Бассейны и месторождения палеозойского возраста

Из 6,8 трлн. т прогнозных запасов России на долю палеозой­ских бассейнов приходится 3,8, т. е. немногим более 50% всех прогнозных запасов. Палеозойские бассейны содержат основные запасы каменных углей (80%) и антрацитов (99%).

Подмосковный бассейн является одним из старейших бассей­нов страны, добыча угля в котором начата свыше 100 лет назад. Он располагается в пределах Рязанской, Московской, Тульской, Калужской, Смоленской, Калининской и Новгородской областей РСФСР. Промышленная часть его образует полосу шириной около 120 км, выпуклую на юго-запад. Площадь бассейна 120 тыс. км2.

Западная и южная границы бассейна определены выходами на поверхность углесодержащего нижнего карбона. Восточная и северная границы приняты условно по 200 м изогипсе поверх­ности основного угольного пласта. Бассейн приурочен к южному и западному крыльям Московской синеклизы. Находясь в пре­делах центральных промышленных районов, бассейн имеет важ­ное народнохозяйственное значение. Основными потребителями угля являются теплоэлектростанции центральных районов России.

Стратиграфия. На площади бассейна развит комплекс отложений девонского, каменноугольного, местами юрского, ме­лового, палеоген-неогенового и четвертичного возрастов.

Промышленно-угленосными являются отложения нижнего карбона общей мощностью 100—150 м залегающие несогласно на девоне и представленные тремя ярусами. К турнейскому ярусу относятся лихвипский и чернышинский горизонты. Первый сложен известняками мощностью 20—60 м. Чернышинский го­ризонт мощностью от 15 до 40 м сохранился на отдельных участ­ках, В нижней части разреза это пески, в верхней — известняки.

Визейские отложения подразделяются на яснополянский, ок­ский и серпуховский надгоризонты. Яснополянский надгоризонт включает бобриковский и тульский горизонты. Основным угле­носным горизонтом является бобриковский, который в юго-за­падной части Подмосковного бассейна имеет мощность 100 м.

В центральной и западной частях бассейна бобриковский гори­зонт не имеет сплошного распространения, мощность отложений здесь достигает 10—30 м. Тульский горизонт залегает несо­гласно. Развит он в бассейне довольно широко, имеет мощность 10—25 м (до 80 м) и сложен алевролитами, пластами бурого угля, а также известняками с песчаио-углистыми прослоями.

Окский и серпуховский надгоризонты сложены известняками с маломощными песчано-глинистыми прослоями, к которым при­урочены прослои бурого угля. Залегающие выше известняки намюрского яруса (протвинский горизонт) сохранились от раз­мыва локально.

Отложения среднего карбона залегают трансгрессивно и представлены в нижней части песчано-глинистой толщей, пе­реходящей выше в известняки. Мощность московского яруса ПО—125 м. Отложения верхнего карбона и Перми известны за пределами бассейна. Мезозойские отложения встречаются на изолированных площадках в депрессиях преимущественно по южной окраине бассейна. Они представлены песчано-глинистыми отложениями с тонкими прослоями лигнита.

Палеоген-неогеновые песчано-глинистые отложения имеются в восточной части бассейна. На территории бассейна развита мощная (50—70 м) толща четвертичных ледниковых отложений.

Тектоника. Московская синеклизы, к южному и запад­ному крыльям которой приурочен бассейн, ограничена с юга Воронежской антеклизой, а с запада Латвийской седловиной. Наклон угленосных слоев в среднем равен 1—3° и увеличива­ется в северном и северо-восточном направлениях. Глубина за­легания угленосного карбона под Москвой около 350 м. Крылья Московской синеклизы на территории Подмосковного бассейна осложнены серией более мелких структур. К ним в западной части бассейна относятся поднятия: Сухиничское, Барятинское, Калужское, Сафоно-Ельнинское и др. К склонам этих структур приурочены площади с повышенной угленосностью.

