Анализ изменения мощности каменноугольных отложений Донецкого угленосного бассейна

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Анализ изменения мощности каменноугольных отложений Донецкого угленосного бассейна

05.04.2020

В настоящее время общепризнано значение исследования изменения мощностей осадочных толщ для решения многих проблем геотектоники, истории осадконакопления и метаморфизма. В этом плане мощности каменноугольных отложений Донецкого бассейна изучались многими исследователями.

Среди первых исследований в данной области следует упомянуть работы Н.С. Шатского, А.З. Широкова, Е.О. Погребицкого, В.З. Ершова. Закономерности изменения мощности донецкого карбона в региональном плане рассматривали также В.В. Белоусов, С.Е. Верболоз, А.Я. Дубинский, Н.В. Логвиненко, В.С. Попов и др. Анализом изменения мощности в ряде районов западной части Донбасса занимались Н.Ф. Балуховский, В.Е. Белоконь, М.Л. Левенштейн. Новые данные по северной части бассейна обобщены в работе В.С. Попова и В.В. Лагутиной.

В итоге многолетних исследований в настоящее время выявлены основные закономерности изменения мощности каменноугольных отложений Донбасса. Однако по некоторым вопросам еще не достигнуто единства взглядов. Наиболее принципиальные разногласия отмечаются по двум проблемам:

а) о характере изменения мощности на южных окраинах бассейна и, следовательно, о взаимоотношении Украинского кристаллического массива с палеозоем Донбасса;

б) о закономерных изменениях мощности осадков в увязке с главными и второстепенными тектоническими структурами, т. е. о роли конседиментационной фазы формирования дислокаций.

Отсутствие в прошлом достаточного количества фактических данных и несовершенное состояние дробной стратиграфии некоторых свит для ряда районов бассейна ограничивало возможности детальных исследований рамками продуктивных свит среднего карбона.

Новые данные, полученные в результате разведочных работ в ранее малоизученных районах бассейна и особенно на его окраинах, а также прогресс, достигнутый в области послойной корреляции разрезов, создали предпосылки для построения карт изопахит по всем свитам угленосной формации (рис. 72—86). В основу построений положены как опубликованные, так и многочисленные неопубликованные и первичные материалы, скорректированные нами в соответствии с разработанной и изложенной выше синонимикой. На карты вынесены фактические данные о мощности свит по опорным точкам, что дает представление о степени обоснованности построений по каждой свите.







Аналогичные по содержанию карты изопахит по свитам C23—C27 были ранее опубликованы В.З. Ершовым. Новые материалы в общем их подтверждают, корректируют в отдельных деталях и дополняют по периферии бассейна.

Детальные карты изопахит для свит нижнего карбона, нижней части башкирского яруса и верхнего карбона по всей территории бассейна публикуются впервые.

Рассмотрение карт изопахит показывает, что общий план изменения мощности отложений отдельных свит в течение всего нижнего, среднего и верхнего карбона был весьма сходен. В нижнепермских свитах (P1krt и P1nk) также не наблюдается коренной перестройки общих закономерностей, характерных для карбона. Карты изопахит подтверждают предположение А.З. Широкова о том, что мощности свит возрастают с запада на восток и от периферии к центру Донецкого прогиба.

Зона наиболее интенсивного прогибания, т. е. полоса относительного максимума мощности каменноугольных отложений, проходит несколько южнее Главной антиклинали и примерно совпадает с осевой частью Южной синклинали. К северу от этой линии изопахиты имеют почти широтное направление и следуют параллельно северному борту Донецкого прогиба. По фактическим данным, к северу от оси Южной синклинали мощности всех свит уменьшаются на 1—1,5% на 1 км от мощности свиты. Мощности на северном крыле Главной антиклинали несколько меньше, чем на южном. К югу от оси прогиба отчетливое уменьшение мощностей всех свит устанавливается в западной половине бассейна и составляет 1,5—2,5% на 1 км.








