Геологическое описание Донецко-Макеевского угленосного района

В геологическом строении Донецко-Макеевского района принимают участие отложения среднего и верхнего карбона, почти повсеместно перекрытые четвертичными и отчасти палеогеновыми отложениями. В крайней западной части района на размытой поверхности карбона залегают породы юрского и мелового возраста (рис. 175).

Нижнекаменноугольные отложения распространены за пределами Донецко-Макеевского района и их выходы окаймляют район по его южной окраине.

Среднекаменноугольные отложения, залегающие согласно на породах нижнего карбона, имеют следующие характерные особенности (рис. 176):

а) литологический состав отложений преимущественно алевролито-аргиллитовый (64—79%) с подчиненным значением песчаников (19—34%), известняков (0,6—3,0%) и углей (0,25—2,2%);

б) залегание свит согласное, без перерывов, имеются внутрифор-мационные размывы;

в) отмечается зависимость степени промышленной угленосности отдельных свит (кроме свиты C24) от относительного содержания песчаников: в основных угленосных свитах C23, C25 и C26 песчаники составляют 32—34%, в менее угленосных свитах — C21, C22 и C27 — 19—20% (табл. 173);

г) мощности свит последовательно и закономерно увеличиваются в направлении с юго-запада, где суммарная мощность свит составляет 1800—1900 м, на северо-восток, где она равна 3400—3450 м.

Свита C21 (мандрыкинская) наиболее полно представлена по р. Кальмиус и ее левому притоку р. Грузской в южной части района. Основными маркирующими горизонтами являются известняки F1, F11, F12, F13, F2, F21 и F22, из которых выделяются известняк F1 («мандрыкинский») как наиболее мощный (от 3—5 до 10 м) и известняк F2 с характерной микрофауной: Pseudostaffella antiqua Dutk, Ozawainella umbonata Brazhn. et Pot. и включениями черных кремней. Известняк F2 сопровождается тонким, но выдержанным спутником, находящимся в нескольких метрах выше основной пачки. Угленосность свиты характеризуется наличием 7—8 неустойчивых прослоев углей, из которых пласт f06 (f1) местами достигает рабочей мощности. Мощность свиты изменяется от 210 м в крайней западной части района до 360 м на востоке и составляет в среднем 285 м.

Свита C22 (моспинская) прослеживается на юге и юго-востоке района вблизи Моспинской группы шахт. В свите насчитывается семь маркирующих известняков G1, G11, G13, G14, G2, G3 и G4 — все, кроме G1, детритусовые. К четким маркирующим горизонтам относятся также: а) мощная толща морских сланцев над сближенными известняками G1 и G11; б) толща морских сланцев с конкрециями над угольным прослоем g1; в) сближенные угольные пласты g13, g14, g15 и известняк G3; г) мощный песчаник в почве угольного пласта g2 в комплексе с толщей глинистых сланцев в его кровле. В свите содержится 10 пластов и прослоев углей, из которых основным рабочим является пласт g2 — «Моспинский» («Кальмиусский IV»). Мощность свиты возрастает от 270 м на западе до 550 м на востоке и составляет в среднем около 450 м.

Свита C23 (смоляниновская) — это одна из основных угленосных свит, с ней связано начало промышленного освоения района. Свита хорошо изучена по широкому фронту горных работ и по большому числу разведочных скважин. Выходы ее отложений окаймляют Ряснянскую синклиналь и западное замыкание Зуевской антиклинали по восточной окраине района.

Для свиты характерно отсутствие выдержанных известняков. Маркирующими горизонтами являются: а) сближенная группа кальмиусских (уразовских) угольных пластов (h2, h21, h3) с постоянным вышележащим известняком H3; б) сближенные пласты углей h4, h41 и h5; в) «подсмоляниновский» песчаник, залегающий ниже пласта hr — «Смоляниновского»; г) глинистый известняк H50 с мощной толщей морских глинистых сланцев; д) сближенные известняки H6 и H61 и е) сближенные угольные пласты h10 и h101.

