Геологическое описание Каменско-Гундоровского угленосного района

По геологическому строению северная и южная части района, разделенные р. Северным Донцом, значительно отличаются. В северной части, кроме каменноугольных отложений, развиты, пермские, триасовые, меловые, палеогеновые и четвертичные. На большей площади южной части района каменноугольные отложения выходят на поверхность или закрыты четвертичными образованиями незначительной мощности.

Каменноугольные отложения вскрыты разведочными скважинами, они представлены средним и верхним отделами (свиты C23—C33, рис. 252, 253). Каменско-Гундоровский район является одним из немногих в восточной части Донбасса районов, где сохранились полностью отложения свиты C32. Наиболее изучены свиты C24, C25 и C26, разведанные достаточно на всей площади района.

В северной части района угленосная толща представлена малометаморфизованными осадочными породами: аргиллитами, алевролитами и рыхлыми слабо сцементированными песчаниками. В направлении с севера на юг постепенно увеличивается степень метаморфизации всех пород: на правобережье р. Северного Донца терригенные отложения представлены глинистыми и алевритовыми сланцами и плотными, хорошо сцементированными песчаниками.

Из табл. 316 видно, что в направлении с юга на север происходит уменьшение мощности всей толщи карбона. Для свит C24, C25 и C26 в северной части района коэффициент уменьшения мощностей равен 0,5—0,6. В северном направлении возрастает суммарная мощность известяков. Наибольшую мощность известняков имеет свита C27. Процентное отношение суммарной мощности угольных пластов к мощности свит остается почти неизменным на всей площади района.

Пермские отложения в пределах района не разведаны. Они пересечены скв. 1527 и 1823, расположенными в 32 км к востоку от границы данного района — на р. Калитве. На геологической карте нанесена предполагаемая площадь их распространения. Во вскрытой толще по фауне выделен швагериновый горизонт нижней перми мощностью 220 м. На нем залегает несогласно толща терригенных отложений мощностью 304 м. Ho единичным отпечаткам Bythocypris cf. ozogensis ее нижняя часть отнесена В. М. Деминым к казанскому ярусу, а верхняя немая толща мощностью 150 м условно отнесена к татарскому ярусу верхней перми.

Отложения триаса залегают несогласно на карбоне и вскрыты в северо-восточной части района по р. Бол. Калитвенцу скв. 391 и 2029, по которым их мощность равна 275 м. Они представлены аргиллитами, алевролитами коричнево-бурого и кирпичного цвета, кварцевыми и полевошпатово-кварцевыми песчаниками серо-зеленого, реже кирпичного цвета. В этой толще не встречено никаких органических остатков и до недавнего времени она ошибочно сопоставлялась с нижнепермской свитой медистых песчаников западной части бассейна. Сходство литологического состава позволяет их сопоставить с отложениями, вскрытыми в 1957—1958 гг. многими структурно-картировочными скважинами севернее станицы Белой Калитвы. По харовым водорослям и остракодам последние относятся к ветлужскому ярусу триаса.

Меловые отложения распространены в северной части района (рис. 254) и представлены сантонским, кампанским и маастрихтским ярусами верхнего отдела.

Сантонский ярус сложен песчанистыми и глинистыми мергелями и сланцеватыми глинами общей мощностью до 35 м; кампанский выражен однородной толщей мелоподобных мергелей и белого писчего мела, содержащих окремненные прослои (5—10 см) общей мощностью 25—90 м; маастрихтский мощностью 10—80 м состоит из серых и зеленовато-серых слюдистых мергелей и глауконито-кварцевых опоковидных песчаников, содержащих иглы губок.

На ограниченной площади северо-восточной части района нормально залегающие сенонские отложения замещены горизонтом спорного происхождения, известного под названием «агломерата» или брекчиево-глыбового горизонта.

Брекчиево-глыбовый горизонт представляет собой беспорядочное скопление обломков пород, не скрепленных каким-либо цементом, различного возраста и величины — от крупных глыб до кусков незначительного размера. Среди этих образований наблюдается несколько разновидностей. В балках Каменной, Платоновке, на правом берегу р. Бол. Калитвенца, между хуторами Исаевым и Илюхиным обнажаются глыбы пород каменноугольного возраста, достигающие размеров нескольких десятков метров. На их поверхности видны борозды скольжения, а иногда они представляют собой типичную брекчирован-ную породу. Под этими глыбами часто наблюдаются высыпки мергелей и мела верхнесенонского возраста. Такие же крупные глыбы вскрыты скв. 2019, 2052, 2055, 2018 и 2017. По фауне установлен преимущественно верхнекарбоновый возраст крупных глыб (свиты С31—С33), однако в глыбах известняка из скв. 2017 и 2018 найдена фауна, позволяющая отнести их к свитам C26 и C27.

На левом берегу р. Северного Донца (между хуторами Филиппенко и Нижне-Вышневецким), по р. Глубокой и впадающих в нее балках наблюдается другой тип агломерата, в основной массе сложенного беспорядочно смешанными обломками и глыбами мергелей и мела кампанского возраста и зеленовато-серыми мергелями Маастрихта. Среди основной меловой массы встречается небольшое количество обломков карбоновых известняков, песчаников и сланцев, причем на последних заметны следы окатывания, а при раскалывании видны плоскости скольжения. Мощность смятой толщи изменяется от десятков сантиметров до 580 м. Там, где мощность этой толщи большая, наблюдается некоторая зональность: нижняя часть сложена крупными глыбами карбона (до нескольких десятков метров) со следами интенсивных тектонических воздействий; в средней части мощностью 22—124 м основная масса состоит из перемятых зеленовато-серых мергелей, среди которых беспорядочно лежат крупные обломки пород мелового и карбонового возраста размером до 40 см; в верхней мощностью 10—75 м преобладают мергели с включением мелких обломков (3—10 мм) меловых и карбоновых пород.

На малых абсолютных отметках на смятую толщу трансгрессивно налегают нижние горизонты палеогена. На отметках плюс 70 — плюс 100 м толща агломерата контактирует с отложениями эоцена.

Образование брекчиево-глыбового горизонта может быть отнесено к маастрихт-палеоценовому времени. В отношении генезиса агломерата имеются самые различные гипотезы; среди них следующие:

а) ливневая или силевая, согласно которой он образовался из силевых и ливневых потоков рек из четвертичных ледников;

б) карстовая, т. е. этот горизонт возник в четвертичное время вследствие заполнения делювием карстовых воронок в меловых отложениях;

в) флювиогляциальная;

г) подводных оползней морского дна.

В.С. Попов, открывший эти явления и предложивший для смятых пород название «агломерат», считает, что они образовались вследствие надвига типа волочения мела по карбону с отрывом глыб последнего. Возраст этого движения им определяется постсенонским — доэоценовым, совпадающим с крупными ларамийскими тектоническими движениями в Донбассе. Различные варианты тектонической гипотезы развивали Б.Ф. Мефферт, М.М. Тетяев, А.Я. Дубинский.

В.П. Ступаков объясняет образование огромной массы глыбовых пород явлениями соляной тектоники, считая, что соляные купола приурочены к глубинному разлому, ограничивающему распространение соленосных отложений на севере и западе. По его мнению, подобного рода структуры развиты в Днепровско-Донецкой впадине.

Мы склоняемся к мнению, что брекчиево-глыбовая толща возникла вследствие интенсивных альпийских тектонических движений. Кроме перемещений пород надвигами, в образовании этой толщи большую роль играли оползни крутых берегов верхнемелового моря. Размыв берегов и поднятых глыб приводил к переносу и переотложению небольших обломков пород с образованием на значительной площади маастрихт-палеоценового брекчиевого горизонта.

Отложения палеогена широко распространены на левобережье р. Северного Донца и представлены палеоценом, бучакским и киевским ярусами эоцена и харьковским ярусом олигоцена. На поверхности Маастрихта лежит слой глауконитового песка, содержащего прослои опоковидного песчаника, и слой галечника. На последнем часто наблюдается опоковидный песчаник (спонгиолит), содержащий иглы губок, имеющий сходство с нижележащими отложениями ланцеолатового горизонта. П.В. Кумпан по комплексу признаков относит породы, залегающие выше галечника мощностью от 1,5 до 30 м, к нижнему палеогену, принимая их за аналог сызранских отложений Поволжья, а нижележащие отложения — к Маастрихту.

Бучакский ярус мощностью до 20 м сложен светло-желтыми кварцевыми песками с линзами кварцитов. Киевский ярус мощностью до 20 м состоит из двух горизонтов: нижнего, представленного глауконитокварцевыми песками (до 3,5 м) и верхнего (до 16 м), сложенного белыми и зеленовато-серыми мергелями. Харьковский ярус мощностью до 30 м состоит из мелкозернистых, содержащих глауконит глинистых песков и песчаников.

Четвертичные отложения представлены лёссовидными суглинками водоразделов, аллювиально-делювиальными суглинками склонов, продуктами разрушения коренных пород, аллювиальными и эоловыми отложениями, слагающими террасы р. Северного Донца и его притоков.

По тектоническим условиям район резко разделяется на две части: северную и южную (рис. 255, 256). Северная часть представляет собой крупную асимметричную синклиналь, разделяющуюся пологим Михайловским поднятием на две складки: северную, известкую под названием Петровеко-Караичевской синклинали, и южную — Северо-Каменскую синклиналь. Севернее района в широтном направлении протягивается Глубокинская синклиналь, отделяющаяся от Петровско-Караичевской синклинали пологой Глубокинской антиклиналью. Последняя в сводовой части и на южном крыле разорвана Глубокинским надвигом, который является восточным продолжением крупного Северодонецкого надвига; в пределах района его стратиграфическая амплитуда равна 1300—1400 м. Перечисленные тектонические элементы относятся к зоне сочленения складчатого Донбасса с южным склоном Воронежского кристаллического массива.

Петровско-Караичевская синклиналь продолжается из соседнего на западе Краснодонского района и прослеживается в восточном направлении до р. Глубокой. На северном крыле ее углы падения пластов увеличиваются с запада на восток от 12 до 40°; южное крыло характеризуется пологими (5—10°) углами. В районе ст. Глубокой северное крыло синклинали разрывается апофизой Северодонецкого надвига с амплитудой смещения пластов 250 м.

Северо-Каменская синклиналь протягивается в широтном направлении вдоль всего района и продолжается далее к востоку. Ее ось заметно погружается в восточном направлении, в связи с чем на протяжении нескольких десятков километров происходит смена отложений от среднего карбона до нижней перми. Синклиналь имеет асимметричное строение: на южном крыле углы падения пластов крутые (40—70°), на северном — пологие (10—5°).

Южное крыло Северо-Каменской синклинали разрывается Каменским надвигом, представляющим собой восточное продолжение одного из крупнейших надвигов Донбасса — Алмазного, с присоединенной к нему южной ветвью Марьевского надвига. В районе положение надвига фиксируется целым рядом разведочных скважин. Вблизи устья р. Бол. Каменки его стратиграфическая амплитуда около 1000 м (по данным скв, 313 и 309), севернее г. Каменска-Шахтинского (по данным скв. 10 и 12) амплитуда надвига увеличивается до 2200 м. В этом месте от Каменского надвига ответвляется большая апофиза с амплитудой смещения пластов до 1200 м. К востоку от р. Бол. Калитвенца Глубокинский и Каменский надвиги сближаются; в узкой полосе между надвигами сохранились отложения нижней перми.

Южная часть района в отличие от северной характеризуется мелкими и очень сложными формами складок, принадлежащих к северному поясу мелкой складчатости Донецкого бассейна. В пределах района ширина этой полосы 20—25 км. Основными структурными элементами здесь являются две системы продольных складок — Краснодон-ско-Гундоровская и Белокалитвенская. Они разделяются поперечным Каменским поднятием и имеют наклоны осей в противоположные стороны.

К мелким элементам пликативной тектоники в полосе поднятия относятся антиклинали: Поповкинская, Плетняковская, Большая Каменская, или Южно-Каменская, Волченская, Плешаковская, Светловская и синклинали: Большая Говейная, Волченская, Северная и Южная Белогородцевские и Лиховская. К северо-западу от Каменского поперечного поднятия в пределах района прослеживаются Суходольско-Гундоровская, Изварино-Макарьевская и Дуванная синклинали и Изваринская антиклиналь, оси которых имеют наклон к западу. Восточнее Каменского поднятия получили развитие синклинали: Белокалитвенская и Задонецкая, оси которых наклонены к юго-востоку. Кроме перечисленных элементов пликативной тектоники, прослеживаются надвиги с амплитудой разрыва пластов от 1 до 75 м, имеющие в основном широтное простирание.

В толще карбона, слагающей район, до конца швагеринового времени не наблюдается значительных стратиграфических перерывов и несогласий. Первое крупное несогласие, связанное с наиболее интенсивным проявлением герцинского орогенеза, фиксируется выше швагеринового горизонта. К северу от Северодонецкого надвига в Глубокинской синклинали татарские и триасовые отложения залегают несогласно на различных стратиграфических горизонтах карбона. О наличии орогенических движений в триасе и юре свидетельствует стратиграфическое несогласие в кровле ветлужских отложений, на которые налегают различные горизонты верхнего мела (Глубокинская синклиналь).

О ларамийских движениях свидетельствует наличие агломерата, встреченного к северу от Каменского надвига.

В осевых частях Суходольско-Гундоровской, Северо-Каменской и Петровско-Караичевской синклиналей контакт кампанских и маастрихтских отложений прослеживается на более низких абсолютных отметках, чем на крыльях указанных синклиналей; максимальное колебание отметок достигает 70 м. Эти пологие меловые синклинали образовались унаследованно по синклиналям карбона.

Во взаимоотношении палеогеновых и меловых отложений наблюдается более сложная картина. В верхнемеловое и нижнепалеоценовое время проявлялись орогенические процессы, после которых в течение длительного времени происходил размыв. В результате этого различные горизонты палеогена залегают трансгрессивно на отложениях верхнего мела. О значительной интенсивности тектонических процессов в нижнем палеоцене свидетельствуют наличие мощных прослоев галечника и быстрая смена фациального состава отложений.

О происходивших орогенических движениях в палеоцене и нижнем эоцене свидетельствуют колебания абсолютных отметок оснований бучакского, киевского и харьковского ярусов в пределах 18—32 м с унаследованным погружением в синклиналях карбона.