Закономерности распространения и условия образования углей различного качества по площади Тунгусского бассейна

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Закономерности распространения и условия образования углей различного качества по площади Тунгусского бассейна

16.05.2020

В пределах Тунгусского бассейна распространены угли классов фюзенолитов и гелитолитов на всех стадиях превращения — от бурых до антрацитов, при этом, как отмечалось выше, фюзенолиты тяготеют к нижним горизонтам угленосной толщи (к отложениям позднего карбона и ранней перми), а гелитолиты — к верхним горизонтам (поздней перми). Вопрос о причинах метаморфизации углей и закономерностях распространения углей различной степепи метаморфизации в пределах бассейна очень сложен.

С.В. Обручев первый сделал попытку объяснить наличие широкой гаммы углей и наметить закономерности распределения их по площади. Он считал, что высокометаморфизованные угли связаны с паралическим типом накопления, а низкометаморфизованные — с лимническим.

Л.М. Шорохов обратил внимание на последовательное уменьшение выхода летучих веществ с востока на запад в углях бассейна нижнего течения р. Нижней Тунгуски, объяснив это положением пластов в разрезе, а также метаморфизующим воздействием интрузий траппов, количество и активность которых, по его мнению, уменьшаются с запада на восток. Он первый сделал попытку сгруппировать отдельные месторождения по выходу летучих веществ в углях, выделив четыре группы: весьма сухих углей (Vг 5—9%), сухих (Vг 9—16%), спекающихся (Vг до 25%) и неспекающихся (Vг до 42%).

Значительный вклад в познание закономерностей изменения качества углей внес В.П. Тебеньков. На основании личных наблюдений и анализа материалов своих предшественников он пришел к выводу о наличии зональности в распределении углей различной степени метаморфизма в пределах западной части бассейна и обосновал свой вывод концепцией о принадлежности западной окраины к зоне, переходной от геосинклинали к платформе. Им выделяется ряд зон (участков) распространения углей различной степени метаморфизма. Основными факторами изменения углей на территории бассейна В.П. Тебеньков считает процессы регионального и контактового метаморфизма. Контактовый метаморфизм им рассматривается как наложенный, но вместе с тем ему справедливо придается почти решающее значение.

Идея зональности, высказанная В.П. Тебеньковым в 1948—1950 гг., развивается дальше Г.А. Ивановым, который делает попытку составить карту зонального распространения углей различных марок по донецкой классификации на территории всего бассейна. В частности, по р. Нижней Тунгуске он выделил пять зон углей различных марок (с запада на восток): ПА — A, T — А, ОС — А, Ж — А, Г — Д до А. Причины увеличения степени метаморфизации с востока на запад Г.А. Иванов объясняет возрастающим влиянием в этом направлении регионального и термального метаморфизма, считая при этом, что главным является региональный метаморфизм. Отсюда он предлагает понимать выделенные на карте зоны «как площади, на которых угли низких степеней метаморфизма сохранились в состоянии, отвечающем проявлению регионального метаморфизма», т. е. в зоне распространения углей от полуантрацитов (ПА) до антрацитов (А) — полуантрациты являются результатом проявления регионального метаморфизма, а антрациты — наложения термального метаморфизма. Под последним Г.А. Иванов понимает воздействие температуры интрузий, расположенных по соседству с углем, но непосредственно не соприкасающихся.

А.К. Матвеев также признает превалирующее значение регионального метаморфизма. При этом все разнообразие каменных углей по степени углефикации он объясняет различной глубиной опускания не-обезвоженного торфяника и одновременно проявляющейся начальной складчатостью.

Иной точки зрения на природу метаморфизма тунгусских углей придерживается Н.Н. Урванцев. Он, изучая различные угли в Норильском районе, пришел к выводу, что изменение степени метаморфизма углей зависит не от условий накопления и глубины погружения, а от температурного воздействия на них масс интрузий траппов, широко развитых в районе. Процесс метаморфизма, по мнению Н.Н. Урванцева, протекал тем интенсивнее, чем гуще была сеть интрузий и чем выше был их температурный потенциал.

