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

исследования цикличности угленосных толщ, писавший в 1964 г., почти через 30 лет после своей первой, известной всем геологамугольщикам работы [245], что нет более «пленяющего и очаровыва­ ющего» поля для исследований, чем проблема формирования угле­ носных цпклотем [246].

Движения, контролирующие формирование угольных пластов. Формирование угольного (торфяного) пласта отвечает достаточно узкому режиму относительных движений уровня вод и поверхности отложения торфяной массы. Поэтому диапазон факторов, контроли­ рующих этот режим, достаточно широк. Можно следующим образом оценить характер и типы движений, сопровождавших процесс на­ копления угольной залежи.

Движения, связанные с началом накопления пласта, аналогичны движениям, контролирующим образование циклотем: 1) заполне­ ние бассейна седиментации осадками; 2) тектоническое поднятие (или опускание) территории; 3) тектоно-эвстатйческие изменения уровня вод; 4) климатические изменения уровня вод; 5) различные соотношения названных факторов. Эти движения регулируют сбли­ жение или совпадение уровня вод с поверхностью отложения осадков и, таким образом, обусловливают возможность (при прочих благо­ приятных условиях) начала формирования пласта. Кроме первого, названные типы движений могут проявляться двояко: в регрессив­ ном и трансгрессивном вариантах, т. е. начало торфообразования может быть связано п с обмелением территории (чаще всего), и с приближением поверхности к уровню вод сверху. Первый фактор действует только в регрессивном варианте.

Принимая перечисленные варианты движений в качестве контро­ лирующих начало накопления пласта, следует отметить, что преоб­ ладающая роль эвстатического элемента способствует большему эф­ фекту одновременности формирования пласта на большой площади. И, наоборот, преобладание роли других факторов (тектонических движений дна бассейна) приводит к более выраженным признакам неодновременности начала формирования залежи, и ее большей из­ менчивости на площади. Правда, здесь большую роль может играть рельеф, что особенно важно именно для начала накопления пласта.

Процесс самого формирования пласта (мощности, строения, из­ менчивости на площади) определяется длительностью благоприят­ ных соотношений уровня вод и поверхности образующегося торфя­ ника, а также временными нарушениями этих .соотношений, свя­ занными с накоплением прослоев пустых пород. Контролирующими являются следущие типы движений: 1) тектоническое погружение дна бассейна седиментации; 2) тектоно-эвстатическое повышение уровня вод; 3) эвстатическое повышение уровня вод, связанное с бо­ лее влажными климатическими условиями; 4) уплотнение подсти­ лающих (преимущественно глинистых) осадков; 5) самоуплотнение отлагающейся торфяной массы; 6) проседание фундамента вслед­ ствие процессов карстообразования, выщелачивания солей и т. п.; 7) изменение скорости накопления растительной массы, связанное,

71

например, с изменением типа растительности; 8) различные соотно­ шения названных факторов.

По сравнению с условиями начала накопления пласта ряд фак­ торов выпадает, но добавляются другие. Оценивая перечисленные виды движении, отметим, что большей частью одновременное фор­ мирование основных горизонтов залежи на большой площади обус­ ловливается далеко не каждым из них. Предпочтение надо отдать не движениям поверхности отложения осадков, а движениям самого уровня вод, т. е. эвстатическим или тектоно-эвстатпческим при­ чинам.

Вопрос о характере движений, приводящих к окончательному затоплению торфяника ц окончанию формирования пласта, можно рассматривать двояко, и соответственно ответ будет или достаточно простым или, наоборот, сложным и во многом неясным.

Прежде всего следует заказать, что движения, контролирующие формирование самого пласта, могут быть п возможными причинами окончания процесса накопления залежи. Только в каждом случае надо будет сделать дополнение в том смысле, что затопление тор­ фяника вследствие проявления того или .иного фактора было более' длительным и, скорей всего, большим по амплитуде и скорости. Накопление растительного материала (происходящее в пределах определенного диапазона глубин) не успевало в этих условиях за подобным режимом повышения уровня вод, что и привело к прекра­ щению формирования залежи и занесению ее осадками кровли. Рез­ кий п ровный, как правило, контакт пласта с кровлей, синхрон­ ность этого контакта в пределах больших площадей свидетельствуют •в пользу эвстатическпх изменений уровня вод, чем, скажем, текто­ нических движений.

В таком объяснении как будто бы все ясно: скорость подъема уровня вод превзошла скорость накопления биомассы и накопление залежи прекратилось. Однако поставим вопрос иначе. Почему и как меняется скорость повышения уровня вод (или погружения дна тор­ фяника)? Почему в одном случае выдерживается равновесие со ско­ ростью накопления биомассы, в другом случае происходит кратко­ временное затоплейне торфяника (образование прослоя) и вновь его возрождение, в третьем случае —имеет место окончательное затоп­ ление и погребение под осадками кровли? Меняется ли скорость изменения уровня вод? Может быть меняется скорость накопления биомассы? Чем, наконец, определяется мощность пласта с точки зрения механизма его образования?

Известно три попытки объяснить поставленные вопросы. Сторонники существенной роли колебательных тектонических

движений при формировании угольных пластов [63 и др.] пола­ гают, что пласт накапливается в так называемые периоды стабили­ зации режима, отвечая моменту перехода между регрессивной и трансгрессивной ветвью колебательного движения. Предполагается, что в этот момент, соответствующий наименьшей результирующей скорости погружения ложа торфяника, наступает равновесие со ско-

72

ростыо роста растительной массы и происходит формирование за­ лежи. Переход к трансгрессивной ветви движения (имеющего харак­ тер сппусонды) сопровождается увеличением скорости погружения, которая оперея^ает максимально возможную скорость нарастания торфяника и последний затапливается.

Такое объяснение может быть перенесено на условия формиро­ вания и захоронения пластов при эвстатпческпх движениях уровня вод. Однако кривая эвстатнческпх колебаний в этом случае имеет более сложный (чем синусоида) облик и характеризуется, с одной стороны, участкаші более или менее длительной стабилизации (что отвечает накоплению отдельного горизонта плп пласта в целом), а с другой стороны, — резкими и быстрыми изменениями уровня вод (отвечающими в зависимости от масштаба проявления накоплению прослоев или пород кровли).

Существуют предположения о роли процессов уплотнения осад­ ков и торфяной массы, приводящих к окончательному затоплению торфяника [203, 204, 194]. Так, Ван-дер-Хайде считает, что усадка подстилающих глинистых осадков п. торфяной залежи постепенно приводит к обводнению торфяника, а затем его затоплению и погре­ бению под осадками кровли. Вопросы формирования мощности пла­ ста п условий его захоронения рассматриваются достаточно подроб­ но, со многими количественными выкладками Ф. Фалини, также отмечающим значение процессов усадки. В случае пластов малой мощности роль усадки сравнительно невелика, а для пластов мощ­ ных .(многие десятки метров) является ведущей. Исходя из предпо­ ложения о максимальной скорости накопления растительной массы и величины уплотнения торфа, Ф. Фалини приходит к выводу о существовании максимально возможной мощности пласта, после ко­ торой он не будет далее формироваться, так как прирост будет ком­ пенсироваться усадкой. Из этого следует, что в условиях мощных залежей прекращение их формирования может произойти и при оди­ наковой скорости измененпя уровня вод только за счет процессов уплотнения.

Наконец, укажем на гипотезу П. Даффа [191], в которой обра­ щается внимание на тот факт, что в мощном торфянике по мере его накопления в результате изменения местных почвенных условий про­ исходит замедление и даже прекращение роста лесной растительно­ сти, что без всяких дополнительных движений может привести к зато­ плению.

5. СРАВНИТЕЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ УГОЛЬНЫХ ПЛАСТОВ В ПАРАЛИЧЕСКИХ И ВНУТРИКОНТИНЕНТАЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ

Основные принципы механизма формирования пласта и в паралпческих и внутриконтинентальных условиях остаются общими. Между тем морфологический облик пластов внутрпконтинентального типа характеризуется рядом особенностей: а) существенно мень-

73