В свите насчитывается до 22 пластов и прослоев углей, из них с устойчивой рабочей мощностью четыре — h3, h7, h8 и h10.

Средняя мощность свиты около 450 м и изменяется от 285 м на западе в районе с. Марьинки до 610 ж на востоке.

Свита C24 (белокалитвенская, или несветаевская) в юго-западной части Донбасса относится к наименее угленосным, однако хорошо изученным в процессе разведок нижележащей смоляниновской свиты. В составе свиты восемь слоев известняка и до 14 пластов и прослоев углей, из которых пласты i14, i15, i2, i3 и i32 достигают местами рабочей мощности.

Маркирующие горизонты: а) известняк I1 с богатым и характерным комплексом фауны фораминифер: Ozawaitiella paratninima Manuk., Oz. рararhomboidalis Manuk., Pseudostaffella sphaeroidea Ehrenb. и др.; б) группа угольных прослоев i14, i15 и i16 с донецелловым известняком I3; в) толща глинистых сланцев между известняками I4 и I40.

Мощность свиты 195 м на западе и 320 м на востоке, средняя (в центральной части района) около 260 м.

Свита C25 (каменская) детально изучена по многочисленным буровым скважинам и в меньшей степени по горным выработкам. Выходы пород свиты C25 наблюдаются по правому берегу р. Кальмиус, на южной окраине г. Макеевки (Холодная Балка), а также к востоку от г. Ханженково.

В составе свиты 10 слоев известняков и до 28 пластов и прослоев углей, основными из которых являются k41, k5, k51, k7 и k8. К маркирующим горизонтам свиты относятся: а) известняки К1, K2 и залегающий между ними «табачковый» песчаник; б) группа сближенных пластов угля k2, k21 k22, k3 и k31; в) сближенные известняки K5 и K6; г) группа угольных пластов k42, k5 и k51 с разделяющими их песчаниками; д) донецелловый известняк К7, е) пара известняков K8 и К9, из которых K8 обычно переполнен кораллами; ж) крупнозернистый («рубежный») песчаник над известняком K9; з) угольный пласт к8 с залегающим над ним известняком L1.

Мощность свиты изменяется от 240 м на западе до 525 м на востоке; средняя мощность (в районе г. Донецка) около 400 м.

Свита C26 (алмазная), как наиболее угленасыщенная во всем разрезе среднего карбона изучена весьма детально. В свите содержится только четыре слоя известняков: L1, L5, L6 и L7, причем из них устойчивыми являются известняки L1 и L7. Пластов и прослоев углей в свите 16, из которых большинство имеют рабочую мощность.

Основные маркирующие горизонты: а) граничный известняк L1 с обилием водорослей Donezella; б) сближенные угольные пласты l1 и l11; в) сближенные угольные пласты l21, l3 и l4 с известняком L5 в кровле последнего; г) группа сближенных пластов l7, l71, l8, l81 и l82 между известняками L7 и М1.

Мощность свиты увеличивается с запада на восток от 180 до 355 м и составляет в среднем 265 м.

Свита C27 (горловская) включает 10 слоев известняков и до 24 угольных пластов и прослоев, из которых наибольшее значение имеет пласт m3 — «Макеевский». Устойчивыми маркирующими горизонтами свиты являются: а) известняк M1 с богатой фауной; б) сближенные угольные пласты m2 и m3 в комплексе с сопутствующими известняками M2 и M3; в) сближенные угольные пласты m5 и m51 с подстилающими их песчаниками; г) сближенные известняки M7 и M71; д) известняк M9 с угольным пластом m7 в почве. Мощность свиты увеличивается от 235 м на западе до 640 ж на востоке и составляет в среднем 470 м.

Для верхнекаменноугольных отложений характерно:

а) согласное залегание на породах свиты C27;

б) появление в разрезе красноцветных глинистых пород (пестро-цветы), слагающих мощные слои особенно в средней и верхней частях разреза;

в) резкое уменьшение степени угленосности.

Свита С31 (исаевская) детально изучена при разведке глубоких горизонтов нижележащих свит. Свита состоит из аргиллитов и алевролитов (59%), песчаников (39,5%), известняков (0,8%) и углей (0,7%). Прослоев известняков в свите 13, прослоев и пластов углей до 15, из которых разрабатывается шахтами только пласт n1 — «Бутовский».

Основные маркирующие горизонты: а) известняк N1 сложного строения с обильной характерной фауной; б) группа известняков N15 и N16 (последний изобилует фораминиферами, а местами кораллами); в) угольный пласт n1 с вышележащими песчаниками; г) группа известняков N2н, N2в и N21; д) песчанистый криноидный известняк N5 и е) мощные песчаники N5O1.

Мощность свиты увеличивается от 450—500 ж в районе Трудовских шахт до 900—1000 ж вблизи ст. Монахово; средняя мощность составляет 620—660 м.

Выходы свиты C32 (авиловской) как и вышележащей свиты C33, с севера окаймляют Донецко-Макеевский угленосный район. В свите заметно увеличивается роль песчаников и пестроцветов, слагающих здесь мощные (до 45—50 м) толщи; характерно также наличие, особенно в верхней части свиты, араукаритов — окремнелых стволов деревьев (Dadoxylon amadokense Zal.).

В свите насчитывается 14 слоев известняков и до восьми тонких прослоев углей. К основным маркирующим горизонтам относятся известняки O1, O2, O41, O6 и O7, а также мощные слои песчаников O1SO2, O44SO5, O5SO6 и др. Мощность свиты в районе с. Авдеевка — ст. Ясиноватая 950 м, в восточной части района до 1150 м, в среднем около 1000 м.

Свита C33 (араукаритовая) изучена по отрывочным материалам геологической съемки и условно подразделяется на две части по известняку P4. Нижняя часть свиты аналогична по составу и строению свите C32; ее маркирующие горизонты — известняки P1 и P2 — содержат обильную фауну брахиопод, кораллов, фузулинид и др. Верхняя часть характеризуется обилием пестроцветов и почти полным отсутствием известняков. Для всей свиты характерны мощные песчаники с окремнелыми стволами араукаритов. Средняя мощность свиты около 900 м.

Мезозойские отложения в крайней западной части залегают на размытой поверхности карбона с явным угловым несогласием. Эти отложения очень слабо дислоцированы, представлены рыхлыми осадками нижнеюрского и верхнемелового возраста и развиты в виде неширокой полосы под палеогеновыми породами в осевой части Волчанской синклинали.

Юрские отложения (J11+2) представлены глинистыми и песчаными породами: слабо сцементированными песчаниками, кварцитами, конгломератами (в основании толщи), изредка встречаются углистые песчано-глинистые прослои, линзы и конкреции сидеритов, а также прослои глинистых слабодоломитизированных известняков. Большинство исследователей по комплексу флоры и по результатам спорово-пыльцевого анализа относят эту толщу к нижнеюрской (новорайская свита). Мощность юрских отложений непостоянна и максимально достигает 185 м (район г. Красногоровки).

Верхнемеловые осадки залегают на размытой поверхности юрских отложений. Они представлены глауконитовыми песками с редкими конкрециями фосфоритов, спонголитами, сменяемыми кверху последовательно белым мелом и толщей зеленовато-серых мергелей с кремнистыми стяжениями. Мощность меловых отложений весьма непостоянна и изменяется от 8 до 80 м.

Отложения палеогена и неогена залегают на размытой поверхности мезозойских и палеозойских осадков с резким угловым несогласием на севере и западе района. Достоверно выделяются породы харьковского яруса и полтавской свиты; проблематично установлено наличие пород бучакского яруса. На древних водоразделах верхняя часть разреза неогеновых отложений отдельными исследователями относится к сарматскому ярусу.

Харьковский ярус сложен глауконитовыми песками, зеленоватыми глинами, местами опоками, залегающими в наиболее глубоких частях древних впадин на размытой поверхности палеозоя и мезозоя.

Полтавская свита представлена преимущественно белыми и желтыми тонкозернистыми песками, иногда с прослойками тугоплавких глин и сливных кварцевых песчаников (кварцитов). Полтавские отложения более широко распространены в западной половине района; на востоке они имеются только на водоразделах в виде отдельных линз. Наибольшая мощность отложений 20—30 м.

Четвертичные отложения почти повсеместно покрывают площадь района, за исключением некоторых речных долин, верховьев балок и оврагов, в крутых бортах которых обнажаются коренные породы. Они представлены отложениями водоразделов, склонов рек и балок и аллювиальными образованиями. Отложения водоразделов характеризуются красными гипсоносными глинами в основании и желто-бурыми лёссовидными суглинками с ископаемыми почвами в верхней части разреза. Мощность красных глин колеблется от нескольких до 20 м; мощность лёссовидных суглинков до 10 м. Отложения склонов рек и балок представляют собой переотложенные красные глины и суглинки с примесью различных по величине обломков коренных пород. Аллювиальные отложения состоят из гравия, галечника, песков и илов. Распространение их по площади ввиду слаборазвитой гидрографической сети в районе незначительное.

Донецко-Макеевский район расположен на южном крыле Кальмиуе-Торецкой котловины, охватывающей всю юго-западную часть Донецкого бассейна (рис. 177). Общее падение слоев карбона северо-западное, в среднем 12—18°; лишь на крыльях дополнительных складок или вблизи нарушений встречаются более крутые углы падения, иногда до 70°. Углы падения постепенно уменьшаются к оси Кальмиус-Торецкой котловины (рис. 178).

Западная часть Донецко-Макеевского района от р. Волчьей до р. Кальмиус характеризуется наиболее простым тектоническим строением и отличается спокойным залеганием пластов, незначительными разрывными нарушениями, падением пластов на север и северо-запад под углом в среднем 10—15° (рис. 179).

Центральная и особенно восточная части района отличаются сложным тектоническим строением, что выражается в интенсивном проявлении пликативных и разрывных дислокаций двух направлений: субширотного и субмеридионального.

Субширотные пликативные структуры, относящиеся к элементам основной продольной складчатости Донбасса, развиты только на востоке района. Здесь расположена Макеевско-Ряснянская синклиналь, формирование которой связано с образованием Зуевского купола, отделяющего ее от восточного продолжения Кальмиус-Торецкой котловины — Чистяково-Снежнянской мульды.

Макеевско-Ряснянская синклиналь простирается в юго-восточном направлении от г. Макеевки к ст. Иловайская и далее прослеживается южнее Амвросиевского купола. Макеевско-Ряснянская синклиналь расчленена поперечными складками на отдельные брахисинклинали. Крутая Ясиновско-Ждановская флексура делит ее на собственно Макеевскую мульду на западе и Ряснянсую синклиналь на востоке. Макеевская мульда представляет собой обособленную с пологой донной частью котловину, на западе ограниченную Калиновской флексурой. Ряснянская синклиналь имеет пологие крылья: северное 8—15°, южное до 30°.

Поперечные флексурные складки расположены почти перпендикулярно к основной складчатости Донбасса. Они особенно резко выражены в центральной и восточной частях, очень усложняя общую тектоническую структуру района. Кроме названных уже Калиновской и Ясиновско-Ждановской флексур, к ним относятся Ветковская, Чайкинская и слабее выраженные Петровская, Моспино-Иловайская и др.

Ветковская флексурная складка наиболее четко выявлена в горных выработках шахт: 10-бис, «Бутовская Донецкая», 8 «Ветка», им. Горького. Крутые падения западного крыла складки особенно резко проявляются в выработках шахты 10-бис по пласту m3, где углы падения доходят до 58° вместо обычных 7—10°. Крутые падения (до 60°) отмечены на западном крыле шахты «Бутовской Донецкой» в работах по пласту n1; амплитуда складки достигает здесь 500 м. Продолжение Ветковской флексуры к северу установлено геологической съемкой в донной части Кальмиус-Торецкой котловины; протяженность флексуры составляет 25 км.

Чайкинская флексурная складка, расположенная к востоку от Ветковской, резко выражена на всем своем протяжении. Западное крыло ее более крутое, чем восточное; в шахте 3 «Нестеровка» углы падения до 45—60°, Флексура отчетливо прослеживается в районе Бутовских шахт, Чайкинских участков и далее к северо-востоку, где она фиксируется выходами известняка O1 с углами падения до 70°.

Калиновская флексурная складка четко прослеживается от западного крыла Макеевской мульды на северо-восток до ст. Монахово; к северу от ст. Монахово она затухает. Падение западного крыла складки на участках шахт им. Шмидта и «Капитальная» достигает 60—70°. Протяженность Калиновской флексуры 22 км; наибольшая амплитуда ее составляет около 1 км.

Ясиновско-Ждановская флексурная складка является самой восточной в Донецко-Макеевском районе и прослеживается на протяжении свыше 35 км. На юге, как уже указывалось, крутое западное крыло складки отделяет Макеевскую мульду от Ряснянской синклинали. Далее к северо-востоку полоса крутых падений фиксируется в выработках шахты «Пролетарской Крутой», на участках Колосниковских шахт, «Ореховая Балка», «Нижняя Крынка» и проходит по западной границе Ждановских участков. Амплитуда флексуры от 100—200 м на юге до 800 м в крайней северо-восточной части.

Закономерности распространения поперечных складок, описанные В.А. Банковским, сводятся к следующему:

а) оси складок согласны и простираются с юго-запада на северо-восток, погружаясь в этом направлении;

б) складки асимметричны: западные их крылья, как правило, крутые, восточные — пологие.

Относительный возраст поперечных флексурных складок Донецко-Макеевского угленосного района трактуется различно. Наиболее вероятным представляется отнесение времени формирования поперечной складчатости района к более поздней тектонической фазе по сравнению со временем формирования субширотной складчатости бассейна.

В рассматриваемом районе широко распространены разрывные нарушения, в подавляющем числе представленные надвигами; сбросы отмечаются в редких случаях, главным образом в юго-восточной части района, и имеют широтное простирание и небольшие аплитуды разрывов. Намечаются три основные группы надвигов, характеризующиеся определенными морфологическими признаками и в ряде случаев обнаруживающие генетическую связь со складчатостью.

К I группе относятся надвиги субширотного простирания с северо-восточным и юго-западным падением сбрасывателей, образование которых связано с формированием основной линейной складчатости Донбасса. К этой группе относятся наиболее крупный в районе Myшкетовский надвиг, имеющий падение сместителя на северо-восток, и некоторые из надвигов Моспинской и Буденновской групп шахт, имеющие северо-западные простирания.

Мушкетовский надвиг, прослеживаясь на протяжении свыше 50 км, постепенно затухает, в северо-западном направлении. Стратиграфическая амплитуда его к северу от Моспинских шахт достигает 750 и, к западу она уменьшается и в районе шахты «Восточной» составляет 300 м, а на участках Мушкетовских шахт всего 120 м. К западу от Французского надвига Мушкетовский надвиг разветвляется и прослеживается на Лидиевских участках и участке шахты 10-бис, где характеризуется небольшими амплитудами.

В пределах северного крыла Ряснянской синклинали в северо-западном направлении протягивается Продольный надвиг с амплитудой разрыва 110—250 м; падение сбрасывателя направлено на юго-запад.

Ко II группе надвигов, наиболее развитых в Донецко-Макеевском районе, относятся надвиги субмеридионального простирания с северо-западным падением сбрасывателя. К указанной группе относятся надвиги: Французский, Калининский, Тимошенко и другие менее значительные.

Французский надвиг, являясь крупнейшим региональным нарушением, прослеживается в пределах всего рассматриваемого района в направлении с юго-запада на северо-восток на протяжении свыше 70 км. Наибольшая амплитуда смещения (350—650 м) фиксируется в средней части района (шахты 30, 31, 11, 4 «Ливенка»). К юго-западу и северо-востоку амплитуда надвига заметно уменьшается и составляет 160—210 м (район шахты 21) и даже 60—70 м (участок шахты «Ясиновской Глубокой»). В донной части Кальмиус-Торецкой котловины, южнее г. Енакиево, Французский надвиг затухает.

В северо-восточной части района от Французского надвига ответвляется крупный надвиг Тимошенко. Прослеживаясь на протяжении около 25 км параллельно Французскому надвигу, он достигает в районе шахты им. Шмидта максимальной амплитуды 350—380 м; к северо-востоку амплитуда надвига постепенно уменьшается.

Крупный Калининский надвиг имеет простирание, согласное с направлением Французского надвига. Наибольшая амплитуда смещения надвига отмечена в районе Калининских шахт (до 350 м).

Весьма вероятно, что Французский и Калининский надвиги продолжаются на юге в Красноармейском угленосном районе, сливаясь здесь соответственно с Селидовским и Центральным надвигами. В этом случае объединенные Французско-Селидовский и Калининско-Центральный надвиги представляются в виде крупнейших региональных разрывов, дугообразно охватывающих с юга Кальмиус-Торецкую котловину.

К менее значительным надвигам II группы относятся: Диагональный надвиг и надвиг № 11 (район Моспинской группы шахт) с амплитудами свыше 100 м, Колосниковский, Григорьевский и некоторые Другие.

Описанная группа надвигов характеризуется некоторыми общими закономерностями. Величина двугранного угла, образованного плоскостью сбрасывателя и плоскостью напластования, постоянная и составляет в Донецко-Макеевском районе 10—30°, а углы падения надвигов колеблются в пределах 20—45°. Более крутые падения надвигов наблюдаются в зонах развития поперечных складок, что связано, очевидно, с последующим их участием в складчатости.

III группу составляют надвиги с падением на юго-восток. К ним относятся: Первомайский, Ясиновский, Итальянский, Марковский и Дулинский.

Простирание Первомайского и Ясиновского надвигов северо-восточное; падение сбрасывателей крутое и составляет 40—45°. Амплитуда смещения Первомайского надвига изменяется от 490 до 220 м, закономерно уменьшаясь в северо-восточном направлении по мере приближения к зоне Французского надвига. Амплитуда Ясиновского надвига от 60 до 180 м.

Остальные надвиги этой группы — Итальянский, Марковский и Дулинский, — дугообразно пересекающие Макеевско-Раснянскую синклиналь, получили наименование концентрических. Падение этих надвигов, юго-восточное в северной части, переходит в восточное к югу. Углы падения сместителя сравнительно пологие и колеблются от 2S до 35°. Наиболее крупный из этих надвигов — Итальянский — имеет амплитуду порядка 110—150 м. Амплитуда смещения Марковского надвига составляет 50 м, Дулинского от 70 до 150 м.

Морфология этих нарушений, последовательно расположенных по длинной оси Макеевско-Ряснянской синклинали, указывает на образование их в более позднюю фазу, уже после сформирования синклинали. Концентрические надвиги являются результатом последующих сжатий, направленных по длинной оси Макеевско-Ряснянской синклинали, т, е. в направлении, перпендикулярном силам, формировавшим указанную складку.

Тектоническая схема нарушений в Донецко-Макеевском районе дает отчетливую картину разновременности различных систем надвигов. Надвиги, имеющие одно направление с основной линейной складчатостью Донбасса, возникли в непосредственной связи с ее формированием и поэтому должны быть отнесены к древнейшим. Позднейшие движения, усложнившие первоначальную более простую структуру района, привели к образованию поперечных складок северо-восточного направления и вызвали серию разрывов, более или менее параллельных указанным складкам. Весьма вероятно наличие постумных движений по плоскостям древних (герцинских) нарушений, как это установлено в смежных Южно-Донбасском и Красноармейском угленосных районах.