Новый материал, полученный в результате исследований последних лет, позволяет уточнить характер распределения углей различной степени метаморфизма и более обоснованно указать роль отдельных геологических факторов в процессе углефикации тунгусских углей.

Метаморфизм углей протекал в Тунгусском бассейне под действием, во-первых, повышенной температуры, существовавшей в верхних слоях земной коры в момент формирования угленосной толщи и обусловленной ненормально большим геотермическим градиентом, характерным для областей интенсивного вулканизма и, во-вторых, процесса контактового метаморфизма (в широком смысле этого термина), вызванного инъекцией огромных масс магмы траппов в относительно короткий отрезок времени.

По времени внедрения часть интрузий одновозрастна с угленосными осадками, но основная их масса относится к периоду завершения формирования угленосной толщи и общего поднятия платформы, соответствующему поздней перми — началу раннего триаса. В этот период магмы траппов вторглись в угленосную толщу как по трещинам и швам краевых разломов, так и по трещинам растяжения и разрывов на консолидированных участках положительных структур второго порядка. Затем магма распространилась в глубь угленосной толщи по наиболее проницаемым породам и поверхностям стратиграфических разделов, образовав широкие пояса метаморфизма.

Быстрое нагревание толщи угленосных пород и углей под воздействием тепла интрузий траппов и их дериватов привели к нарушению физико-химического равновесия регионального процесса метаморфизма углей на значительных площадях Тунгусского бассейна. Возникшие при этом новые термодинамические условия вызвали интенсивное выделение летучих веществ, а также ускорили перестройку молекулярных связей в угольном веществе и общий процесс обуглероживания.

Под влиянием контактового воздействия траппов обычно происходит отощение и резкое повышение степени метаморфизма углей нередко до стадии антрацитов; местами наблюдается ококсование и образование природного кокса. Высшим проявлением контактового метаморфизма является ороговикование силикатных пород, скарнирование карбонатов и графитизация углей. Эти процессы происходят в специфических условиях, при значительном участии летучих веществ и минерализаторов магмы.

Степень изменения углей при контактовом метаморфизме зависит от температуры, мощности и состава интрузий, расстояния между интрузиями, формы залегания интрузий и положения их по отношению к угольным пластам. Важную роль в образовании того или иного конечного вещества играет, по-видимому, и степень герметичности системы, в которой проходят тепловые и химические преобразования. Изучение контактового метаморфизма в Тунгусском бассейне представляет широкое поле для дальнейших исследований. Наиболее детальные исследования в этом направлении проведены в Норильском районе.

Важное значение в закономерностях распространения углей разной степени метаморфизма имеет распределение интрузий в стратиграфическом разрезе. Последние данные показывают, что наиболее распространенной формой интрузий являются пологосекущие пластообразные тела. В распределении их в разрезе существует определенная стратифицированность: основная масса интрузий приурочена к двум свитам (анакитской и бургуклинской) и к горизонту туфогенных отложений нижнего триаса. В нижнем горизонте интрузии составляют до 50 % всех образований. Так, например, при суммарной мощности угленосной толщи, равной на Большепорожском участке р. Нижней Тунгуски 1100 м, 550 м составляют траппы. Причем наиболее мощные интрузии (200 и 300 м) располагаются на границе между нижне- и верхнепермскими отложениями. В угленосной же части толщи верхнепермских отложений нет или почти нет интрузий.

Все эти особенности отразились на характере распространения углей различной степени метаморфизма и отчетливо выступают на зональных картах (см. рис. 16, 17). Многочисленные наблюдения, проведенные по рекам широтного направления, подтверждают существование общей закономерности, выражающейся в увеличении степени метаморфизма углей от бурых углей до антрацитов с востока на запад (рис. 15) и в меньшем диапазоне сверху вниз по разрезу с многочисленными местными отклонениями, связанными с проявлением контактового метаморфизма.

В анакитской и бургуклинской свитах антрациты и полуантрациты развиты в широкой полосе вдоль западной окраины бассейна и окаймлены зонами менее метаморфизованных углей (рис. 16). За пределами Нижне-Тунгусской впадины антрациты и полуантрациты отмечаются спорадически почти на всей площади бассейна в местах наибольшего сгущения трапповых тел и непосредственного соприкосновения траппов с углями.

Вертикальная зональность в этих свитах на площади западной окраины бассейна выражена слабо и нередко противоречит правилу Хильта, т. е. наиболее метаморфизованные разности углей и графиты расположены в верхней части средней бургуклинской подсвиты вследствие метаморфизующего влияния вышележащих сложных интрузий, разделяющих бургуклинскую и пеляткинскую свиты.

Распределение углей различной степени метаморфизма в пеляткинской и дегалинской свитах как по площади, так и по разрезу носит также зональный характер. Наиболее высокометаморфизованные, угли развиты в пределах западного борта Нижне-Тунгусской впадины, а также на участке Учанского купола, однако площадь их развития меньше, чем в нижележащих свитах (рис. 17).

Полоса развития углей коксовых и жирных прослеживается вдоль западной окраины бассейна от Имангдинского месторождения на севере через Водопадияское месторождение на р. Нижней Тунгуске к верховьям р. Учами. От верховьев р. Учами полоса развития спекающихся углей, огибая с юга Учамский купол, протягивается широкой лентой в юго-восточном направлении до р. Илимпеи. В бассейнах верхних течений рек Чуни и Таймуры установлен целый ряд выходов пластов углей на стадии жирных и коксовых. Предварительные петрографические исследования и химические анализы этих углей дают основание отнести этот район к перспективным.

К северу от р. Таймуры и к югу от р. Чуни располагаются обширные области внутренней части бассейна, в основном со слабометаморфизованными каменными углями. Средне- и высокометаморфизованные угли здесь встречаются спорадически в местах сгущения сети интрузий, но крупных месторождений не образуют.

Вертикальная зональность углей в пеляткинской и дегалинской свитах выражена резко, однако из-за проявления контактового метаморфизма она не всегда следует правилу Хильта. Градиент изменения выхода летучих веществ как на различных отрезках разреза, так и па разных участках неодинаковый. Так, например, на Бугарихтинском месторождении по скв. 1-бис он составляет 10% на 100 ж стратиграфического разреза в порядке, обратном правилу Хильта (табл. 17).
Закономерности распространения и условия образования углей различного качества по площади Тунгусского бассейна

На Ногинском месторождении градиент изменения выхода летучих веществ составляет около 5%. На расстоянии 300 м снизу вверх по вертикали выход летучих веществ изменяется от 13 (графит) до 17% (пласт IV). Графит подстилается мощной интрузией дифференцированных траппов. На Водопаднинском месторождении градиент изменения летучих на 100 м разреза достигает 6 %; на глубине 285 м угли под влиянием траппов графитизированы; на расстоянии 120 ж от интрузии они метаморфизованы до стадии тощих (Vг = 13%) и, наконец, вблизи поверхности, на расстоянии 400 ж от интрузии, Vг возрастает до 31%.

На Норильском плато, в частности на месторождении горы Шмидта, градиент изменения летучих веществ равен 3,5% на 100 м, причем уменьшение выхода летучих веществ за первые 100 м (сверху вниз от пласта 0 до пласта VI) составляет 4,2% (от 22,4 до 18,2%), а за вторые — 2,8% (от 18,2 до 15,4%). Между двумя этими частями располагается пластообразная интрузия траппов мощностью 70 м.

В заключение необходимо отметить, что несмотря на достаточно четко выраженную, в общем, зональность в распределении различно метаморфизованных углей, в частных случаях изменение их химических свойств происходит неравномерно, скачкообразно и на коротких расстояних, что сильно осложняет изучение качества углей, а также выбор участков с определенной гаммой углей по степени их метаморфизма. В связи с этим в Тунгусском бассейне необходимо провести дополнительные разведочные работы для оконтуривания интрузивных тел и изучения качества углей.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: