Классификации угленосных формаций.

Общие признаки угленосных толщ.

Угленосные толщи являются осадочными образованиями песча­но-глинистого состава с подчиненным развитием грубообломочных пород (конгломератов и гравеллитов) и ископаемых углей. Эти толщи получили название угленосных формаций - "полифациальных, ритмически построенных полнокомпенсированных толщ парагенети­чески связанных между собой комплексов угленосных пород, обра­зующихся и изменяющихся в результате взаимодействия благопри­ятных для углеобразования климатических и фациальных факторов" (Иванов Г.А., 1967).

Различие в условиях образования угленосных формаций опре­деляет многообразие пространственного распространения, мощнос­ти и состава пород, количества и качества ископаемых углей, характер перехода в неугленосные подстилающие и перекрывающие образования. Так, площади развития угленосных формаций могут колебаться от нескольких км2 до сотен тысяч км2, мощности от десятков метров до нескольких км, количество угольных пластов от единиц до нескольких сотен. В ряде случаев может наблюдать­ся постепенный переход от подстилающих, обычно морских отложе­ний к прибрежно-морским и континентальным угленосным формаци­ям, в других - их образование начинается после значительного перерыва на размытой поверхности более древних образований. Вверх по разрезу угленосные отложения могут сменяться либо морскими отложениями, либо континентальными формациями.

В разрезе угленосных формаций наблюдается закономерное постепенное изменение гранулометрического состава пород от грубообломочных (конгломератов) к крупнозернистым (крупно-, средне-, мелкозернистым песчаникам), тонкозернистым - алевро­литам и глинам (аргиллитам) и биогенным (углям) и в обратной (полной или частичной) последовательности. Такая ритмичность - типичное явление для угленосных формаций. При этом, в парали­ческих угленосных отложениях последовательность фаций отлича­ется от общепринятой схемы: из-за изменения уровня воды в прибрежной полосе вслед за торфяниками следуют глинистые поро­ды, далее береговой ил, за ним пески, глины и известняки. При трансгрессии моря на торфяниках будет располагаться фация бе­реговой глины, перекрытая береговым илом, песками и т.д. При регрессии происходит размыв образовавшихся отложений, снос в пониженные участки пород с поднятых форм рельефа. Дифференциа­ция продуктов эрозии при этом зависит от высоты и близости об­ласти сноса. По мере разрушения области сноса уменьшается и крупность сносимого материала и обычно образованию торфяника предшествует отложение наиболее тонкозернистых глинистых или - реже - алевритовых фракций. Этим отложениям часто присуща ком­коватость, в них присутствуют остатки корней растений. За та­кое строение их часто называют "кучерявчиками".

Угольные пласты.

Пласты угля в угленосной толще имеют различную мощность - от нескольких сантиметров до нескольких метров. По классифика­ции ГКЗ угольные пласты разделяются по строению, мощности, уг­лу наклона и выдержанности.

По строению выделяют пласты простого, сложного и очень сложного строения. Простой пласт сложен от почвы до кровли угольным веществом. Сложный пласт образуется в том случае, когда процессы опускания в какое-то время начинают преобладать над скоростью накопления растительной массы и в накапливающем­ся торфе образуется один или несколько породных прослоев, сло­женных, как правило, углистым аргиллитом или углистым алевро­литом. В пластах очень сложного строения наблюдается частая перемежаемость угольных и породных прослоев. Для сложных и очень сложных пластов определяется общая и полезная мощность. Общая мощность - расстояние по нормали от почвы до кровли пласта, полезная - мощность всех угольных пачек, соответствую­щих кондициям, входящих в такой пласт.

В краевых частях торфяника в связи с неоднократными изме­нениями площади торфяного болота может наблюдаться расщепление угольного пласта на манер "конского хвоста". Пласты простого строения имеют, как правило, небольшую мощность (0,5-3 м), сложного и очень сложного строения слагают более мощные плас­ты.

По мощности выделяются пласты весьма тонкие (до 0,7 м), тонкие (0,71-1,2 м), средней мощности (1,21-3,5 м), мощные (3,51-15 м) и сверхмощные (свыше 15 м).

По величине угла падения пласты разделяют на горизонталь­ные, пологие (до 18о), наклонные (19-35о), крутонаклонные (36-55о) и крутые (56-90о).

По выдержанности выделяются 3 группы пластов: выдержан­ные, относительно выдержанные и невыдержанные. К выдержанным относятся пласты, у которых на оцениваемой площади отклонения от средней величины общей мощности не превышают для тонких пластов 20%, для пластов средней мощности - 25%, строение пласта не меняется, показатели качества угля не имеют сущест­венных отклонений от средних величин. Для относительно выдер­жанных пластов отклонение средней величины общей мощности для тонких пластов не превышает 35%, для пластов средней мощности

- 50%, отмечаются закономерности изменения морфологии пласта и качества угля. К невыдержанным пластам относятся пласты с рез­кой изменчивостью мощности или строения пластов и показателей качества, а для тонких пластов - пласт на многих локальных участках утрачивает рабочее значение.

По Степанову П.И. насыщенность угленосной толщи угольными пластами определяется коэффициентом угленосности, который представляет собой отношение мощности угольных пластов к общей мощности всех угленосных отложений, выраженное в процентах. Под углеплотнотью понимается величина запасов угля на 1 км2 горизонтальной поверхности месторождения. Коэффициент угленос­ности для разных бассейнов различен: в Донбассе он составляет 0,4-0,6%, в Кузбассе - 1,6-1,8%, а в Канско-Ачинском бассейне достигает 45%. Углеплотность меняется обычно от 1,5 до 150 млн.т на 1 км².

Классификации угленосных формаций.

Угленосные формации (УФ) разделяют по палеогеографическим условиям формирования на паралические - образовавшиеся в приб­режно-морских условиях и лимнические - сформированные в озер­но-болотных и аллювиальных равнинах. Однако, ведущими призна­ками формирования угленосных формаций являются признаки, обус­ловленные геотектоническим режимом ее накопления. На этом принципе основаны множество классификаций угленосных бассейнов и месторождений (Крашенинникова Г,Ф., Матвеева А.К., Портнова

А.Г., Погребнова Н.И., Тимофеева А.А., Тараканова А.С. и др.).

Наибольшим распространением во времена развития геосинклиналь­ной теории пользовалась классификация Иванова Г.А., выделяющая 3 группы угленосных формаций: геосинклинальную (с подгруппами эвгеосинклинальных и миогеосинклинальных УФ и формаций передо­вых прогибов), переходную и платформенную (с подгруппами УФ молодых и древних платформ).

Для геосинклинальных УФ характерна большая мощность угле­носных отложений (10-15 км), отчетливая дифференциация пород разного состава, значительное число ритмов (до нескольких со­тен) и пластов углей (от каменных до антрацитов). Мощность угольных пластов от очень тонких до средней мощности, пласты, как правило, выдержанные. Для угольных бассейнов этого типа характерна линейная складчатость, сочетающаяся с разрывными нарушениями.

Для платформенных УФ свойственна небольшая мощность угле­носной толщи (от первых сотен метров и менее), небольшое коли­чество угольных пластов (в пределах одного-двух десятков). Уг­ли преимущественно бурые. Мощность пластов от тонких до сверх­мощных. Залегание угленосных отложений горизонтальное или по­логое, с редкими разрывными нарушениями небольшой амплитуды.

Для УФ переходного типа характерны промежуточные значения как мощности угленосных отложений, так и количество и мощность угольных пластов.

Современные классификации (Тараканов А.С. и др.) выделяют орогенную группу формаций (в областях сближения и столкновения континентальных плит), эпейрогенную (во внутриплитных областях континентов) и рифтогенную (в областях раздвига и деструкции континентальных плит) формации.

Орогенные формации (активных окраин континентов, бассей­нов коллизии континентов и в зонах аккреции континентальных плит) отличаются мощностью угленосных отложений от десятков м до 1 - 5 км, количество ритмов в них достигает 100 и более. Формирование их проходило, как правило, в предгорной и межгор­ной обстановке. В составе отложений могут участвовать как па­ралические, так и лимнические отложения. Диапазон метаморфизма углей очень широк (от Б до А).

Эпейрогенные формации (в надрифтовых синеклизах древних платформ и унаследованных впадинах складчатых областей) имеют мощность угленосных отложений от десятков м до 1 км, количест­во ритмов от единиц до первых десятков. Угленосные отложения могут быть паралическими и лимническими с равнинными, внутри­континентальными и межгорными фациями отложений. Степень мета­морфизма углей низкая.

Рифтогенные формации (в грабенах рассеянного рифтогенеза, трансконтинентальных рифтовых зонах, в эпирифтовых прогибах древних платформ и на литоралях пассивных окраин) имеют широ­кий диапазон мощностей угленосных отложений - от первых десят­ков метров до 15 - 19 км (Донецкий бассейн) и количества рит­мов: от единиц до нескольких сотен. Состав отложений лимничес­кий, реже паралический и характер фаций равнинный, межгорный, внутриконтинентальный, реже прибрежно-морской. Степень мета­морфизма углей от низких до очень высоких.

Изучение угленосных бассейнов показывает, что во многих из них присутствуют угленосные формации двух или даже трех ти­пов (Кузнецкий, Ленский и др.). Такие бассейны получили наз­вание политипных, в отличие от монотипных, сложенных лишь од­ним типом угленосных отложений (Подмосковный бассейн).

С геолого-экономических позиций классицикация объектов с промышленной угленосностью включает в себя угольный (угленос­ный) бассейн, угольный район, угольное месторождение, шахтное поле. При этом угольным бассейном называют крупные (от десят­ков до миллиона кв. км) площади распространения угленосных от­ложений, приуроченные к крупной тектонической структуре, обла­дающие общностью историко-геологического развития и значитель­ными ресурсами угля. В угольных бассейнах по геолого-географи­ческим признакам и по экономическим показателям могут выде­ляться угленосные районы. К угольным месторождениям относят (по Миронову А.К.) обособленную площадь распространения угле­носных отложений, содержащую угольные пласты, разработка кото­рых экономически целесообразна. Угольные месторождения могут быть изолированными или являться частью угольного бассейна. Участок месторождения, предназначенный для отработки конкрет­ным добывающим предприятием, называют шахтным или карьерным полем.