И. П. Попов. Возможные причины расщепления угольных пластов свиты С42 в Гуково-Зверевском районе Донбасса

Несмотря на длительность истории изучения стратиграфии и литологии угленосных отложений Донбасса, в оценке факторов, контролирующих формирование угленосных толщ и расщепление угольных пластов, до сих пор существуют различные мнения. Отдельные исследователи при изучении расщеплений отдают предпочтение какому-либо одному фактору (геотектоническому, биологическому, климатическому, геоморфологическому). Между тем выявление закономерностей явления расщепления позволило бы прогнозировать распространение угольных пластов на неразведанных площадях и глубоких горизонтах, обоснованно и методически правильно проводить их поиски и разведку и более рационально производить разграфку шахтных полей.

Существуют различные точки зрения о причинах расщепления угольных пластов:

1. Подавляющее большинство геологов (Н. С. Шатский, Г. А. Иванов, Ю. А. Жемчужников, Г. Ф. Крашенников и др.) объясняют этот процесс различной тектонической подвижностью отдельных участков и их неравномерным погружением в период накопления торфяника [2].

2. А. С. Прокопченко [3] связывает расщепление угольных пластов в Донбассе с проявлением конседиментационных тектонических движений. По его мнению, площади нерасщеплен-ных пластов приурочены к сводовым частям антиклиналей и замковым участкам синклиналей. Эти участки представляли собой пологие склоны и были заняты заболоченными террасами, где происходило интенсивное торфонакопление, распространявшееся на центральные части синклиналей, когда процесс их прогибания замедлялся, и соответственно площади, покрытые водоемами, уменьшались и сокращались в периоды ускорения прогибания синклиналей и увеличения площадей, занятых водой.

По мнению А. С. Прокопченко, распространение площадей нерасщепленных и расщепленных угольных пластов отражает начало формирования основных структурных элементов бассейна в стадии осадконакопления.

3. По данным А. П. Дубок и А. Н. Бувалкина, расщепление угольных пластов обусловлено неровностями рельефа ложа торфяников, являющимися результатом деятельности временных и постоянных потоков. Этой точки зрения придерживается и В. Ф. Ткаченко [6], который объясняет образование неровностей рельефа неодинаковой гравитационной уплотняемостью нижележащих, тонкозернистых и грубозернистых пород.

Выяснению причин многократного расщепления и слияния угольных пластов па площади Гуково-Зверевского района Донбасса посвящена одна -из работ А. М. Розентулера [4]. Согласно данным его исследований, линии расщепления угольных пластов ориентированы с северо-запада на юго-восток и пересекают вкрест простирания Должанско-Сулино-Садкинскую синклиналь, а мощность отложений угленосной толщи постепенно увеличивается в юго-восточном направлении. Отсюда следует, что расщепление пластов связано с интенсивностью погружения бассейна в юго-восточном направлении и зависимость между явлениями расщепления и современным структурным планом Должанско-Сулино-Садкинской синклинали не устанавливается.

Анализ морфологии угольного пласта i₃ и выявленные закономерности изменения мощности интервала i₃-K₁ свиты С₂ на площади Гуково-Зверевского района показывают, что расщепление угольных пластов объясняется различными причинами.

В последние годы в геологической литературе стали появляться работы о конcедиментационном характере тектонического развития Донбасса. В этой связи необходимо кратко остановиться на основных структурных элементах описываемого района.

В Гуково-Зверевском угленосном районе выделяются две такие структуры - Колпаковско-Замчаловская антиклиналь и северное крыло сопряженной с ней Должанско-Сулино-Садкинской синклинали. Первая представляет собой сложное поднятие, южное крыло которой характеризуется простым моноклинальным падением, кое-где осложненным флексурными перегибами слоев пород. От западной границы района до меридиана пос. Лиховского ось антиклинали имеет почти субширотное простирание с отчетливым погружением шарнира складки на восток.

В центре Гуково-Зверевского района антиклиналь деформируется диагональной складкой, ориентированной в северозападном направлении и названной Б. В. Смирновым [5] Федоровским диагональным прогибом. Этот прогиб фиксируется двусторонним периклинальным замыканием отложений свиты С⁴₂, низов свиты С⁵₂ и резким дугообразным структурным изгибом выходов отложений свит: С⁵₂, С⁶₂, С⁷₂, С¹₃.

В пределах района антиклиналь имеет широкий, почти плоский свод. Северное крыло Должанско-Сулино-Садкинской синклинали представляет собой пологую моноклиналь.

На фоне вышеописанного тектонического плана района рассмотрим морфологию основного пласта i₃ и угленосность интервала i₃-K₁ свиты С⁴₂.

Строение угольного пласта i₃, в Гуково-Зверевском районе претерпевает значительные изменения, обусловленные большими перерывами в накоплении растительного материала, приводящими к его многократному расщеплению. Первое расщепление пласта i₃ установлено на участке Платовском вблизи республиканской границы (Упоминаемые в статье участки расположены в Гуково-Зверевском районе с запада на восток в следующем порядке: Платовский, шахты 19/20, Гуковский № 4, шахты Обуховской-Западной, плахты Обуховской 1 и шахты Шерловской.). Здесь пласт расщепляется на два самостоятельных пласта i^н₃ и i^в₃.

Линия расщепления пласта 1 - 1 (рис. 1) протягивается почти строго меридионально. Восточнее этой линии пласты i^н₃ и i^в₃ на всей площади района нигде не сливаются, а мощность междупластия постепенно увеличивается в восточном направлении, изменяясь от 1 до 30 м.

Междупластие сложено обычным для Донбасса комплексом пород, включающим и прибрежноморские слабоизвестковые осадки. Нерасщепленный пласт i^н₃ занимает всю сводовую часть Колпаковского-Замчаловской антиклинали от западной границы района до меридиана, проходящего в 3 км восточнее пос. Лиховского.

На востоке района нерасщепленный пласт i^н₃ установлен в восточной части участка шахты Обуховской 1 и также приурочен к сводовой части южной ветви Колпаковско-Замчаловской антиклинали.

Рис. 1. Схема морфологии угольного пласта isub3/sub:

На всей этой площади пласт i^н₃ состоит из 2-3-угольных пачек, разделенных маломощными прослойками углистых пород, а на участке шахты Зверевской Северной - из одной мощной угольной пачки. Мощность пласта на вышеперечисленных площадях изменяется от 1,1 до 2,85 м.

На остальной площади района пласт i^н₃ расщеплен на 2-3 самостоятельных пласта(i^н₃ нижняя пачка ,i^н₃ средняя пачка и i^н₃ верхняя пачка). В восточной части участка шахты 19/20, на участке Гуковском № 4 и в западной половине участка шахты Обуховской Западной от пласта i^н₃ последовательно отщепляется вначале нижняя пачка (Отщепленной пачкой автор считает пачку с меньшей мощностью. ) (линия 2-2), затем средняя (линия 3-3), при этом рабочую мощность сохраняет только верхняя пачка. На востоке участка шахты Лиховской, приуроченной к Федоровскому диагональному прогибу, в восточной и южной частях участка шахты Обуховской Западной, с одной стороны, и в западной части участка шахты Обуховской № 1 - с другой, происходит также последовательное расщепление пласта i^н₃: вначале отщепляется верхняя пачка (линии 4-4 и 7-7), затем средняя (линия 6-6). Необходимо отметить, что на этих участках при расщеплении сохраняет рабочую мощность только нижняя пачка. На востоке района строение пласта i^н₃ еще более сложное. На участке шахты Шерловской в северном направлении происходит отщепление верхней пачки (линия 8-8), а в южном - сначала нижней пачки (линия 9-9), которая еще южнее расщепляется на две пачки (линия 11-11), а затем - и верхней (линия 10-10). На площадях расщепленного пласта i^н₃ междупластие при небольшой мощности (до 3 м) сложено тонкозернистыми осадками, при возрастании мощности до 10-17 м крупность зерен вмещающих пород увеличивается. По данным А. М. Розентулера, породы междупластий несут черты отложений лагунных фаций: содержат большое количество растительных остатков, топкорассеянный углистый материал, имеют несовершенную сортировку и большое количество цемента.

Не останавливаясь детально на изменении строения пластов i^в₃ и i¹₃ свиты С⁴₂ на описываемой площади, отметим, что морфология этих пластов носит унаследованный характер, т. е. пласты расщепляются на тех же участках, что и пласт i^н₃ (рис. 2).

Рис. 2. Литологический профиль интервала isub3/sub - isup1/supsub4/sub: 1 - угольный пласт рабочей мощности; 2 - сланцы глинистые; 3 - песчаники; 4 - известняки

По карте изопахит интервала i₃-K₁ (см, рис. 1) свиты С⁴₂ на площади района можно определить, что изменение мощности интервала находится в прямой зависимости от положения Федоровского прогиба. Зона наиболее интенсивного прогибания, т. е. полоса самой большой мощности интервала совпадает с центральной частью Федоровского прогиба, причем по направлению к оси Должанско-Сулино-Садкннской синклинали ширина прогиба увеличивается. Изопахиты интервала i₃-K₁ в западной половине района ориентированы с северо-востока на юго-запад, дугообразно изгибаясь в сторону Федоровского прогиба, а в восточной половине изопахиты ориентированы с северо-запада на юго-восток. В сводовой части Колпаковско-Замчаловской антиклинали мощность интервала i₃-K₁ равна 120-140 м, в центральной части прогиба она увеличивается до 155-160 м. Амплитуда изменения мощности, достигает 15-20%. Фациально-циклический анализ вкрест простирания Федоровского прогиба показывает расщепление циклов и увеличение их количества в донной части прогиба с одновременным ростом числа угольных пластов и пропластков с 3-4 до 13-15 (см. рис. 2).

По данным Т. Я. Ягубянца, Федоровскому прогибу соответствует полоса наибольших значений мощностей свиты С²₆, поэтому, согласно правилу пропорциональности В. 3. Ершова, следует ожидать увеличения мощности и свиты С⁵₂ в полосе прогиба.

По-видимому, волновой прогиб среднекарбонового возраста протягивался на южное крыло Должанско-Сулино-Садкинской синклинали, так как типичный разрез интервала i₃-К₁ свиты С⁴₂ установлен в западной части Горной поисковой площади и на участке Горный 1, где тоже повышается мощность интервала и происходит расщепление угольных пластов.

Косвенным признаком существования подвижной зоны на месте современной диагональной складки и более стабильной площади к западу от нее является петрографическое строение пласта i^н₃. При детальном описании петрографического состава углей пласта i^н₃ шахты № 37 А. М. Розептулером установлено, что угли относятся к типу клареновых с однородным гелефицированным веществом, т. е. накопление их происходило в условиях устойчивых обводненных болот. Одиовозрастныe с ними пачки угля в зоне прогиба часто представлены сапроколлитами, т. е. типами углей, образование которых могло происходить в условиях лагун и озер на более низких гипсометрических уровнях.

Таким образом, анализ морфологии пласта i₃ и изопахит интервала i₃-K₁ позволяет сделать следующий вывод о характере угленакопления свиты С⁴₂.

После накопления нижней пачки пласта i^н₃ наступил перерыв в накоплении растительного материала в полосе Федоровского прогиба и на двух соседних изолированных участках, расположенных к западу и востоку от него. Произошло заполнение этих подвижных зон терригенным материалом и создались благоприятные условия для накопления средней пачки пласта i^н₃. Перед формированием верхней пачки пласта i^н₃ отмечается перерыв в накоплении растительного материала на тех же участках, что и после накопления нижней. Накопление верхней пачки пласта i^н₃ происходило уже по всей территории района, после чего наступил перерыв, связанный с общим погружением бассейна в юго-восточном направлении.

Судя по морфологии пластов i^в₃ и i¹₃ на площади района, можно предположить, что подвижная зона, соответствующая Федоровскому прогибу, существовала весь период накопления толщи свиты С⁴₂, причем вблизи оси Колпаковско-Замчаловской антиклинали она суживалась, а к северу и югу от нее расширялась.

Как указывал Б. В. Смирнов, с наличием этого прогиба связано смещение к северу оси Колпаковско-Замчаловской антиклинали. Возможно, что и смещение оси Должапско-Сулино-Садкинской синклинали к югу так же вызвано существованием этого поперечного прогиба, южная часть которого в период накопления последующих толщ постепенно смещалась в восточном направлении, и в настоящее время мы наблюдаем слияние осей Должанско-Сулино-Садкинской синклинали и Федоровского прогиба.

Из рассмотренного материала можно заключить:

1. Федоровский диагональный прогиб следует отнести к типу поперечных структур, подобно Аютинскому и Керчикскому поднятиям, которые по выражению С. Е. Верболоза [1], являются нарушениями восточного крыла Центрального поперечного поднятия Донбасса.

2. На характер угленосности существенное влияние оказали конседиментационные тектонические движения, заложившие поперечные структуры бассейна. Одной из возможных причин расщепления угольных пластов свиты С⁴₂ является наличие поперечных впадин, которые в период накопления исходного растительного материала представляли собой более подвижные области по сравнению с поперечными поднятиями.

3. Зависимость между морфологией угольных пластов свиты С⁴₂ и линейной складчатостью Донбасса не устанавливается.

4. Всеми исследователями Гуково-Зверевского района отмечалось, что мощность каменно-угольных отложений закономерно увеличивается с запада на восток.

Вышеприведенные данные свидетельствуют о более сложном характере изменения мощности этих отложений. На фоне общего увеличения мощности карбона с запада на восток выделяются участки с относительно большей мощностью, приуроченные к поперечным впадинам, и меньшей мощностью, приуроченные к поперечным поднятиям.

5. Анализ морфологии угольных пластов и закономерности изменения мощности по площади Гуково-Зверевского района показывают, что расщепление угольных пластов объясняется различными причинами.

Литература

1. С. Р. Вербоноз. Центральное поперечное поднятие Донецкого бассейна. "Советская геология", 1969, № 11.

2. Г. А. Иванов. Угленосные формации (закономерности строения образовании, изменения и гинетитеская классификация). М., «Наука». 1967.

3. Л. С. Проконченко. Расщепление угольных пластов в Восточном Донбассе. «Советская геология», 1967, № 7.

4. А. М. Розентулер [и др.]. Отчет по теме № 186 «Морфологий и генезис угольных пластов восточной части Донбасса», Первый этап - Должанско-Садкинская синклиналь, ч. 1, Фонды ВДТГУ, Ростов-на-Дону, 1967.

5. Б. В. Смирнов. Закономерности сочетания тектонических элементов в Гуково-3веревском районе Восточного Донбасса. В сб.: «Материалы геологических исследований на территории Нижнего Дона и Нижней Волга. Изд-во Ростовского ун-та, 1967.

6. В. Ф. Ткаченко. Причины расщепления угольных пластов в Донецком бассейне. Изв. вузов, геология и разведка, 1969, № 3.

Особенности обработки почвы под озимые.