние вновь появляются на р. Соленой и затем снова исчезают на р. Самаре. Еще далее к западу глубина размыва продолжает увеличиваться: в Петропавловском районе еще сохраняются низы свиты C14, а в Ново-Московском и Петриковском размывом уничтожена и значительная часть нижележащей свиты C13. Быстрое увеличение амплитуды перерыва отмечается в юго-западном направлении, т. е. вкрест к борту Донецкого прогиба.

К востоку от р. Кальмиуса свита C14, по данным скважин, пробуренных в последнее время в районе ст. Кутейниково и г. Амвросиевки, сохраняет основные характерные черты, присущие ей в кальмиусском разрезе; мощность ее в целом несколько увеличивается. В отличие от нижележащих свит C12 и C13 и вышележащей свиты C15, которые характеризуются тем, что к востоку от р. Кальмиуса они переходят в однообразные сланцевые толщи, а известняки выклиниваются, в свите C14 здесь происходит даже некоторое увеличение роли известняков. Особенно яркими горизонтами являются коралловые известняки D3, D4 и D5 и многочисленные оолитовые известняки верхней части свиты; мощность некоторых известняков достигает 10—15 м.

На склоне Воронежского кристаллического массива нижненамюрские отложения, синхронные с отложениями свиты C14, представлены почти сплошной толщей белых известняков, среди которых также развиты оолитовые и коралловые известняки; мощность свиты здесь порядка 180 м.

В центральной части бассейна свита C14 не вскрыта. He исключена возможность, что здесь эта толща по составу не отличается от разрезов на р. Кальмиусе и в районе г. Амвросиевки.

Итак, разрез свиты C14 характеризуется четкой дифференциацией фаций в пределах Донецкого прогиба. В юго-западной прибортовой части имели место положительные движения, приведшие к значительному перерыву и размыву ранее накопившихся осадков. Изменение литологического состава свиты на площади бассейна иллюстрируется рис. 49.

Свита C15 (E). Все описанные выше свиты нижнего карбона доступны для изучения только в пределах узкой полосы, примыкающей к Украинскому кристаллическому массиву, и отчасти на южном склоне Воронежской антеклизы. Отложения свиты C15 известны на этих площадях, а также обнажены и вскрыты скважинами в центральной части бассейна (Нагольный кряж, Южная антиклиналь).

В разрезах юго-западной окраины бассейна свита C15 представлена аргиллитами, алевролитами, мелко- и среднезернистыми песчаниками. В свите содержится до 24 известняков, среди которых преобладают водорослевые (донецелловые). В Южном Донбассе в свите встречается до 13 прослоев углей, из которых два спорадически приобретают рабочую мощность, В Амвросиевском районе количество угольных горизонтов (слоев) уменьшается до 3—4, причем здесь они имеют характер довольно мощных линз весьма грязного угля (рис. 50).

Из маркирующих горизонтов следует упомянуть известняки E1, E3 и E6. В Амвросиевском районе в средней части свиты развиты характерные слои кварцитовидных песчаников (саурмогильские песчаники, песчаники горы Круглой и др.). Выдержанным горизонтом в верхней части свиты в кальмиусском разрезе, а также в Центральном и Амвросиевском районах является мощный грубозернистый песчаник с прослоями гравелита E84SE85 («меффертовский» песчаник).

Верхней границей свиты служит группа сближенных известняков E91, F1 и F10 («мандрыкинские»). Мощность свиты в Амвросиевском районе 1100 м; к юго-западу, т. е. по мере приближения к кристаллическому массиву, мощность уменьшается до 520 м на р. Кальмиусе и до 225 м в районе с. Владимировки. Еще меньшие мощности свита имеет в западных районах — в Петропавловском 150 м, а в Петриковском она выклинивается. Уменьшение мощности свиты к западу от с. Петропавловки происходит не только за счет уменьшения мощности отдельных стратиграфических интервалов, но также за счет выпадения из разреза нижних горизонтов свиты.

В восточной части Амвросиевского района в нижней половине свиты C15 наблюдается выклинивание известняков и уменьшение мощности песчаников. Здесь большая часть свиты представлена однообразной глинистой толщей. Такой же однообразной глинистой толщей представлена она в Миусском районе и в Нагольском кряже. Данных о полной мощности свиты здесь нет. Вскрытая часть толщи в с. Дьяково составляет 1080 м.

На склоне Воронежского массива свита C15 представлена преимущественно карбонатными осадками небольшой мощности (по скв. в с. Тарасовка 65 м). В южной части Старобельско-Миллеровской моноклинали происходит резкий переход в терригенные фации (Луганская опорная скв., мощность 220 м).