Таким образом, Донецкий прогиб представляет собой асимметричную структуру, южное крыло которой характеризуется градиентом мощности в 1,5 раза большим, чем северное. Асимметрия бассейна к востоку становится, по-видимому, более резкой. К востоку от Амвросиевского района южное крыло прогиба почти полностью уничтожено посторогенными денудационными процессами и недоступно для наблюдения.

Представляет интерес оценка мощности всего комплекса каменноугольных отложений Донецкого бассейна. Однако ни по одному району мы не располагаем данными о мощности всех трех отделов карбона. В табл. 10 приведены мощности всей толщи каменноугольных отложений, полученные в отдельных точках бассейна в результате суммирования фактических данных по свитам и данных интерпретации приведенных карт изопахит. Из таблицы видно, что изменения мощности карбона в бассейне имеют исключительно широкий диапазон. В пределах складчатого бассейна суммарная мощность всех отделов карбона изменяется от 18 км в районе г. Шахты до 5 км на западе (Кураховка, Петровское, Лисичанск); на платформенных склонах она продолжает уменьшаться, составляя на основных площадях 4—1,5 км; на крайней северной и юго-западной окраинах (Кантемировка, Петриковка) — не превышает 0,7—1 км.

Стабильностью плана изменения мощности каменноугольных отложений объясняется то, что в пределах значительной площади изопахиты всех свит почти совпадают по направлению. Изменения мощности во всех горизонтах, как это впервые подметил Н.С. Шатский, всегда происходят в определенном направлении, т. е. большей мощности одной свиты соответствует большая мощность выше- и нижележащих свит и наоборот.

В.З. Ершов на основе анализа мощностей свит угленосной толщи среднего карбона установил математические закономерности их изменения, известные под названием «правило пропорциональности», согласно которому отношение мощностей между двумя стратиграфически определенными толщами в разных точках бассейна равны между собой. Новые данные, полученные при изучении нижнего и верхнего карбона, подтвердили применимость правила пропорциональности для всей терригенной толщи донецкого карбона; более того, оно оказалось применимым также для нижних свит перми (P1krt и P1nk).

Правило пропорциональности дает возможность в каждой точке по известному отрезку толщи вычислить приближенно мощность недостающей части разреза, что позволяет, таким образом, реконструировать мощности всего комплекса верхнепалеозойскйх отложений на площади Донецкого бассейна.

Правило пропорционального изменения мощности свит для мощных толщ соблюдается настолько точно, что им можно пользоваться как одним из методов корреляции. Особенно строго соблюдается это правило при сравнении мощных толщ в различных районах центральной части Донецкого прогиба. На северной и юго-западной окраинах, переходных к областям платформенных склонов, наблюдаются отклонения от правила пропорциональности, что обусловлено, очевидно, различным темпом изменения мощности отдельных свит, хотя однонаправленность изменения мощности всех свит сохраняется (см. табл. 10).

Из наиболее важных отклонений от правила пропорционального изменения мощности свит следует отметить следующее. Суммарная мощность нижнего карбона в центральной части Донецкого прогиба заметно больше мощности среднего карбона. При переходе на платформенные склоны уменьшение мощности нижнего карбона, и особенно намюрского яруса, происходит быстрее, чем среднего, поэтому в конечном счете здесь соотношение мощностей отделов становится обратным.

Для правильного понимания закономерностей изменения мощности отложений карбона в Донецком бассейне важное значение имеет ответ на вопрос, существует ли определенная зависимость между мощностью отложений и их положением в современном структурном плане. По данному вопросу существуют диаметрально различные мнения.

Н.С. Шатский считал, что мощность карбона увеличивается в обособленных мульдах и впадинах и уменьшается на антиклиналях в связи с зарождением складчатости уже в процессе осадконакопления.

А.З. Широков пришел к противоположному выводу — об отсутствии зависимости изменения величины мощности от основных тектонических структур бассейна. Он считает, что складкообразовательные движения возникли лишь по окончании процесса седиментации каменноугольных осадков и не ранее верхнепермского времени.

Подавляющее большинство донецких геологов в данном вопросе придерживается точки зрения А.З. Широкова. Новые наблюдения все более и более подкрепляют представления, отрицающие конседиментационное формирование донецких складок, в том числе и стержневой структуры бассейна — Главной антиклинали.

Исходя из представлений о формировании Главной антиклинали в ходе осадконакопления, следовало бы ожидать увеличения мощности отложений по мере удаления от оси антиклинали. Однако фактически мощности толщ, замеренные на верхнем и нижнем горизонтах по каждой шахте (при разности расстояний от оси антиклинали порядка 500—700 м), оказались весьма близкими (отклонения не превышают погрешности определения мощности, составляя 2—3%), причем имеются в равной мере случаи как увеличения, так и уменьшения мощности по падению пластов; на северном крыле наблюдается даже тенденция к уменьшению мощности свит по падению.

Мы располагаем фактическими данными о мощности свит С31, C27, C26 и C25 в районе Щербиновки; C23 и C22 вблизи Горловки (осевая часть Главной антиклинали). Сопоставление этих данных с данными по смежным районам показывает, что мощности здесь тяготеют к региональному максимуму мощности соответствующих свит.

Таким образом, представления об уменьшении мощности карбона в приосевой части Главной антиклинали вследствие конседиментационных движений противоречат фактам.

Следует заметить, что при литологических исследованиях, произведенных Донбасской экспедицией ГИН России под руководством Ю.А. Жемчужникова и В.С. Яблокова, также получены данные, которые вряд ли подтверждают теорию формирования Главной антиклинали в ходе осадконакопления. На многочисленных палеогеографических картах область Главной антиклинали намечается как часть зоны относительно более интенсивного прогибания, в которую в условиях плоской прибрежной низменности преимущественно устремлялись аллювиальные потоки. Ни на одной из них эта область не играет роли барьера, который определял бы направление водных потоков или распределение фаций. Таким образом, анализ фаций продуктивной толщи среднего карбона также говорит об отсутствии конседиментационных складкообразовательных движений в зоне Главной антиклинали.

Высказанные выше соображения относятся не только к среднему, но и к верхнему карбону и к нижнепермским свитам — картамышской (медистых песчаников) и никитовской (известняково-доломитовой).

Некоторые исследователи, вопреки мнению большинства донецких геологов, допускают проявление в верхнекаменноугольную эпоху одной из основных тектонических фаз, которая якобы создала Донецкое складчатое сооружение. Другие предполагают, что в верхнем карбоне проявились орогенические движения в зачаточной форме.

Между тем, весь фактический материал, накопленный в прошлом, и в особенности данные детальных геологосъемочных работ последних лет, в корне противоречит таким представлениям и свидетельствует об отсутствии признаков конседиментационного формирования в верхнем карбоне и в начале перми даже крупнейшей структуры региона — Главной антиклинали.

В результате проведенной послойной корреляции разрезов верхнекаменноугольных отложений установлено, что принципиальная схема стратиграфического разреза этих отложений, т. е. набор фаций и порядок их чередования, выдерживается на всей площади Донбасса. При этом в различных частях пликативных и дизъюнктивных структур не наблюдается существенных фациальных изменений ни в разрезах толщ, ни в облике отдельных маркирующих горизонтов, которые связывались бы с современным структурным планом.

Все эти факты могут быть объяснены только единством седиментационного бассейна, т. е. отсутствием фациального барьера, который разделял бы Бахмутскую и Кальмиус-Торецкую котловины в период накопления осадков карбона и нижних свит перми.

Совокупность приведенных здесь данных приводит к выводу о том, что область Главной антиклинали вплоть до нижнепермской соленосной формации находилась в зоне интенсивного, близкого к относительному максимуму прогибания, постоянно компенсируемого седиментацией. Формирование Главной антиклинали как структуры началось лишь после накопления никитовской свиты и вероятнее всего, даже после соленосной формации нижней перми.

Если все наблюдения доказывают отсутствие конседиментационных движений в области крупнейшей структуры бассейна, то, по-видимому, это положение справедливо также для других структур, что подтверждается анализом фактических данных по многим структурам в разных частях бассейна.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: