Файл: Волков В.Н. Генетические основы морфологии угольных пластов.pdf

поднятиях [63, 54 и др.]. Однако изучение древних угленосных толщ и современных песчаных осадков в дельтах и у морских побе­ режий указывает на возможность образования н резких контактов в основании песчаных залежей, и размывов подстилающих осадков без поднятий "[135, 61, 244, 191, 8, 152].

Представления о возможности (или невозможности) образова­ ния размывов в основании песчаных толщ без поднятий во многом зависят от взглядов на генезис этих толщ. Сторонники обязательных поднятий рассматривают песчаные образования как наземные — аллювиальные. Сторонники необязательных поднятий полагают, что размывы в основании песчаных тел могут формироваться в условиях подводных частей дельт, где выносимый песчаный материал размы­ вает п перемывает подстилающие осадки, вплоть до образования глубоких врезов, или представлять собой результат различного рода донных течений в прибрежных зоиах бассейна. Соответственно песчаники, заполняющие образовавшиеся каналы, отлагаются в под­ водных условиях. Последние исследования в Донбассе [152] пока­ зывают также, что не всегда имеет место именно врез песчаников в подстилающие породы. Наблюдения в горных выработках свиде­ тельствуют о наличии порой фацпальных переходов от песчаников к бассейновым глпнпсто-алеврптовым осадкам через довольно узкую зону переслаивания шириной 50—!00 м, что, конечно, можно пред­ ставить только в условиях подводных выносов.

поверхности отложения осадков относительно постоянного уровня вод происходит по сложной результирующей кривой, образованной из общего погружения и наложенных на него колебательных движе­ ний синусоидального облика. В итоге периоды стравнительно дли­ тельного погружения (с переменной скоростью) сменяются кратко­

его, вследствие чего могут образовываться размывы подстилающих пород (в основании песчаных залежей). Одновременно с этим подоб­ ного же типа сопряженные движения предполагаются для области сноса (направленное общее поднятие с кратковременными останов­ ками и опусканиями). Детальная разработка данной концепции дала возможность выявить ряд особенностей строения угленосных толщ [63, 54, 127, 129, 2241. "

Данный механизм формирования угленосных циклотем, учиты­ вающий возможность образования размывов и накопления части осадков в наземных условиях (аллювиальные и пролювиальные породы), отвечает условиям многих конкретных разрезов, но не является универсальным.

66

В целом образование циклотем при прерывистом погружении и погружении сподиятиями можно рассматривать как варианты одного общего тектонического механизма.

При оценке этого механизма важно выяснить, насколько он удовлетворяет условиям одновременного формирования угольных

или пласты, будучи нередко распространенными на огромных пло­ щадях, также могут рассматриваться как образования в основном одновременные [244]. Безусловно, что здесь прежде всего большую роль играл ровный рельеф области осадко- и углеобразования. Од­ нако этого недостаточно.

Приняв тектонический механизм формирования протяженных

ивыдержанных циклотем и угольных пластов, необходимо допу­ стить, что крупный участок земной коры размером во многие тысячи

идаже десятки тысяч квадратных километров, сложенный плотными, жесткими и разнообразными по своим физико-механическим свой­

вых по своим свойствам, под действием тектонических сил испыты­ вает на всей площади одновременные и одинаковые по знаку и близ­ кие по величине движения. При этом эти движения должны обусло­ вить на большой территории одновременность и однородность строго ограниченных условий, которые требуются для формирования уголь­ ного пласта, имеющего к тому же сравнительно малую мощность.

Между тем, для тектонических движений, связанных с переме­ щением крупных жестких неоднородных массивов земной коры скорей свойственны не однородность и одновременность проявления на боль­ шой площади, а, наоборот, локальный дифференциальный характер. Фактические данные о современных тектонических движениях земной коры подтверждают это положение. Так, сопоставление двух точных нивелировок территории Голландии [192] показывает, что рассма­ триваемые движения имеют отчетливо выравненный дифференциаль­ ный характер, а на некоторых участках наблюдается даже смена знака движений: поднятия и опускания, сменяющие друг друга на расстояниях менее 10 км.

Тектонический механизм формирования циклотем несомненно является реально возможным и отражает условия образования многих из них. Однако он "не может рассматриваться в качестве единственного и скорей характерен для маловыдержанных на плошади циклотем, имеющих сложное изменчивое строение, что более ' отвечает физи­ ческой сущности этих движений. Выдержанные и протяженные циклотемы и входящие в них угольные пласты формируются, ско­ рее всего, в результате движений иного типа, которые могут обус­ ловить однородный режим на большой площади. Роль тектонических движений в этом случае выражается в усложнении строения цикло­ тем, формировании их изменчивости на площади и, в частности, расщеплений.

обусловливает возможность более или менее периодических относи­ тельных изменений уровня вод и, следовательно, в принципе может привести к формированию циклотем [203, 204].

Наиболее отчетливо роль усадки при образовании циклотем пока­ зана Т. Уэстолом [250], рассмотревшим на примере типичного раз­ реза карбоновой угленосной циклотемы мощностью 30,5 м последо­ вательное сокращение отдельных слоев и пачек по мере их форми­ рования при определенных величинах усадки для торфа, углей и осадков разного типа (табл. 10). Если принять, что цпклотема на некоторой глубине уплотняется до. той степени, какую можно на­ блюдать в настоящее время (последняя графа табл. 10), то тогда величина опускания в результате усадки слоев составит разность между мощностью только что сформировавшейся циклотемы и ее современной (уплотненной) мощностью, т. е. 34,8 — 30,5 = 4,3 м, что от мощности 30,5 составит 14%. Остальная часть мощности цик­ лотемы формируется по Т. Уэстолу, за счет других факторов (текто­ ническое погружение, эвстатпческпе колебания).

* Вс е м о щ н о с т и в т а б л и ц е д а н ы в м е т р а х .

Приведенный пример показывает не ведущую, но достаточно ощу­ тимую (14%) роль факторов уплотнения осадков при образовании циклотем (и тем более угольных пластов), что, безусловно, следует учитывать, принимая любую гипотезу их формирования. При этом роль факторов усадки прямо зависит от доли глинистых пород в стро­

ев

еніш циклотемы. Пример Т. Уэстола относится к случаю, когда гли­ нистые усадки и уголь составляют менее половины ее мощности. Если же соотношение этих пород будет большим, увеличится и роль усадки, вместо 14% можно получить 20, 30% и более. Для таких крайних случаев роль процессов уплотнения осадков станет ведущей.

д) Колебательные движения уровня вод. Обратимся теперь к воз­ можности образования цпклотѳм в результате изменений (колеба­ ний) уровня вод на фоне общего (тектонического) погружения обла­ сти седиментации. Заметим, что замена колебательных движений дна бассейна движениями уровня моря формальной картины обра­ зования циклотем не меняет. В то же время принятие идеи колеба­ тельных движений уровня вод позволяет лучше объяснить возмож­ ность одновременного образования циклотем и угольных пластов на больших площадях, поскольку для быстрого, практически момен­ тального распространения водных масс нужен лишь ровный рельеф.

Возможные причины колебания уровня воды в морях и замкнутых бассейнах обсуждались неоднократно [242, 251, 54, 249, 193, 250, 248, 38, 90, 191]. Наиболее известпы представления о колебаниях уровня моря, связанных с климатическим фактором (гипотеза гляциоэвстатического контроля). Суть гипотезы проста: с оледенениями связываются регрессии, с таянием ледников — трансгрессии. Суще­ ствование таких движений уровня моря для четвертичного периода доказано [183, 230, 215, 61, 193]. Согласно имеющимся данным, послеледниковая трансгрессия характеризуется очень плавным и по­ степенным подъемом уровня вод; общая амплитуда составляет по­ рядка 100—150 м.

Применение гипотезы гляцпоэвстатического контроля к объясне­ нию циклического строения древних и, в частности, палеозойских угленосных толщ не встречает особой поддержки, так как нет дан­ ных о существовании многократных оледенений на протяжении гео-

> логической истории [242 , 49, 143, 191, 38].

Между тем колебания уровня вод бассейна не ограничиваются од­ ним только ледниковым контролем, а могут быть вызваны рядом дру­ гих факторов. Сюда можно отнести, например, изменения уровня вод вследствие так называемого тектоно-эвстатического контроля [242, 243, 193, 250]. Согласно этой концепции тектонические движения, происходящие на территории дна морей и океанов вне области углеобразования, вызывают изменения их формы и размеров, и как следствие — изменения (колебания) уровня вод. В отличие от текто­ нического механизма формирования циклотем, в данном случае тек­ тонические движения вызывают изменения не уровня отложения осадков, а уровня вод в бассейне, что при благоприятном рельефе может обеспечить одновременное образование пластов, горизонтов и циклотем на больших территориях.

Кроме того, следует указать и собственно климатические измене­ ния уровня вод, связанные с чередованием сухих и влажных перио­ дов. Если для паралических бассейнов это не может привести к

R9

уществснно большим колебаниям, то в замкнутых, внутрпконтиненалышх бассейнах подобные климатические колебания могут конролпровать образование угленосных циклотем.

Результаты исследований, посвященных вопросам колебания уровня морей и океанов, показывают, что принятый многими геоло­ гами постулат о постоянстве положения уровня морей и океанов и со­ ответственно объяснений всех процессов формирования осадков только тектоническими движениями в области континентов, не является столь прочным и незыблемым, как это может казаться. При этом заметим, что амплитуда колебаний уровня вод не должна была быть большой. Исходя из представлений об общем мелководном характере осадков угленосной толщи (включая известняки), в условиях общего погружения и компенсированного накопления для формирования циклотем достаточны колебания глубин в пределах первых десятков метров. В сводке А. Уэллса [249], например, приводится величина порядка 15 м. Для древних эпох углеобразования подобные колеба­ ния уровня вод бассейна седиментации вполне допустимо связывать с тектоно-эвстатнческнмп движениями, а также с собственно клима­ тическими изменениями (для внутрпконтинентальных замкнутых бассейнов). Не следует упускать из виду и такие дополнительные факторы, как прерывистый снос материала и роль процессов усадки.

Вопрос о причинах более или менее правильной повторяемости цик­ лотем в разрезах угленосных толщ одинаково может быть обращен и к тектонической и эвстатической гипотезам. Подлинные причины этого не ясны и выходят далеко за рамки работы. Эти причины могут быть внутренними, связанными с периодическим характером процессов, происходящих в земной коре (или мантии). Видимо, воз­ можны и внешние связи с различными периодическими явлениями и процессами в солнечной системе и даже галактике. В этом отноше­ нии интересны данные Н. Ф. Балуховского [6], пытающегося нахо­ дить резонансные аналоги между цикличностью разрезов угленосных толщ п астрономическими явлениями (солнечная активность, изме­ нение наклона эклиптики, возмущения в ядре галактики и различ­ ные сочетания этих явлений между собой).

Таким образом, при формировании циклотем скорей всего дей­ ствует несколько факторов, соотношение которых может быть са­ мым различным. Наиболее выдержанные и протяженные циклотемы лучше объясняются эвстатическимн колебаниями уровня вод (на фоне погружения), чем собственно тектоническими движениями дна бассейна. В целом, проблема формирования циклотем полностью не решена. Пока еще нет хороших и достоверных приемов разде­ ления общего суммарного относительного изменения уровня вод на составляющие компоненты (тектоническое погружение, эвстатические движения, усадка и др.), что, видимо, следует рассматривать как одну из задач. В этой же связи большое значение имеют деталь­ ные исследования поведения отдельных циклотем на площади. По­ добные работы все еще очень редки и их надо усиленно продолжать и развивать. Видимо, прав Дж. Уэллер, один из пионеров в области

70