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

-0,02 cos 5х — 0,30 cos 6х — 0,08 cos 7х — 0,05 cos 8х, где M — ис­ комая мощность пласта (м) в данной точке; х —расстояние данной точки от начала профиля (в масштабе единиц л). Интерпретировать геологически каждое такое колебание невозможно. Приходится груп­

ветственно прогнозировать ее поведение за пределами изученной площади.

Вопрос о соотношении общего зонального характера изменчи­ вости пластов с волнообразными изменениями их морфологических параметров сложен и выяснен недостаточно, поскольку волнообра­ зные изменения мощности пластов угля изучены главным образом вдоль простирания современных тектонических структур. Имею­ щиеся данные о волновых изменениях на площади ограничены не­ большими по величине участками. Кроме того, размеры волновых изменений мощности пласта не одинаковы в зависимости от направ­ ления вкрест и вдоль простирания фациальных зон вследствие проявления анизотропии изменчивости.

Среди волн компонента А можно выделить простые и в разной степени сложные типы в зависимости от однородности и симметрич­ ности строения. Чередование различных типов волн обусловли­ вает общую характеристику изменчивости пласта в пределах зна­ чительной площади. Соответственно зональность пласта по его мощности, строению и изменчивости, а также различия в поведе­ нии пласта в пределах зон можно связывать с проявлением различ­ ных соотношений волн компонента А. При этом в пределах зов чередуются сравнительно более однородные волны простых типов, в то время как границам зон отвечают сложные, резко асимметрич­ ные волны. Последнее возможно и обусловливает нередко резкую границу между зонами.

Связь изменчивости пластов с размером площади. Каждый из компонентов отражает изменение мощности на разных расстояниях (длины полуволн). Поэтому общая характеристика изменчивости пласта связана с величиной оцениваемой площади. Если пласт рассматривать на протяжении 20—40 км, то, очевидно, оценка его изменчивости будет определяться главным образом компонентом А.

85

На таких расстояниях влияние компонентов В и тем более С практи­ чески несущественно для общей оценки пласта. Для пласта, рас­ сматриваемого па протяжении 5—10 км (шахтное поле), существен­ ную роль играют колебания мощности компонента В. Наконец, при оценке изменчивости на протяжении 1 км и менее большое значение приобретают колебания составляющей С. Указанная связь измен­ чивости мощности с величиной площади отчетливо свидетельствует о том, что пласты следует сравнивать в пределах одинаковых пло­ щадей.

Оценка изученности вопроса о волнообразной изменчивости. Из­ менения мощности многих угольных пластов имеют характер, более всего сходный с волнообразным. Применение простых и достаточно объективных приемов дает возможность разделить общую сложную волнообразную изменчивость пласта на составляющие компоненты разных порядков и получить их качественные и количественные характеристики. Все это дополняет имеющиеся представления о мор­ фологии и изменчивости угольных залежей и может быть использо­ вано в известных пределах при решении вопросов прогнозов ц опре­ делении плотности сети разведки.

Значительно сложнее вопрос с генетической трактовкой выяв­ ленных особенностей и главным образом с выяснением закономер­ ностей в распространении волновых характеристик пластов на площади. Имеющиеся данные не позволяют пока говорить о нали­ чии ясно выраженных количественных закономерностей в изменении волновых параметров мощности пластов. На вопрос, какими пара­ метрами обладает следующая волна изменчивости за пределами изученной части профиля, ответ будет неопределенным. Прогноз­ ные расчеты возможны пока лишь в пределах участка длиной в одну полуволну компонента А, когда по фактическим данным уже выяс­ нена основная тенденция изменчивости залежи. Вопрос еще более осложняется при переходе от профилей к площади. Данных о кон­ фигурации и особенностях распространения волн изменчивости на площади очень мало и выводы здесь преждевременны.

В этой связи большой интерес представляют данные М. И. Ритенберг [127, 128, 129] о том, что волнообразные изменения мощ­ ности пластов на площади подчиняются определенным количественно выраженным закономерностям и- согласуются с такими же измене­ ниями вмещающих пород. Критерием выявленных М. И. Ритенберг закономерностей могло бы явиться использование их при про­ гнозах поведения пластов на площади и проверка таких про­ гнозов.

Говоря о сложности генетической интерпретации волнообраз­ ных изменений мощности пластов, следует указать на неясности соотношений этой изменчивости со стратиграфией угольной залежи. Имеющиеся данные отражают лишь суммарный волновой эффект изменчивости пласта в целом, в то время как слагающие его гори­ зонты и пачки нередко имеют неодинаковый, отличный друг от друга характер изменения мощности.

86

Далее, выявление количественных оценок волнообразных изме­ нений мощности в пластах сложного строения с прослоями пере­ менной мощности и неодинакового литологического состава тре­ бует при строгих расчетах учета неодинаковой усадки таких раз­ личных пород, какими являются угли, глинистые и песчаные породы. Часть волновых признаков (во всяком случае, на уровне компонен­ тов В и С) может быть связана с этиші явлениями.

Наконец, волнообразность — это одна из особенностей измен­ чивости пластов на площади и ее надо рассматривать в ряду с дру­ гими особенностями и в первую очередь с зональностью строения залежей.

3.ИЗМЕНЧИВОСТЬ ПЛАСТОВ В УСЛОВИЯХ РАСЩЕПЛЕНИЙ И ВЫКЛИНИВАНИЙ

Общие признаки. Данный тип изменчивости, подобно предыду­ щему, определяется главным образом первичными генетическими факторами. Однако проявление этих факторов имеет в этом случае отчетливый дифференциальный характер, что приводит к значи­ тельным колебаниям мощности и строения пласта, его расщепле­ ниям и выклиниваниям.

Роль расщеплений при оценке морфологии угольных пластов непрерывно повышается, что связано с общим возрастанием изу­ ченности бассейнов и месторождений. Всего 30 лет назад Ю. А. Жемчужннков довольно осторожно писал о расщеплениях донецких пластов. В настоящее время в Донбассе, пожалуй, нельзя назвать ни одного промышленного пласта, который не подвергался бы рас­ щеплению [36, 54, 130]. Широко распространены расщепления плас­ тов и в бассейнах другого типа и возраста [3, 36, 63, 66, 82, 93, 90, 228, 239].

Расщепление пласта прежде всего четко проявляется морфо­ логически. Оно выражается в том, что мощность породного прослоя, разделяющего угольные пачіш в пласте сложного компактного строения, начинает возрастать. В результате единый компактный пласт расслаивается, разделяется на отдельные, далеко отстоящие друг от друга пачки, нередко имеющие значение самостоятельных пластов. При проведении линий расщеплений обычно выбирается какая-либо определенная мощность разделяющего прослоя, напри­ мер 0,5 или 1,0 м. Изолиния этой мощности и принимается в каче­ стве границы зоны расщепления. В очень многих случаях при рас­ щеплениях происходит быстрое резкое увеличение мощности раз­ деляющего прослоя. Соответственно ширина полосы расщепления чаще всего небольшая, вплоть до нескольких десятков метров.

Характер и степень изменчивости пласта в зоне расщепления, помимо поведения самих угольных пачек, определяются главным образом изменением мощности и строения расщепляющего прослоя. В результате наблюдается сложный общий характер изменчивости залежи, хотя и здесь прослеживаются волнообразные изменения,

87

которые в этом случае имеют (в отличие от предыдущего типа изменчивости) существенно большую амплитуду и градиент (см. рис. 33).

Можно достаточно определенно говорить, как об общей законо­ мерности (во всяком случае для паралических пластов), о том, что участки слитного компактного пласта, примыкающие непосредст­ венно к зоне его расщепления, во многих случаях характеризуются обіцнм повышением мощности залежи и в том числе мощности уголь­ ных пачек. На это давно указывало. К. Комоцкий и это подтвер­ ждается материалами последующих исследований морфологии плас­ тов Донбасса.

Основпые типы расщеплешііі. Расщепления угольных пластов весьма разнообразны п по форме, и по масштабам проявления, на­ чиная от очень мелких до гигантских. По существу любое повышение мощности породного прослоя в пласте или появление в нем линзы небольших размеров можно рассматривать как расщепление. Однако на практике, пока мощности прослоев и линз остаются соизмери­ мыми с мощностью угольных пачек и пласт в целом сохраняет если не слитное, то компактное строение, такие явления рассматривают как обычные усложнения в строении пласта. К расщеплениям отно­ сят такие расслоения пласта, когда отщепленные угольные пачки отделены друг от друга породным прослоем, мощность которого в 2—5—10 H более раз превышает мощность этих пачек.

Средп расщеплений выделяют много различных типов [63|. Остановимся лишь на двух основных группах расщеплений: локаль­ ных и региональных, которые широко распространены среди пара­ лических и субпаралических пластов.

Локальные расщепления формируются на сравнительно ограни­

Для донецких условий, например, ширина (пли длина) зон локаль­ ных расщеплений может составлять от нескольких километров до десятков километров при мощности расщепляющих прослоев до 15—25 м.

Региональные расщепления обычно захватывают значительные площади, характеризуются определенной направленностью, являются открытыми незамкнутыми и соответственно не сопровождаются слиянием расщепленных частей залежи (см. рис. 37, Б). Региональ­ ные расщепления происходят, как правило, в направлении общего увеличения мощности угленосной толщи, отражая характерные особенности и закономерности ее строения. Ширина зон таких расщеплений измеряется десятками километров и более, а мощность расщепляющих осадков составляет многие десятки метров, вплоть до 100—200 м. Классическими примерами являются: расщепление

88

Для угольных пластов внутриконтинентального (платформен­ ного) типа, вследствие значительно меньшей площади их распро­ странения, разделение расщеплений на локальные и региональныене столь характерно. В этих условиях сравнительно больше рас­ пространены открытые, направленные вкрест простирания углеобразующих зоп расщепления, которые следуют общим закономерно­ стям и изменчивости строения угленосной толщи. Характерной особен­ ностью расщепления пластов внутриконтинентального генезиса»

Рис. 37. Морфологический облик угольных пластов в условиях второго типа изменчивости

особенно в условиях так называемых депрессий типа грабенов, является их значительно более резкий характер. Расщепления в этих условиях происходят на очень небольших расстояниях. Не менее характерно также, что на таких небольших расстояниях происхо­ дит не раздвоение, а многократное - расслоение единого мощного пласта, что в конце концов приводит ко многим десяткам отдельных тонких угольных пачек, которые чаще всего выклиниваются (см. рис. 37, В). Примером может служить расщепление мощного пласта в Челябинском бассейне [20, 82].

Факторы расщеплений. Расщепления пластов происходят в про­ цессе их формирования и, следовательно, определяются факторами, контролирующими накопление самого пласта. Кроме эвстатических колебаний уровня вод все другие факторы, будучи изменчивыми

89"

на площади, могут привести к расщеплению (тектонические движе­ ния дна торфяника, неоднородность усадки, растительный контроль, неровный рельеф). Однако роль этих причин далеко неодинакова, что в немалой степени зависит от типа и масштаба расщеплений. Чем крупнее масштаб расщепления, тем в большей степени сказы­ вается роль дифференциального тектонического опускания [82, 63, 177]. Несомненно, что все региональные и многие локальные расщеп­ ления связаны именно с проявлением дифференциальных тектони­ ческих движений. Роль прочих факторов здесь несущественна.

В то же время с уменьшением размеров расщеплений и при от­ сутствии ясно выраженных закономерностей в их ориентировке диапазон возможных причин этого явления возрастает. Это могут

па 20 ял 7.1

Рпс. 38. Z-образныс расщепления

А — по Г, Л. Иванову; Б — по Р. Стассену

быть те же тектонические движения, и усадка, и растительный контроль, и разные соотношения этих прпчин, хотя внешне мор­ фологически все это вызывает один и тот же эффект — расщепле­ ние. Практически это касается части локальных расщеплений, кото­ рые, например, можно связывать с деятельностью спнгенетичных торфянику аллювиальных проток и последующей неравномерной усадкой торфяной массы, глин и песков [239, 153, 112].

В заключение раздела укажем на сравнительно редко наблюдае­ мые типы слояшых Z-образных, по выражению Г. А. Иванова, расщеплений, при которых угольная пачка, отделившись от одного (нижнего) пласта, сливается далее с соседним (верхним) пластом (рис. 38). Объяснение подобных расщеплений дифференциальными тектоническими движениями [63] встречает затруднения, так как в этом случае придется допустить полное отсутствие всяких следов унаследованное™ в развитии ближайших горизонтов п считать, что два соседних участка на коротком промежутке времени меняются режимами движений (стабилизации и погружения). Кроме того, неясны здесь и статиграфичеекпе взаимоотношения как угольных пачек, так и межугольных осадков. Так, из имеющихся данных (см. рис. 38) следует несколько вариантов: 1) породы межугольных слоев слева и справа от диагонального угольного прослоя являются разновременными, 2) межугольные слои являются одновременными,

адиагональный угольный прослой — разновременным образованием.

Ксожалению, в приведенных примерах нет сведений о строении ин-

90