Фации угольных пластов и их развитие в различные периоды формирования угленосной толщи

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Фации угольных пластов и их развитие в различные периоды формирования угленосной толщи

04.09.2020

Согласно данным Т.А. Ишиной, в рельефе юрского ландшафта на территории развития угленосных отложений Южной Якутии не имелось сколько-нибудь крупных возвышений, и вся область угленакопления представляла собою обширную плоскую аллювиальную равнину, покрытую озерами и болотами и пересекавшуюся множеством небольших рек. В отличие от современных эти реки, по-видимому, не имели постоянных русел, а представляли собою многочисленные, но небольшие потоки, мигрировавшие по равнине. В периоды формирования различных свит угленосной толщи динамика этих потоков и арена их действия существенно изменялись, что не могло не отразиться на условиях угленакопления, присущих каждой отдельной свите.

Исходя из указанных палеогеографических условий и комплекса генетических признаков (табл. 25) южноякутских углей, выявленного в процессе их петрографического исследования, эти угли могут быть отнесены к следующим четырем континентальным угольным фациям: 1) фации озерно-болотной, 2) фации застойно-обводненных пойменных болот, 3) фации обводненных пойменных болот с периодической проточностью и 4) фации проточных пойменных болот.

1. Фация озерно-болотная дала начало плотным, вязким полуматовым и матовым углям типа кеннеля, внешне характеризующимся наличием слегка шелковистого блеска и слабораковистого излома. Очень тонко штриховатая, почти однородная структура этих углей, так же как и их своеобразный блеск и излом, являются отражением чрезвычайно мелких размеров частиц исходного растительного материала.

Среди минеральных включений углей типа кеннелей преобладают алевропелитовые частицы терригенных минералов.

По вещественно-петрографическому составу угли данной фации относятся к классу сапрогелитолитов. В угольном пласте они чаще всего контактируют с полублестящими или блестящими углями фации застойно-обводненных болот или же с массивными углистыми аргиллитами, обладающими признаками слабораковистого излома.
Фации угольных пластов и их развитие в различные периоды формирования угленосной толщи

Тонкие слои этих углей накоплялись в моменты подъема уровня грунтовых вод или затопления поверхностными водами мелких блюдцеобразных понижений в пределах застойно-обводненного пойменного болота. При этом мельчайшие обрывки гелифицированных растительных тканей и оболочки микроспор могли приноситься как медленно текущими по поверхности болота водными потоками, так и грунтовыми водами в процессе их боковой фильтрации сквозь толщу окружающих торфяных масс. Таким образом, накопление указанных элементов исходного материала происходило в результате местной аллохтонии, в то время как талломы развивавшихся на месте микроскопических планктонных водорослей накоплялись автохтонно. Это заставляет признать для углей описываемой фации смешанный, аллохтонно-автохтонный, способ накопления.

2. Фация застойно-обводненных пойменных болот представлена блестящими и полублестящими углями полосчатой, штриховатой или однородной структуры. Основными или углеобразующими компонентами этих углей являются сравнительно крупные фрагменты гелифицированных тканей высших растений, почти полностью утратившие признаки клеточного строения.

Эпизодически в этих углях встречаются включения фюзенизированных тканей, принесенные в сильно обводненное болото с более возвышенных участков окружающей земной поверхности. В отдельных случаях среди блестящих и особенно полублестящих углей описываемой фации встречаются целые линзовидные скопления обломков фюзенизированных тканей, обнаруживающие формальное сходство с фюзениолитами. Однако, не имея ничего общего по своей фациальной принадлежности с отложениями «сухих» лесных болот, в которых происходило накопление настоящих фюзенолитов, они должны рассматриваться лишь в качестве случайных элементов заключающей их фации.

К числу наиболее редко встречающихся микрокомпонентов блестящих и полуматовых углей относятся желтые тела, микроспоры, кутикула и смоляные зерна.

Среди минеральных включений резко доминируют всевозможные разновидности аутигенного каолинита. Терригенные минеральные примеси в этих углях играют незначительную роль, и, как правило, представлены частицами пелитовой размерности.

Характерные для данной фации условия застойного обводнения препятствовали выносу из торфяной залежи легкорастворимых в воде органических соединений, что наряду с консервирующей ролью анаэробной среды обеспечило максимальную сохранность первоначального объема массы исходного растительного материала. С другой стороны, высокая концентрация растворенных в воде органических веществ в свою очередь повышала растворимость в ней минеральных соединений, что при определенных условиях приводило к возникновению всевозможных минеральных и органо-минеральных новообразований.

По вещественно-петрографическому составу угли фации застойно-обводненных болот относятся к классу гелитолитов, а по способу накопления — к автохтонным образованиям.

3. Фация обводненных пойменных болот с периодической проточностью, как показывает само название, характеризуется ритмично сменяющимися условиями накопления исходного материала углей, то при застойно-обводненном, то при более проточном режиме. В условиях подобной фации образовались так называемые комплекснополосчатые угли, состоящие преимущественно из ритмичного чередования тонких слоев полублестящего и полуматового угольного вещества.

По составу исходного материала эти угли ничем принципиально не отличаются от углей предыдущей фации, но наряду с крупными фрагментами растительных тканей содержат также существенное количество мелкоаттритовых частиц. Крупнофрагментарный растительный материал приурочен главным образом к наиболее блестящим слойкам, образовавшимся в условиях более застойного режима обводнения, тогда как мелкий арттрит концентрируется преимущественно в слоях полуматовых и матовых углей, накопление которых происходило в периоды слабой проточности; среды.

По составу минеральных примесей комплекснополосчатые угли занимают промежуточное положение между углями фаций застойно-обводненных и проточных пойменных болот. Они более богаты включениями терригенных минералов по сравнению с блестящими и полублестящими углями и содержат их в меньшем количестве по сравнению с полуматовыми и матовыми.

Пo способу накопления эти угли можно отнести к автохтонно-аллохтонным образованиям, а по вещественно-петрографическому составу — к гелитолитам смешанной структуры, состоящим из различных по величине обрывков растительных тканей.

4. Фация проточных пойменных болот представлена зольными полуматовыми и матовыми углями штриховатой, реже полосчатой структуры, образовавшимися из мелкого аттрита гелифицированных тканей высших растений при некотором участии фюзено-аттрита и ничтожно малом количестве желтых тел. Среди тонко отсортированного по величине частиц исходного растительного материала равномерно распределены минеральные примеси, в составе которых значительную роль играют минералы терригенного происхождения.

Подобная структура углей указывает на их аллохтонное накопление. Ho в данном случае под аллохтонией следует подразумевать недалекое перемещение частиц исходного растительного материала медленно текущими по поверхности торфяника водными потоками, одновременно переносившими также взвешенную в воде минеральную муть. При более значительных скоростях течения в условиях данной фации происходило накопление углистых- пород, о которых упомянуто Т.А. Яшиной и настоящей монографии.

По вещественно-петрографическому составу полуматовые и матовые угли фации проточных пойменных болот являются гелитолитами, причем, как уже упоминалось выше, им свойственна исключительно мелкоаттритовая структура.

Как видно из приведенного текста и табл. 25, угли всех четырех выделенных фаций достаточно четко различаются между собой по целому ряду генетических признаков. Все эти фации играют неодинаковую роль в сложении пластов различных свит, поэтому необходимо кратко остановиться на характеристике условий угленакопления в период формирования каждой отдельной свиты.

В период накопления осадков юхтинской свиты интенсивно развитая деятельность неглубоких, но многочисленных водных потоков, размывавших краевые части конусов выноса, не способствовала длительному и устойчивому торфонакоплению. Отдельные участки образовавшихся торфяных залежей легко подвергались размыву, при этом растительный материал в процессе переноса водой измельчался, терял легкорастворимые органические соединения и перемешивался с совместно транспортируемыми минеральными примесями. Уцелевшие от размыва участки торфяных -залежей, по всей вероятности, имели ограниченное протяжение, в то время как главную массу вещества будущих угольных пластов составляли продукты переотложения растительного материала.

В результате подобной обстановки угленакопления мы наблюдаем среди углей юхтинской свиты преобладание мелкоаттритовых разностей, относящихся к фации проточных пойменных болот и обильно насыщенных кластическими минеральными примесями.

Ко времени накопления чульманской свиты динамика водных потоков хотя и несколько снизилась, но условий для длительного и устойчивого угленакопления еще не наступило. Маломощные и не особенно хорошо выдерживающиеся по простиранию угольные пласты этой свиты, по-видимому, накопились главным образом за счет продуктов превращения травянистой или водной растительности, на что указывает существенный процент в составе их исходного материала остатков рыхлых паренхимных тканей. Накопление материнского вещества углей этих пластов происходило в условиях сильно обводненной, но очень слабо проточной среды, что привело к известной отсортированности частиц, исходного материала по величине, но не повлекло за собой чрезмерного загрязнения массы растительных остатков кластическими минеральными примесями.

Во время накопления осадков нижней части дурайской свиты сильно снизившие скорость своего течения потоки тем не менее продолжали блуждать по обширной аллювиальной равнине, препятствуя возникновению устойчивых болотных массивов. В этот период произошло накопление ряда тонких пластов; петрографический состав их углей уже сильно напоминает угли рабочих пластов верхней части свиты, принадлежащие к двум фациям — застойно-обводненных и проточных пойменных болот.

В эпоху формирования верхней части дурайской свиты деятельность потоков время от времени была ограничена узкими полосами, а на пространствах, не затронутых эрозионными процессами, периодически возникали благоприятные условия для устойчивого регионального торфонакопления. Исключительное развитие имели застойные болота с высоким уровнем грунтовых вод, лишь изредка прорезавшиеся медленно текущими потоками, переносившими тонкую минеральную муть вместе с мельчайшим растительным детритом. Поверхность этих болот была покрыта пышной растительностью, в составе которой имелись различные представители как древовидных, так и травянистых растений. Отмершие растительные остатки подвергались гумификации в условиях сильно обводненной застойной среды, приведшей к образованию малозольных углей класса гелитолитов.

Так произошло накопление исходного материала углей пластов Карьерного, его Спутника, Нового и Чульмаканского.

Пласт Верхний дурайской свиты накопился в условиях значительна менее устойчивой среды, характеризовавшейся частой сменой различных фациальных обстановок. На поверхности развитого в этот период застойно-обводненного пойменного болота в мелких понижениях рельефа периодически возникали небольшие по площади водоемы озерного типа. В них происходило накопление мелкоаттритовых кеннелеподобных углей, содержащих остатки микроскопических планктонных водорослей. Дважды за время образования пласта Верхнего болотный массив подвергся длительному и обширному затоплению водами, отложившими на разных его участках осадки различного гранулометрического состава. Кроме того, в ряде точек, наиболее близко расположенных к руслам блуждающих потоков, накопились полуматовые и матовые угли фации проточных пойменных болот, переходящие по простиранию в углистые породы.

Такая неустойчивость режима угленакопления, по-видимому, порождала известное разнообразие форм микрорельефа на поверхности торфяного болота, в свою очередь обусловившее пестроту экологических обстановок. Соответственно этому на различных участках болота развивалась растительность неодинакового видового состава, о чем можно судить по преобладанию в одних углях фрагментов древесины, в других — остатков паренхимных тканей травянистых растений. Подобной неоднородности состава исходного материала углей различных слоев не наблюдалось ни в одном из нижележащих рабочих пластов дурайской свиты.

Резюмируя кратко данные о фациальном составе углей пласта Верхнего, можно отметить наличие в нем трех фаций: 1) озерно-болотной (угли типа кеннеля), 2) застойно-обводненных пойменных болот (блестящие и полу-блестящие угли) и 3) проточных болот (полуматовые и матовые уголи вместе с тонкозернистыми углисто-глинистыми породами), причем максимальное развитие имеют угли второй фации.

Для суждения об условиях угленакопления в период формирования гонгринской свиты имеется очень мало данных. Основываясь на результатах петрографического исследования немногочисленных керновых образцов из скважин на Чульмаканском участке, можно полагать, что в пластах гонгринской свиты встречаются все те же угольные фации, которые присущи пласту Верхнему. Некоторое отличие, по-видимому, заключается только в более частой встречаемости в гонгринской свите углей фации проточных болот, что находится в соответствии с возросшей в данную эпоху активностью водных потоков, связанной с изменением характера колебательных движений в начале верхнеюрского периода угленакопления.

В пределах Нерюнгринского участка, на площади развития пласта Пятиметрового гонгринской свиты, в период его накопления многократно чередовались условия то более застойного, то в различной степени проточного пойменного болота. В результате подобной неустойчивости фациального режима накопился мощный пласт сложного строения, в котором наиболее сильно развиты комплекснополосчатые угли фации обводненного пойменного болота с периодической проточностью. Наряду с тем в пласте имеются и типичные представители фации проточных пойменных болот в виде тонких слоев матовых углей и углистых пород и редкие, но сравнительно мощные слои блестящих и полублестящих углей, накопившихся в условиях застойного обводнения.

В отличие от пластов гонгринской свиты, развитых на Чульмаканском участке, пласт Пятиметровый не обнаруживает присутствия кеннелеподобных углей озерно-болотной фации.

О закономерностях угленакопления в период формирования нерюнгриканской свиты можно судить только по петрографическому составу и строению пласта Мощного. В эпоху накопления его исходного материала заболоченная низина, покрытая болотной растительностью, по-видимому, была окружена более возвышенными участками суши, на которых располагались хвойные леса. Отмершая древесина хвойных частично подвергалась относительно слабому окислению на воздухе, образуя коричневато-бурые в тонких шлифах ткани, именуемые семифюзенитами, частично превратилась в древесный уголь во время лесных пожаров, образуя обломки так называемых фюзенизированных тканей. Затем ветром, а быть может, также и дождевыми потоками они сносились в заболоченную низину, примешиваясь к продуктам совершенно иного процесса превращения, именуемого гелификацией, или остудневанием. Присутствие остатков фюзенизированных тканей во всех угольных фациях пласта Мощного, и в частности в фации застойно-обводненного болота, давшей начало блестящим и полублестящим углям, особенно резко подчеркивает их инородность по отношению к условиям первичного превращения доминирующей массы исходного материала этих углей.

Характерной особенностью пласта Мощного является последовательная и закономерная смена во времени различных угольных фаций.

В период накопления нижней половины пласта Мощного исключительное развитие имели застойно-обводненные болота, в которых накопились две нижние пачки, образованные чередованием слоев блестящих и полублестящих углей. Начиная со средней части разреза пласта появляются, первые признаки проточности болотной среды, выражающиеся в присутствии тонких слоев комплекснополосчатых и полуматовых углей, кверху снова сменяющихся углями предыдущей фации.

Вслед за этим явления проточности начинают все более и более прогрессировать, что приводит к постепенной смене вначале полуматовых углей матовыми, а затем последних углистыми породами. Таким образом, в течение всего времени накопления пласта Мощного наблюдается последовательная смена фации застойно-обводненных болот сначала фацией болот с периодической проточностью, которая в свою очередь сменяется фацией проточных болот при прогрессивно нарастающей динамике среды.

На этом можно закончить характеристику условий угленакопления в период формирования угленосной толщи Южной Якутии, так как самая верхняя — холодниканская — свита не является угленосной.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: