Сарьюгинское месторождение

Сарьюгинское угольное месторождение находится на восточном крыле гряды Чернышева в зоне сопряжения с Косью-Роговской впадиной в 50—70 км к юго-западу от г. Инты на участке среднего течения реки Бол. Сарьюги (левого притока реки Косью, рис. 3.11). Впервые выходы углей в районе среднего течения реки Бол. Сарьюги были обнаружены геологом Б. Н. Андросовым В 1957 г. В верхнепермских отложениях он описал 7 угольных пластов и пропластков, три из которых отвечают кондициям для забалансовых пластов. Перспективность района реки Бол. Сарьюга для постановки геолого-поисковых работ на уголь была обоснована в 1962 г. (Павлов, Шуреков и другие), а производство их практически осуществлено Воркутинской комплексной геолого-разведочиой экспедицией (ВКГРЭ) в 1963—1964 г.г. Угленосная толща изучалась Н.А. Шурековым в обнажениях с помощью канав и шурфов. Простирание пород толщи здесь согласуется с простиранием гряды Чернышева и близко к меридиональному (азимут 20—30°). Углы падения пород изменяются от 70—85° в нижнепермских отложениях до 8—19° в верхнепермских. В зоне сочленения с грядой Чернышева согласно, без дизъюнктива, вскрывается средний и верхний палеозой, в т. ч. и пермь, переходя постепенно в Косью-Роговскую впадину. Пермские отложения по составу пород подразделяются на две части: нижнюю — карбонатную, общей мощностью 500 м, получившую название «Сарьюгинские известняки», и верхнюю — терригенную, общей мощностью более 2290 м.

В толще сарьюгинских известняков выделяются ассельский, сакмарский и артинский плюс кунгурский ярусы (рис. 3.11.).

Ассельский ярус изучен А.И. Елисеевым. Дробное его расчленение по фузулинидам приведено в работе З.П. Михайловой. По данным упомянутых исследователей, ассельский ярус, отнесенный ими к верхнему карбону, подстилается криноидными известняками того же возраста. В нижней части яруса из фузулинид присутствуют Pseudofusulina anderssoni (Schelw), Daixinia voshgalensis Raus и другие. Желто-серые и землистосерые известняки содержат много включений коричневато-серого кремня. Выше залегают криноидно-детритовые известняки с кремнями Pseudoschwagerina uddeni Beede et Knuker., P., intermedia Raus, Sclnvagerina borealis Scherb., Sch. moelleri Raus., Pseudofusulina fecunda Scham. et Scharb. В самой верхней части разреза залегают светло-серые детритовые известняки с кремнями. В них встречены Schwagerina sphaerica Scherd., Pseudofusulina parva Bel., P. paragregaria asccndens Raus.

Выше по разрезу согласно залегают сакмарские отложения. Они изучены в обнажениях реки Бол. Сарьюга и- ручья Вой-вож. Общая мощность яруса ориентировочно составляет 150 м, из которых вскрыто 98 м. Известняки желто-серые, сахаровидные, криноидно-мшанковые, губковые и мшанковые. В них встречена довольно многочисленная ископаемая фауна. Л.Н. Гроздилова (ВНИГРИ) отметила, что по обилию Schubertella paramelonica Sul., Sch. sphaerica Sul. низы изученного разреза района реки Бол. Сарьюга могут быть отнесены к нижней части тастубского горизонта, а средняя и верхняя части разреза, где встречены Pseudofusulina caliosa Raus., Ps. urdalensis Raus — к стерлитамакскому горизонту О.Н. Кручинина (ВНИГРИ) по наличию в комплексе мшанок таких видов, как Fenestella cavifera Sch. — Nest., F. elegantissima Eichw. var. microporata Sch. — Nest., этот интервал разреза также относит к стерлитамакскому горизонту.

По ручью Вой-вож разрез сложен светло-серыми органогенными известняками. О.Н. Кручинина в них определила мшанки, характерные для сакмарского яруса, а Н.В. Енокян (ВКГРЭ) — брахиоподы Horridonia borealis Haught., Linoproductuscora d’Orb., Spirifella cf. saranae Vern., являющиеся характерными для нижней перми.

Нижняя граница артинского + кунгурского ярусов не вскрыта. Верхняя граница проводится по четко выраженному контакту между известняками и терригенными породами. Мощность артинского + кунгурского ярусов около 260 м. В разрезе преобладают темно-серые, скрыто кристаллические, участками глинистые, органогенные криноидно-мшанковые, брахиоподово-мшанковые, губково-мшанковые известняки. Светлые разности известняков встречаются в виде отдельных пачек.

По заключению О.Н. Кручининой, родовой состав мшанок, по сравнению с таковым из сакмарских отложений, резко меняется. Показательными для артинского + кунгурского ярусов Приуралья являются роды Ptilopoda, Coniocladia, Clausotrypa, а также виды Fenestella virgosa Eichw., F. subspecifica Sch. — Nest.

Из брахиопод распространены Marginifera cf. septentrionalis Tsch., Spiriferella keilhavi Buch., S. saranae var. wimani Qrabau, Rhynchopora Cf. nikitini Tschern. и другие (определения Н.В. Енокян).

В долине главного правого притока ручья Вой-вож в артинских + кунгурских отложениях обнаружены руководящие виды мшанок: Clausotrypa monticula Sch. — Ncst., Rhombotnypella arbuscula Eichw. var. distincta Nikif., Penniretepora uralica Stuck., Ramiporidra variolata Sch. — Nest., Steblotrypa vulgaris Sch. — Nesl. (определения О. H. Кручининой). Кроме того, Г.И. Дембской (ВКГРЭ) определен ряд видов брахиопод, характерных для юнь-ягинской серии Печорского бассейна: Marginifera ex. gr. slucken-bergiana (Krotow), Vakovlevia mammatiformis (Fred.), Yak. cf. artiensis Tschern и другие.

Мощность артинского + кунгурского ярусов на главном правом притоке ручья Вой-вож 185 м, т. е. на 75 м меньше, чем в долине реки Бол. Сарыога. Такое резкое уменьшение мощности ярусов может быть объяснено либо дизъюнктивной тектоникой, либо малой скоростью накопления осадков. Последнее объяснение авторам представляется более вероятным.

Терригенная толща подразделяется на воркутскую и печорскую серии.

Воркутская серия расчленяется на лекворкутскую и интинскую свиты.

Лекворкутская свита (до 260 м, в том числе невскрытые интервалы составляют 23 м) обнажена в береговых обрывах главного притока ручья Вой-вож. Нижний контакт свиты четко отмечается по смене карбонатных пород терригенными. Верхний контакт не вскрыт. Свита сложена равномерно переслаивающимися серыми песчаниками, алевролитами и аргиллитами, в нижней ее части с прослойками глинистого известняка (до 0,20 м). Все породы известковистые. Конкреционные образования имеют мергелистый состав. В некоторых слоях встречается довольно многочисленная морская фауна с характерными для свиты Lingula arctica Mil., Rhynchopora cf. variabilis Stuck., Astartella cf. multicostata Demb., A. cf. permocarbonica (Tschem.) Edmondia ex gr. tschernyschewiana Fred., Wilkingia cf. similis Lutk. et Lob. и другие (определения Г.И. Дембской).

На реке Сарьюга лекворкутская свита обнажена плохо. Вскрытая часть свиты не превышает 34 м. Общая же ее мощность, определяемая путем вычисления, составляет около 320 м. Здесь в свите были найдены типичные для нее брахиоподы и плохой сохранности антракозиды.

Лекворкутская свита Сарьюгинского месторождения, как и других месторождений гряды Чернышева, безугольная. Лишь изредка встречаются тонкие (1 см) прослойки углистого аргиллита. Породы свиты окрашены в серый цвет.

Интинская свита вскрывается по реке Бол. Сарьюга и по ручью Вой-вож.

На реке Бол. Сарьюга нижняя граница свиты проводится по смене морских отложений континентальными, а верхняя — по подошве слоя мелкогалечного конгломерата, выше которого встречена типичная для печорской серии флора, а ниже — характерная для свиты форма Samaropsis vorcutana Tschirk. Общая мощность свиты определена Шурековым Н.А. в 290 м, из которых вскрыто 154 м. Для свиты характерно преобладание песчаников и полное отсутствие гравелитов и конгломератов во вскрытом разрезе. В отличие от лекворкутской свиты породы неизвестковистые, имеют преимущественно серую окраску с зеленоватым оттенком. В конкреционном комплексе, помимо мергелистых конкреций, изредка встречаются известково-анкеритовые разности. Довольно часты растительные остатки, представленные каламитами, кордаитами, папоротниками и семенами. Наряду с Samaropsis vorcutana Tscirk. встречены также S. postfrigida Domb., S. striata Neub. Из фаунистических остатков известны только отпечатки пресноводных пелеципод преимущественно плохой сохранности.

По ручью Вой-вож вскрыты лишь отдельные разрозненные интервалы разреза свиты. Свита угленосна, но практического значения угленосность не имеет, так как мощность угольных пропластков не превышает 0,25 м.

Печорская серия имеет мощность не менее 1700 м, из которых по обнажениям и горным выработкам наблюдалось 1278 м.

В литологическом составе серии значительное участие принимают конгломераты — 12,4%, песчаники — 35%, алевролиты — 29%, аргиллиты — 16,1%,углистые аргиллиты — 4,6% и уголь — 2,9%.

Разрез серии имеет циклическое строение (рис. 3.11.). В угленосных циклах при полном наборе типов пород ритмически повторяются снизу вверх: уголь, аргиллит, алевролит, песчаник, алевролит, аргиллит и снова уголь. Имеется также цикличность более крупного порядка, включающая ряд простых циклов. Такие мезоциклы состоят из двух основных частей: нижняя обычно представлена мощной пачкой песчаников или конгломератов, а верхняя — несколькими сравнительно маломощными (элементарными, по А.В. Македонову) циклами.

Конкреционный комплекс довольно изменчив: в безугольных интервалах преобладают мергелистые и песчано-известковистые конкреции, а в угленасыщенных — сидеритовые, анкеритовые и анкерито-сидеритовые.

Растительные остатки удовлетворительной и хорошей сохранности в основном встречаются в аргиллитах. Среди них С. К. Пухонто определены следующие формы: Callipteris adzvensis Zal., Compsopteris sp., Comia pereborensis Zal., Phylladoderma arberi Zal., Bardocarpus superus Neub., Nucicarpus piniformis Neub., Samaropsis cf. syrjagensis Domb. и другие. Предполагается, что отложения, содержащие Samaropsis syrjagensis, относятся к средней части разреза печорской серии. Из фаунистических остатков встречены лишь антракозиды. Среди них характерны Palaeomutella cf. talbeica Pog. и Concinella ex. gr. buredanica Pog. (определения Г.И. Дембской).

В самой верхней части вскрытого разреза печорской серии была взята проба для спорово-пыльцевого анализа. Л.Б. Вирбицкас (ВКГРЭ), определивший спорово-пыльцевой состав в этой пробе, в своем заключении отметил, что спор Hyinenozonotriletcs sp., характеризующих в ряде разрезов Печорского бассейна самые верхние слои печорской серии (которые, как правило, залегают под триасовыми базальтами), не найдено, а поэтому можно предполагать, что породы этой части разреза залегают не в самых верхах разреза печорской серии. Если принять, что мощность печорской серии на реке Бол. Сарьюга по сравнению с соответствующим разрезом ручья Лыаю (мощность 1800 м) не уменьшается (рис. 2.2), то невскрытая верхняя часть серии может составлять здесь 300—400 м.

В составе печорской серии выделяются две свиты: сейдинская (нижняя) и тальбейская.

Сейдинская свита наиболее полно вскрыта вдоль левого коренного берега реки Бол. Сарьюга, а также в обнажениях ручья Вой-вож.

Граница с тальбейской свитой проводится по подошве мощного слоя песчаника, выше которого появляется комплекс пресноводных пелеципод, характерный для тальбейской свиты. С этого же уровня отмечается резкое уменьшение содержания в разрезе эпидота. В стратотипическом разрезе, где выделена эта свита (Сейдиyское месторождение. Печорский бассейн), она характеризуется высокой угленосностью, что имеет место и на реке Бол. Сарьюга. Полная мощность свиты — 500 м, вскрыто — 450 м.

Литологический состав свиты следующий: мелкогалечные конгломераты и гравелиты — 14,8%, песчаники — 36,8%, алевролиты— 31,4%, аргиллиты—10,9%, углистые аргиллиты — 3,6% и уголь — 2,5%.

Ископаемая фауна представлена антракозидами плохой сохранности. флора — обычными для печорской серии видами.

С некоторой долей условности свита может быть подразделена на две толщи (мезоцикла): нижнюю (260 м) и верхнюю (240 м). Граница между толщами проводится по подошве мощной (до 60 м) пачки переслаивания конгломератов, гравелитов и песчаников.

Нижняя толща характеризуется почти полным отсутствием углей. Встречено лишь 4 прослоя углистого аргиллита общей мощностью 1,35 м.

Конкреционные включения в нижней толще исключительно мергелистые и песчано-известковые.

Верхняя толща характеризуется довольно высокой угленосностью в ее средней и верхней частях. Здесь выявлено 6 угольных пластов (от 0,58 и до 2,28 м) общей мощностью 5,91 м и 33 пропластка угля общей мощностью 5,33 м. В толще встречаются анкерито-сйдеритовые, известковисто-анкеритовые, сидеритовые и, очень редко, мергелистые конкреции.

Тальбейская свита. Основной разрез свиты вскрыт на реке Бол. Сарьюга. Кроме того, ряд разрозненных обнажений пород свиты имеется па ручье Вой-вож. Мощность свиты, судя по ее выходам па реку Бол. Сарьюга, 1180 м, из них вскрыто 959 м.

Литологический состав вскрытой части свиты следующий: конгломераты, преимущественно средне-мелкогалечные — 11,1%, песчаники — 34,5%, алевролиты — 27,6%, аргиллиты — 18,6%, аргиллиты углистые — 4,9% и угольные пласты — 3,3%.

Из растительных остатков наиболее часто встречается и наиболее многочисленна Phylladoderma arberi Zal., образующая местами целые пропластки листового угля. Встречаются и другие формы, характерные для печорской серии.

Массовые скопления пресноводных пелеципод отмечаются в средней части толщи T-1 (рис. 3.11.) в 30—60 м выше нижней границы свиты. Здесь встречены Palacomutela сf. talbeica Pog., Palaeomutеla sp. indet (ex gr. verneili Ainal.), Concinnella ex gr. buredanica Pog. Все они надежно определяют описываемую свиту. Разрез тальбейской свиты отчетливо разделяется на 5 толщ (мезоциклов). В четырех нижних толщах, особенно в четвертой, широко представлены угольные пласты (от 0,52 до 1,91 м) и пропластки; верхняя — пятая толща, отличающаяся резким преобладанием конгломератов и песчаников, не угленосна. Мощность пятой толщи в принятых границах 410 м, из них вскрыто 163 м. Углы падения вскрытых угольных пластов колеблются от 50° до 85°.

К триасовым отложениям в районе месторождения отнесены только небольшие выходы разнозернистых зеленовато-серых песчаников, пестроцветных алевролитов и галечников, обнаруженные в Сарьюгинской синклинали, на ручье IV-л (четвертый левый приток реки Бол. Сарьюга, считая от устья).

