Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Увеличение степени метаморфизма параллельно увеличению мощности отложений

05.04.2020

Эта закономерность впервые была подмечена Е.О. Погребицким; в дальнейшем это положение развивалось в работах Н.К. Фукса, А.З. Широкова, В.З. Ершова, Е.И. Зайцевой, М.Л. Левенштейна, М.М. Лифшиц и др.

Для выявления связей между степенью метаморфизма углей и мощностью отложений лучше всего рассматривать изменение степени метаморфизма на площади бассейна в отдельных пластах, так как: в этом случае исключается влияние стратиграфического фактора.

Известно, что в Донецком бассейне во всех пластах можно наблюдать закономерную смену марок углей от близких к бурым до антрацитов; увеличение степени метаморфизма углей происходит с запад-северо-запада на восток-юго-восток и от периферии бассейна к его центральной части.

Границы зон метаморфизма во всех пластах имеют сходную общую конфигурацию — в целом они образуют концентрические дугообразные кривые выпуклые к северо-западу и открытые на юго-восток. Линии равных стадий метаморфизма в пластах (и, в частности, границы марок) в северной части бассейна вытягиваются в запад-северо-западном направлении, следуя генеральному простиранию северного борта Донецкого прогиба. В северо-западном направлении, по мере сужения прогиба, границы марок последовательно приближаются к приосевой части прогиба и, огибая область более метаморфизованных углей, меняют направление почти на обратное — юго-восточное, отвечающее конфигурации юго-западного борта Донецкого прогиба.

Зоны низких и средних стадий метаморфизма (от БД до Т) на южном крыле Донецкого прогиба прослежены только в его западной половине до Южно-Донбасского и Донецко-Макеевского районов включительно. Далее к востоку эти зоны, по-видимому, располагались в толще осадков, перекрывавших восточное погружение Приазовского кристаллического массива, и уничтожены денудационными процессами в течение длительного периода от перми до верхнего мела.

Увеличение степени метаморфизма в пластах вдоль длинной оси бассейна с северо-запада на юго-восток, а в северной половине Донбасса с севера на юг никогда не вызывало сомнений у исследователей: слишком уж очевидна последовательная смена марок от Д на Петровском куполе до антрацитов Шахтинского района или в меридиональном направлении от газовых углей Луганского района до антрацитов Боковского.

Вопрос о направлении изменения метаморфизма к югу от осевой линии Донецкого прогиба долго не получал однозначного решения: одни допускали дальнейшее увеличение степени метаморфизма к югу, другие предполагали его стабилизацию, а третьи — уменьшение в этом направлении.

Работами последнего времени доказано, что по мере приближения к юго-западному борту Донецкого прогиба степень метаморфизма в пластах углей уменьшается. Наиболее отчетливо это устанавливается в западной части бассейна. В Донецко-Макеевском районе прослежены переходы по многочисленным пластам углей среднего карбона от длиннопламенных на юго-западе (Трудовские шахты) через всю гамму спекающихся углей до тощих на северо-востоке района (Харцызск, Ясиновка).

В нижнем карбоне Южного и Западного Донбасса работами последних лет было выявлено существенное увеличение степени метаморфизма углей в северо-восточном направлении. Наличие в одноименных пластах газовых углей в районе Владимировки и тощих северо-восточнее на р. Кальмиус (Старо-Бешево), переходы верхневизейских пластов от газовых на Петропавловских участках на р. Самаре до марок К и ОС к северо-востоку от них в районе Доброполья свидетельствуют о том, что степень метаморфизма в пластах увеличивается к северо-востоку, т. е. от периферии бассейна к его центральной части.

Следует подчеркнуть, что приведенные здесь закономерности являются справедливыми лишь при прослеживании изменения степени метаморфизма в каждом отдельном пласте. На карте распространения групп метаморфизма, на поверхности карбона региональные изменения степени метаморфизма в отдельном пласте не находят прямого отражения, так как они здесь затушеваны изменениями в стратиграфическом разрезе. В частности, в юго-западной части Донбасса при господствующем падении пород на северо-восток в направлении с северо-востока на юго-запад сталкиваются два фактора, действующие в противоположных направлениях: с одной стороны, последовательный переход от верхних пластов в стратиграфическом разрезе к нижним, который должен привести к увеличению степени метаморфизма, и, с другой — приближение к прибортовой части Донецкого прогиба, что приводит к уменьшению степени метаморфизма в каждом пласте. Оба фактора почти компенсируют друг друга (несколько преобладает влияние стратиграфического положения пласта), поэтому на карте при сопоставлении разных пластов отмечается незначительное увеличение степени метаморфизма углей в южном направлении вопреки четкому уменьшению степени метаморфизма в каждом отдельном пласте в этом же направлении. По-видимому, этим можно объяснить неточность представлений ряда исследователей об изменении степени метаморфизма в юго-западной части Донбасса.

Установить направление уменьшения степени метаморфизма в юго-восточной части бассейна значительно сложнее, поскольку здесь не сохранилась периферическая зона угленосных отложений, в которой предположительно содержались угли низкой и средней стадий метаморфизма. Направление изменений метаморфизма может быть здесь выявлено лишь путем сравнения степени метаморфизма различных антрацитов. Работами ДонУГИ было доказано, что по комплексу показателей в одноименных пластах антрациты в Должанско-Ровенецком районе несколько более метаморфизованы, чем в Шахтинско-Несветаевском, расположенном юго-восточнее первого. В табл. 43 приведены некоторые средние показатели по антрацитам этих районов.
Увеличение степени метаморфизма параллельно увеличению мощности отложений

Описанная региональная картина изменения степени метаморфизма углей в пластах принципиально повторяется во всех горизонтах угленосной толщи. Сравнивая последовательно пласты от нижележащих к вышележащим, можно отметить закономерное смещение одноименных зон метахморфизма в плане к юго-востоку и от периферии к центральной части прогиба, обусловленное влиянием стратиграфического фактора (рис. 124).

Ширина зон распространения отдельных марок колеблется в пределах следующих значений (в км): марки Д 15—25, Г 12—20, Ж 4—8, К 3—6, ОС 3—6, T 10—15, ПА 10—15. Таким образом, в плане так же, как и в стратиграфическом разрезе, скорость изменения показателей степени метаморфизма имеет максимальное значение в области углей марок Ж, К, ОС, причем это не сопровождается увеличением темпа изменения мощности осадков. Весьма заметно более медленное изменение показателей метаморфизма в области мало- и высокометаморфизованных углей.

Региональное увеличение степени метаморфизма с северо-запада на юго-восток и от периферии бассейна к его центральным районам согласуется с изменением мощности каменноугольных отложений: областям минимальных значений мощностей свит на северной и западной окраинах бассейна соответствуют минимальные значения степени метаморфизма углей, а районам с наибольшими мощностями отложений — максимальные, т. е. возрастание степени метаморфизма углей в пластах происходит в одном направлении с нарастанием мощности свит. Направления изопахит и линий равного метаморфизма в пластах, как правило, оказываются довольно близкими (отклонения будут рассмотрены ниже), что не может не отражать тесной генетической связи между мощностью осадков и степенью метаморфизма углей.

В общем виде закономерность параллельного увеличения мощности осадков и степени метаморфизма углей, так же как и закономерность увеличения степени метаморфизма от верхних пластов к нижним в стратиграфическом разрезе, получили широкое признание. Эти закономерности были положены в основу построений геолого-углехимической карты Донецкого бассейна.

Геолого-углехимическая карта позволяет прогнозировать степень метаморфизма и, следовательно, основные свойства угольных пластов на новых площадях даже в тех случаях, когда они еще не изучены и даже не вскрыты разведочными выработками, т. е. дает достаточно точную перспективную оценку ресурсов и указывает рациональное направление разведочных работ.

В 1949—1951 гг. по основным пластам среднего карбона всех важнейших геологических районов были построены гипсометрические карты, на которых дано прогнозное изображение распространения марочного состава угольных пластов.

В дальнейшем принципы и построения геолого-углехимической карты были распространены также на нижнекаменноугольные отложения Южного Донбасса.

Геолого-углехимические исследования, впервые в практике угольной геологии выполненные в столь широком масштабе и с такой детальностью для крупного бассейна, решили ряд практических задач и в то же время явились серьезной проверкой теоретических принципов построений углехимической карты. Геолого-углехимическая карта в границах отдельных районов и площадей, где пласты залегают на небольшой глубине, правильно отражает действительность. Однако при попытке увязать ее в целом по всему бассейну и распространить на площади глубокого залегания пластов был обнаружен ряд противоречий.

Выяснилось, что теоретические принципы, положенные в основу геолого-углехимической карты, справедливы только в строго определенных пределах; связь между мощностью отложений и степенью метаморфизма не является математической.

Так, например, по линии равной мощности свит в Алмазно-Марьевском и Донецко-Макеевском районах угольные пласты имеют практически равную степень метаморфизма, а в Центральном районе, расположенном между ними, по той же изопахите угли оказываются менее метаморфизованными примерно на одну марку. Даже в узких пределах только одного Центрального района были выявлены аномальные соотношения между мощностью осадков и степенью метаморфизма. В восточной его части угли на северном крыле Главной антиклинали почти на марку более метаморфизованы, чем на южном крыле, хотя мощности всех свит среднего и верхнего карбона на южном крыле несколько больше, чем на северном. При этом вдоль каждого в отдельности крыла Главной антиклинали соблюдается закономерное увеличение степени метаморфизма параллельно увеличению мощности осадков.

Поэтому единой совмещенной системы линий равных мощностей и равного метаморфизма для бассейна не могло быть создано. Отсюда следует также невозможность построения на изложенной теоретической основе общего, единого для всего бассейна условного стратиграфического разреза, который отражал бы зависимость степени метаморфизма пластов от мощности отложений. Практический выход из положения был найден путем выполнения индивидуальных построений для каждого района в отдельности, а для Центрального района, в частности, условный разрез был построен раздельно для северного и южного крыльев антиклинали.

Геолого-углехимическая карта, широко используемая для прогноза качества перспективных ресурсов, систематизировала и обобщила множество фактических данных в смежных взаимосвязанных областях геологии, углехимии и углепетрографии.

Анализ материалов геолого-углехимической карты позволил подметить, что ширина зон распространения одноименных групп метаморфизма в пластах уменьшается в стратиграфическом порядке от верхних пластов к нижним. Таким образом, смена марок в пласте в стратиграфически более низких горизонтах происходит быстрее (по площади), чем в более высоких.

Наиболее удобно и практически важно рассмотреть это явление на примере зоны коксующихся углей марок Ж, К и ОС. В табл. 44 приводятся данные о суммарной ширине зоны распространения углей марок Ж, К и ОС по пластам в Алмазном и Донецко-Макеевском районах. В качестве исходных данных для составления таблицы использованы: по Алмазному району графические материалы геолого-углехимической карты Донецкого бассейна; по Донецко-Макеевскому — данные треста «Артемгеология».

Таким образом, из приведенных данных видно, что ширина зоны развития углей Ж, К и ОС в пластах свиты C23 в 1,5 раза меньше, чем в пластах свиты C27. Сокращение ширины зон метаморфизма от верхних пластов к нижним, вероятно, объясняется тем, что центральная часть бассейна в течение всего карбона и нижней перми прогибалась более интенсивно, чем прибортовые части, вследствие чего к началу инверсии, т. е. к моменту максимального погружения пластов, нижние стратиграфические горизонты имели больший наклон от периферии бассейна к центру, чем вышележащие пласты.

Поскольку поверхности равного метаморфизма в угленосной толще в это время имели, по-видимому, практически горизонтальное положение, угол между ними и поверхностями напластования увеличивается от верхних пластов к нижним. Для среднекаменноугольных пластов этот угол изменяется от 3 до 8°. При равной мощности зоны определенной стадии метаморфизма (zг) ширина полосы ее распространения в каждом пласте (l) прямо пропорциональна косекансу угла между плоскостями напластования и изометаморфизма (рис. 125):

l = z * cosec ф.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: