Бассейны и месторождения мезозойского возраста

На долю бассейнов и месторождений мезозойского возраста приходится 2,8 трлн. т общих геологических запасов, коксую­щиеся угли составляют около 100 млрд. т, а антрациты — только 120 млн. т, т. е. практически отсутствуют.

Основные бассейны мезозойских углей располагаются во­сточнее Урала, а главные бассейны Канско-Ачинский, Иркут­ский, Южно-Якутский, Ленский и Зыряновский расположены в районах Восточной Сибири. Среди мезозойских бассейнов также имеются различные структурно-тектонические типы.

Для примера ниже приводится описание Иркутского, Южно-Якутского и Канско-Ачинского бассейнов. Два первые расположены на Сибирской платформе, последний — своей восточной частью приурочен к Сибирской платформе, а» запад­ной—к молодой Западно-Сибирской плите.

Иркутский бассейн расположен в юго-западной части Ир­кутской области. Он протягивается на 500 км вдоль северного склона Восточного Саяна от г. Нижнеудинска до оз. Байкал.

Средняя ширина бассейна около 80 км, а общая площадь его около 45 тыс. км2.

Бассейн приурочен к одноименному прогибу, расположен­ному в юго-западной части Сибирской платформы. На юго-за­паде прогиб примыкает к зоне сопряжения края дорифейской Сибирской платформы с байкальской складчатой зоной Восточ­ного Саяна.

Стратиграфия. Фундаментом угленосных отложений бассейна служат толщи докембрия и нижнего палеозоя.

На размытой поверхности пород палеозоя несогласно зале­гают угленосные отложения юры. Они расчленяются на три свиты: нижнюю безугольную (заларинская свита) мощностью от 20 до 240 м, среднюю угленосную и верхнюю непромышленную (присаянская свита) мощностью от 0 до 370 м. Общая мощ­ность юрских отложений колеблется от 30 м на северо-западе до 860 м на юго-востоке бассейна.

Иркутский бассейн.

Тектоническая схема (а) и геолого-структурный разрез (б) Иркутского бассейна: 1 — четвертичные отложения; 2 —угленосная формация; 3 — породы, подстилающие угленос­ную формацию (а — ннжнепалеозойские, 6 — протерозойские); 4 — изогипсы кровля до-юрского фундамента; 5 —крупные граничные разломы. в — сводный стратиграфический разрез Иркутского бассейна: 1 — галечники, конгломе­раты; 2 —пески, песчаники; 3~ алевролиты; 4 — аргиллиты; 5 — глины; б—углистые сланцы; 7 — уголь; 8 —известняки

Угленосные отложения на локальных участках несогласно перекрываются неогеновыми конгломератами и песками. Мощ­ность их достигает 300 м. Четвертичные отложения представ­лены элювиальными, делювиальными, пролювиальными образо­ваниями.

Тектоника. По общему тектоническому плану Иркутский бассейн относится к типу краевых прогибов. На его площади проявилась складчатость юрских отложений северо-западного направления. Наибольшая дислоцированность юрских пород на­блюдается вблизи отрогов Восточных Саян, в центральной части бассейна отложения залегают почти горизонтально. Крупных дизъюнктивных нарушений не установлено. Мелкие смещения угольных пластов, наблюдаемые в горных выработках, большей частью связаны с карстом.

Угленосность и качество углей. Угленосность и ка­чество углей мало устойчивы, угольные пласты имеют непосто­янную мощность. В отдельных разрезах установлено до 11 ра­бочих пластов, которые иногда сближаются, образуя мощный пласт (Черемховское и Ново-Метелкинское месторождения). Мощность рабочих пластов изменяется от 0,7 до 30 м. Мощные угольные пласты имеют сложное строение и содержат от 4—6 до 17 породных прослоев. Угли в большинстве гумусовые камен­ные (марки Д и Г), в крайней западной части бурые. Вдоль се­веро-восточной части бассейна среди гумусовых углей широко распространены сапропелевые угли — богхеды.

Гумусовые угли однородные, полублестящие, почти исключи­тельно клареновые. Сапропелиты однородны и бесструктурны. Качественные показатели каменных углей следующие: содержа­ние влаги 14%, золы 10—12%, серы 0,5—8%, выход летучих 40—53%, теплота сгорания горючей массы 7300—8100 ккал.

Угли используются для энергетических целей и для полу­чения моторного топлива. Малосернистые спекающиеся угли могут использоваться в шахте для получения металлургического кокса.

Общегеологические кондиционные запасы углей Иркутского бассейна составляют 31 млрд. т, разведанные 7,0 млрд. т.

Наиболее широко развита добыча углей открытым способом, что объясняется наличием мощных пластов угля и простыми ин­женерно-геологическими и гидрогеологическими условиями.

Канскр-Ачинский бассейн. Под Канско-Ачинским бассейном понимается широкое поле юрских угленосных отложений, рас­пространенных на юге Западной Сибири. Площадь с неглубоким залеганием угленосных отложений около 50 тыс. км2.

В бассейне выделен ряд геолого-промышленных районов: Итат-Боготольский, Чулымо-Сережский, Балахтинский, Приенисейский, Рыбинский, Саяно-Партизанский и Абаканский. Каж­дый район приурочен к определенной тектонической структуре (рис. 75).

Стратиграфия. Стратиграфическое деление угленосной толщи различно для восточной (Канской) и западной (Ачин­ской) частей. В данном разделе описание стратиграфии дается в основном для Ачинской части бассейна, расположенной в крае­вой части Западно-Сибирской плиты.

В геологическом строении Канско-Ачииского бассейна при­нимают участие разнообразные комплексы пород от докембрийских до современных отложений. Они представлены осадочными и метаморфическими породами и вулканогенными образова­ниями.

Древние отложения — архейские и протерозойские сильно дислоцированы и метаморфизованы. Они слагают фундамент древней Сибирской платформы. Слабее дислоцированы и мета­морфизованы палеозойские толщи, являющиеся фундаментом молодой Западно-Сибирской плиты.

Угленосную формацию слагают юрские отложения, которые залегают несогласно на размытой поверхности докембрийских и палеозойских пород и представлены рыхлыми песчаниками, алевролитами, аргиллитами, песками, глинами и галечниками с подчиненными им пластами угля. Мощность юрских отложе­ний колеблется в зависимости от рельефа фундамента от 120 до 1800 м. Накопление их происходило в континентальных усло­виях.

Юрские отложения Ачинской части бассейна расчленяются на три свиты: макаровскую, итатскую и тягинскую. Макаров-ская свита мощностью 50—100 м представлена грубообломочным материалом вплоть до конгломератов; в центральных частях бас­сейна преобладают песчано-глинистые отложения с пластами угля. Итатская свита сложена рыхлыми песчаниками, алевро­литами и аргиллитами и содержит мощные пласты угля. Мощ­ность свиты 160—570 м. В восточной части бассейна итатской свите соответствует бородинская свита. Тягинская свита мощ­ностью до 100—200 м сложена песчано-глинистыми осадками и содержит маломощные пласты угля.

Меловые отложения развиты лишь в крайней западной части бассейна. Мощность их достигает 100 м. Сложены преимущест­венно глинистыми песчаниками, которые переслаиваются с пес­ками и глинами.

Кайнозой представлен палеогеновыми, неогеновыми и четвер­тичными образованиями. Широко распространены покровные элювиально-делювиальные и аллювиальные образования мощ­ностью 5—10 м, реже до 50 м.

Тектоника. Канско-Ачинский угольный бассейн имеет не' однородное тектоническое строение. Это обусловлено расположе­нием его на стыке трех крупнейших структурных областей Сибирской платформы, Западно-Сибирской плиты и Алтае-Саян-ской складчатой области.

Рис. 75. Канско-Ачинский бассейн.

а — тектоническая схема Канско-Ачинского бассейна: 1 — область байкальской складча­тости; 2 —область каледонской складчатости; 3 —впадины на каледонидах и байкалитах; 4 — мезозойские отложения; 5 — мезо-кайнозойский чехол на герцинидах; 6— текто­нические нарушения; 7 — выхода угольных пластов в структурах: I—II — Итат-Бара-динская мульда; III — Алтайская мульда; IV — Назаровская мульда; V — Березовская мульда; VI — СапахтинскиЙ прогиб; VII — Соболевская мульда; VIII — Белозерская синклиналь; IX — Балахтинская мульда; X — Переяславская мульда; XI — Рыбинская

впадина; XII — Канско-Тасеевская депрессия; XIII — Саяно-Партизанская мульда. Б - геолого-структурный разрез Канско-Ачинского бассейна: / — палеогеновые отложе­ния; 2 —докембрий; 3 —меловые отложения; 4 — нижнесреднеюрская угленосная фор­мация; 5 — подугленосные палеозойские отложения (а — девонские, б — кембрийские). в — стратиграфический разрез ачинской угленосной формации: / — конгломераты; 2 — песчано-алевритовые породы; 3 — песчаники; 4— аргиллиты; 5 — уголь

Описываемый бассейн в большей своей части является плат­форменным и характеризуется почти горизонтальным залега­нием слабометаморфизованных юрских угленосных отложений.

В настоящее время юрские отложения в бассейне сохрани­лись в отдельных разрозненных неглубоких мульдах, что обус­ловлено, с одной стороны, неравномерностью первичного на­копления угленосных отложений, и с другой, — последующими тектоническими подвижками и эрозионной деятельностью. Мор­фологически преобладают широкие мульды, разделенные поло­гими антиклинальными поднятиями. Дизъюнктивные нарушения в юрских породах проявляются слабо, магматические образова­ния отсутствуют. 1

Углы наклона угленосных отложений 2—5°, вблизи горных хребтов (Саяно-Партизанский район) до 50—60°.

Угленосность и качество углей. Угленосность от­ложений среднеюрского комплекса связана в основном с боро­динской свитой и с верхней половиной разреза итатской свиты. Установлено от 3 до 35 угольных пластов, большая часть кото­рых имеет рабочую мощность. Средняя суммарная мощность угольных пластов равна от 4,0 до 97 м. Такая высокая угленос­ность объясняется широким распространением мощных уголь­ных пластов. Средняя мощность главного угольного пласта по бассейну определяется в 21 м, а максимальная до 100 м (Итат-Боготольское, Березовское месторождения).

По составу исходного материала угли бассейна относят к ти­пично гумусовым, а по способу накопления—к автохтонным, В бассейне встречаются и горючие сланцы.

По степени метаморфизма угли большинства месторождений относятся к бурым и подразделяются на три технологические группы: Б], Б2 и Б3. Только угли Саяно-Партизанского место­рождения являются каменными марки Г.

Бурые угли характеризуются: содержанием влаги от 21 до 44%, золы от 6,0 до 12,0%, содержание серы не превышает 1%. Теплота сгорания рабочего топлива 2800—4800 ккал/кг.

Недостатком углей является их низкая атмосфероустойчивость, они быстро окисляются, склонны к самовозгоранию. При высыхании уголь растрескивается и рассыпается, что затрудняет его дальнюю транспортировку.

Запасы кондиционных бурых углей составляют 448 млрд. т, в том числе по промышленным категориям A + B + Ci—73 млрд. т.

Южно-Якутский бассейн расположен в пределах Якутской АССР, по южной окраине обширного Алданского нагорья от р. Олекмы на западе до р. Учур на востоке. Общая площадь бас­сейна около 25 000 км2.

Стратиграфия и тектоника. Древнейшие образова­ния бассейна, выступающие в краевых его частях, представлены сложно дислоцированными докембрийскими (архейскими и про­терозойскими) интрузивными и метаморфическими породами.

Юрские угленосные отложения трансгрессивно залегают на докембрийских и нижнекембрийских образованиях и сложены толщей континентальных пород общей мощностью более 1600 м. Литологически эта толща представлена конгломератами, песча­никами, алевролитами и пластами каменного угля. Юрские по­роды сохранились в тектонических депрессиях и прослеживаются в виде ряда вытянутых в северо-западном направлении полос, ограниченных с юга, а иногда и с севера линиями нарушений.

Юрские отложения подразделены на свиты (снизу вверх): юхтинскую мощностью 200—250 м, чульмаканскую мощностью 250—300 м, дурайскую мощностью 380—400 м и горкитскую мощностью 300 м.

Южно-Якутский бассейн приурочен к зоне краевого прогиба, образовавшегося в мезозое на южной окраине Алданского щита. Формирование последнего закончено еще в докембрийское время. Последующие тектонические процессы лишь усложнили и несколько видоизменили возникшие ранее структурные формы.

После формирования угленосного комплекса на сложно дис­лоцированном фундаменте орогенические напряжения, возник­шие во время горообразования в Забайкалье, вызвали образо­вание в южной части Алданского щита целого ряда расколов широтного или северо-западного направления. Обширная деп­рессия, выполненная угленосными и более молодыми мезозой­скими отложениями, была разбита на блоки. Поднятые блоки образовали горстовые хребты (Суниачинский, Эльконскийи др.), разделившие единую большую депрессию на ряд более мелких.

Образование складчатости, многочисленных сбросов и чешуй­чатых надвигов в юрских породах является следствием танген­циального давления с юга и процессов глыбовой тектоники. Наи^ более интенсивно складчатость и дизъюнктивные нарушения про­являются вблизи основного (южного) надвига, где на юрские отложения надвинуты архейские образования. Наклон плоскости надвига изменяется от 15° в верховьях р. Тукгурча до 70° в восточной части.

В зависимости от этого изменяется характер складчатости юрских отложений: в восточной части наблюда­ются крупные, нередко опрокинутые разорванные складки; в за­падной — складки более пологие и менее сложные.

Угленосность. Промышленная угленосность бассейна выявлена в отложениях дурайской свиты, суммарная площадь распространения которой около 8000 км2, или 30% общей пло­щади бассейна. Мощность пластов и количество их в разных частях бассейна различны. В большинстве случаев пласты угля имеют сложное строение и состоят из двух-трех и более пачек углей, разобщенных прослоями алевролитов. В почве многих пластов наблюдаются остатки корневищ растений и характер­ная бурая окраска пород. Иногда кровля пластов размыта и угольная масса замещена алевролитами, аргиллитами или песчаниками.

Угленосность дурайской свиты наиболее изучена на Чульма-канском и Нерюнгринском месторождениях. В разрезе дурайской свиты выявлено до 28 пластов и пропластков угля, которым при­своено номерное обозначение снизу вверх с индексом D для ра­бочих пластов и d—для нерабочих. Дурайская свита расчле­нена на чульмаканскую (нижнюю) и нерюнгринскую (верх­нюю) подсвиты. Граница между этими подсвитами проводится по пласту Чульмаканскому {D19).

В Чульмаканской подсвите в районе Чульмаканского место­рождения выявлено 19 пластов и пропластков, четыре из них с устойчивой рабочей мощностью: Чульмаканский (Z))9), Штоль-невой (Z),5), Средний (Du), Новый (D7). Остальные пласты не имеют широкого распространения на площади месторождения и залегают в виде невыдержанных линз, нередко достигающих рабочей мощности.

В разрезе нерюнгринской подсвиты содержится 9 угольных пластов. Наиболее устойчивыми являются пласты верхней части разреза, которые на Чульмаканском месторождении имеют мощ­ность от 0,7 до 1,4—2,1 м.

В нерюнгринской подсвите этого же месторождения выяв­лено 8 пластов угля. Мощность верхнего пласта «Мощного» ко­леблется от 10—13 до 45 м, в среднем 25 м. На остальной площади бассейна угленосность и качество углей изучены слабо. Разведанные запасы по категории A + B + Q составляет 2,8 млрд. т, коксующиеся 2,6 млрд. т.

Качество углей. Угли бассейна гумусовые, в основном блестящие и полублестящие; полуматовые и матовые угли имеют подчиненное значение. Первые представлены в основном неясно-полосчатой и штриховатой разновидностями, вторые имеют не­равномерно штриховатую структуру. Среди блестящих углей ко­личество однородного кларенового вещества достигает 94% об­щего объема угольной массы, содержание форменных элементов в них составляет 2—3%. Угли полуматовые и матовые содержат в большом количестве равномерно распределенные минеральные примеси в виде тонкодисперсной глины, обломочных зерен кварца и кристаллов каолинита.

Степень метаморфизма углей преимущественно средняя — марки Ж и К, менее распространены угли марок ОС и Т в ниж­них стратиграфических горизонтах. По площади бассейна отчет­ливо проявляется зональность метаморфизма углей. Кроме ре­гионального метаморфизма угли подверглись термальному воз­действию послеюрских интрузивов.

Угли Южно-Якутского бассейна малосернистые, содержащие серы 0,5—1%, малофосфористые, содержащие фосфора до 0,003%, в основном мало- и среднезольные, содержащие золы 10—12%. Блестящие угли имеют зольность 7—8%, полублестя­щие 17—18%, полуматовые 20—25% и матовые 27—40%. Обогатимость углей трудная. Угли способны давать самостоятельно и в шихте кокс высокой механической прочности.

Вследствие значительного развития послойных движений, в ряде мест угли сильно развальцованы. Процесс развальцева-ния доходит до степени микроскопического дробления и исти­рания. Зоны такого развальцевания наблюдаются на большом протяжении (по простиранию) —до 3 км и более.

Кроме развальцевания, в углях широко развита микротек­тоника в виде сбросов, складок, флексур и даже образование структур, напоминающих структуры истечения в гнейсах. При горизонтальном залегании угольные пласты малой и средней мощности окислены на глубину до 25—30 м.

Сильно пересеченный рельеф, обнажающий угольные пласты на значительном протяжении, обусловил значительную дегаза­цию месторождения.

Гидрогеологические условия более или менее благоприятны. При разработке известные затруднения могут представить на­порные трещинно-пластовые воды в зонах тектонических разло­мов, приуроченных к юрским и архейским трещиноватым поро­дам в зоне основного надвига.