Угленосность. Угольные пласты месторождения имеют сложное строение и представляют собой «слоеные пироги» из чередующихся прослоев угля, углистого аргиллита и аргиллита. Поэтому при детальном описании угольных пластов отдельно фиксировались и опробовались пачки угля, зольного угля (зольность от 40 до 50%), углистого аргиллита (зольность 50—60%), средне- и слабоуглистых аргиллитов (зольность от 60 до 80%) и неуглистых пород (зольность более 80%). Строение угольных пластов показана на рисунке 3.12.

Общая характеристика угленосности печорской серии Сарью-гинского месторождения приводится в таблице 3.1.30.

Сейдинская свита. Угленосность свиты распределена по разрезу неравномерно. Значительная угленосность фиксируется лишь в верхней части ее разреза мощностью около 100 м, где залегают рабочие пласты 6 и 8 верхний (см. рисунок 3.12.) и забалансовые пласты 1, 4, 7, 8 нижний. Всего в свите имеется 39 угольных слоев с суммарной мощностью 11 м, что составляет коэффициент угленосности 2.5.

Тальбейская свита. Угленосен весь разрез свиты, за исключением верхних 410 м, сложенных преимущественно конгломератами и песчаниками (пачка Т-5). Наибольшей угленасыщенностью отличается разрез пачки Т-4, мощностью 230 м (пласты 24-28).

Всего в разрезе свиты выявлено 47 угольных слоев с суммарной мощностью около 26 м, из которых 10 имеют мощность более 1 м при суммарной мощности угля 14 м (пласты 15, 16, 18, 19, 22, 24, 26 нижний, 26 верхний, 27 нижний и 28 нижний). К забалансовым по мощности относятся пласты 10, 11, 13, 20 нижний, 20 средний, 21, 25 верхний, 27 верхний и 28 верхний (всего 9 пластов общей мощностью 5,8 м).

Коэффициенты угленосности тальбейской свиты несколько выше, чем сейдинской свиты: общий — 2,7; для рабочих пластов — 1,46.

К числу кондиционных рабочих пластов относятся пласты 15, 19, 22, 26 верхний, 27 нижний, 28 нижний.

Качество углей. Перографическое изучение углей месторождения было проведено путем макроскопического описания всех отобранных проб из угольных пластов и микроскопического изучения 38 аншлифов-брикетов (подсчет микрокомпонентов угля и минеральных примесей).

Минеральные примеси представлены глинистым веществом и небольшим количеством карбоната, кварца и пирита. Глинистое вещество, как правило, находится в сростках с органической массой и гораздо реже в виде самостоятельных включений. Содержание глинистого вещества колеблется в аншлифах-брикетах от 13 до 55%, что указывает на высокую зольность органической массы угля. Содержание пирита, карбонатов и кварца не превышает 1—2%. Они встречаются, главным образом, в сростках с органической массой.

По вещественному составу угли характеризуются преобладанием микрокомпонентов группы витринита (75—87%). В меньших количествах присутствуют микрокомпоненты группы фюзенита (10—24%), а также семивитринита и лейптинита (1—6%). В листоватых углях преобладающим компонентом является лейптинит.

Е.П. Тарбаевой была определена степень метаморфизма углей месторождения путем сравнения в 16 аншлифах-брикетах изучаемых углей с эталонами каменных углей со степенью метаморфизма II2 и I1-2. Витринит испытуемых углей оказался темнее витринита эталонов и имеет стадию метаморфизма ниже I1-2 (пробы были взяты в обнажениях).

Определения химических показателей угля, его технологических свойств (полукоксование, обогатимость) проведены по пробам из разведочных канав, обнажений и неглубоких шурфов, где угли залегают в зоне поверхностного выветривания. Вследствие их окисленности углехимические показатели (в особенности влага, выход летучих, элементарный состав) являются в той или иной степени искаженными. Угли изучались Т.Н. Пеймер (ВКГРЭ), Г.В. Невсгуевым и А.И. Птушко (ПечорНИУИ).

Аналитическая влажность углей по данным 177 определений колеблется от 5,9 до 22,7%. Максимальная влагоемкость по 4 определениям составляет 18—24%.

Зольность (Ad) угля из разных пачек пластов колеблется в широких пределах от 16,4 до 47%, а средняя зольность угольной массы в рабочих пластах 36,9%. Таким образом, угли месторождения в целом являются высокозольными.

Средний химический состав золы углей по данным II определений следующий (в %): SiO2 - 59,3; Fe2O3 - 9,6; Al2O3 -21,2; CaO - 2,4; MgO - 1,9: TiO2 - 0,43; SO3 - 0,79; (Na2O+К2О) - 2,2—4,4. Преобладает температура плавления золы ниже 1300°.

Объемный вес углей (8 определений) колеблется от 1,32 до 1,78, а удельный вес образцов с зольностью не выше 40% — от 1,45 до 2,13 (41 определение).

Содержание общей серы в углях по 37 определениям от 0,3 до 1 %, а в среднем 0,7, т. е. угли месторождения относятся к малосернистым. Преобладает сульфатная сера.

Содержание фосфора но 6 определениям колеблется от 0,010 до 0,026%, т. е. угли малофосфористые.

Выход летучих на горючую массу (Vdar) определялся в пробах из 25 угольных пластов. Общий размах колебания значений этого параметра от 41 до 52,5%. Если исключить крайние значения, то для углей сейдинской свиты характерен выход летучих 43—45%, а в тальбейской свите он возрастает до 50—51%, т. е. повышается со стратиграфической высотой.

Элементарный состав угля (на горючую массу) определялся в 13 пробах. Среднее содержание углерода 66,5%, водорода — 4,3%, азота по 5 определениям около 2%.

Содержание гуминовых кислот оказалось высоким — от 7,7 до 59,9% при среднем содержании около 45% (по 19 определениям).

Теплота сгорания на горючую массу Qsdaf, определенная в пробах из 25 угольных пластов, колеблется от 27,34 до 29,25 МДж/кг. Теплота сгорания угля на влажную безвольную массу была определена в двух пробах из пластов 16 (шурф 1) и 21 и в обоих случаях была меньше 23,88 МДж/кг. Низшая теплотворная способность угля в пробах из пластов 6, 15, 16 и 22 составляет 13.83—14.67 МДж/кг;

Степень метаморфизма углей. Если основываться на приведенных выше данных о влажности углей, их максимальной влагоемкости, о выходе летучих и содержании углерода, а также на подсчетах теплоты сгорания на влажный беззольный уголь (Q меньше 23,88 МДж/кг), то угли месторождения следует отнести к бурым. Однако нельзя не учитывать то обстоятельство, что все полученные показатели качества углей относятся к сильно окисленному углю. Поэтому большой интерес представляют данные определения степени метаморфизма углей по отражательной способности витринита, полученные Г.Н. Полищуком. Судя по этим определениям, угли пластов 18, 19, 20, 24 и 27 (средняя и верхняя части разреза тальбейской свиты) относятся к марке Б-Д, т. е. являются переходными от бурых к длиннопламенным.

Обогатимость углей в целом определяется как очень трудная, по для окончательного заключения необходимо исследовать представительные пробы неокисленного угля.

Полукоксование углей. Всего было исследовано 9 проб из пластов 4, 5, 6, 8, 13, 18 и 19, причем, пласты 4 и 5 были представлены двумя пробами каждый. Выход каменноугольной смолы полукоксования колебался от 2,9 до 7,84%. Максимальный выход (более 6%) был получен из пластов 13, 18 и 19.

Район реки Б. Сарьюги является перспективным для дальнейших поисковых работ, целесообразность проведения которых будет определяться спросом на новые площади с энергетическими углями. Одним из основных вопросов, которые предстоит разрешить, является вопрос о степени устойчивости строения и выдержанности угольных пластов по простиранию и падению.