Угленосность и качество углей. Наиболее угле­носными являются отложения бобриковского горизонта в запад­ной и восточной частях южного крыла бассейна, где отмечается 11 —14 угольных пластов, в центральной части 9—10 пластов, а в западном крыле их количество сокращается до 3—4. Рабочей мощности достигают 4 пласта. Угольные пласты образуют пастообразные залежи. В отложениях тульского' горизонта уста­новлено 2—4 пласта угля, из которых лишь 1—2 имеют про­мышленное значение. Угли Подмосковного бассейна бурые (марки Б2) гумолиты, реже сапропелиты. Средние показатели качества углей: влажность рабочего топлива 32%, зольность на

Печорский угольный бассейн расположен на крайнем севе­ро-востоке европейской части России, в пределах Коми АССР и Ненецкого национального округа Архангельской области. На севере границей площади бассейна является Пай-Хой, на во­стоке— Полярный Урал, на юге — верховья р. Косью, запад­ная граница проводится несколько западнее кряжа Чернышева. Бассейн протягивается с северо-востока на юго-запад на 400 км, имея максимальную ширину 300 км. Площадь бассейна составляет около 50 тыс. км2.

Стратиграфия. В разрезе бассейна выделяется три структурных этажа. Нижний включает сильно дислоцированные доордовикские отложения, средний — менее дислоцированные отложения от ордовика по верхний триас. Породы верх­него этажа, представленные отложениями юры, мела, кайнозоя и четвертичного периода, залегают горизонтально.

Схематическая геологическая карта Печорского угольного бассейна.

1 — мел; 2 — юра; 3 —триас; 4 - верхняя Пермь (печорская серия); 5 —верхняя Пермь (интинская свита); б —нижняя Пермь (лекворкутская свита с зачерченной рудницкой подсвитой); 7 — нижняя Пермь (юньягинская серия); 8 — допермские отложения; 3—-базальты; 10 — стратиграфические границы; 11 — тектонические нарушения; 12— район с невыясненным геологическим строением; 13 — выходы карбонатных пород под мезо-кайнозойскне отложения по геофизическим данным. I — Усинский синклинорий; II — Коротаихинский синклинорий; III — кряж Чернышева; IV — поднятие Чернова; V — Ярвожскнй купол. Угольные месторождения: VI - Хальмерьюское; VII — Нижне- и Верхне-Сырьягинское; VIII — Воркутское; IX — Воргашорское; X — Усинское; XI — Сейдинское; XII — Интинское

Каменноугольные отложения непосредственно подстилают пермскую угленосную формацию в Печорском бассейне и вы­ходят на дневную поверхность в пределах крупных антиклинальных структур. На остальной территории карбон погребен под мощной толщей более молодых образований. Разрез ка­менноугольных отложений представлен мощной (800—2 000 м) толщей карбонатных пород.

Пермская система. Вместе с триасовыми отложениями обра­зует единый комплекс преимущественно терригенных пород. Общая мощность пермской толщи достигает в области наи­большего погружения 7—8 км и уменьшается на западе до 2 км. В Печорском бассейне нижней Перми соответствуют юньягинская и воркутская серии, верхней Перми — печорская се­рия. Пермские угленосные отложения залегают непосред­ственно под четвертичным покровом или под мезозоем.

Юньягинская серия залегает трансгрессивно на средней ча­сти среднего карбона или изредка на нижнем карбоне, а на востоке Пай-Хоя на силуре — ордовике. Серия представляет собой отложения мелководного эпиконтинентального моря и характеризуется разнообразным, часто неясноритмическим че­редованием аргиллитов, полимиктовых алевролитов и песча­ников.

Воркутская серия содержит лучшие угли района. Мощность серии 400—2400 м. Серию слагают песчаники, алевролиты, ар­гиллиты с железисто-карбонатными конкрециями. Слои, с ко­торыми связаны наиболее важные промышленные угольные пласты Печорского бассейна, выделены под названием рудниц­кой (верхней) подсвиты. Ее мощность меняется от 600 м на северо-востоке до 700 м на кряже Чернышова.

Печорская серия представляет собой верхнюю угленосную толщу Печорского бассейна. Сложена она песчаниками, алев­ролитами и углями. Мощность серии от 3400 м на северо-во­стоке до 900 м на юго-западе. Угленосность ее хотя и сравни­тельно высокая, но по сравнению с воркутской серией более изменчива по площади.

Триасовая система.Триасовая система представлена хейя-гинской серией. Мощность серии достигает 2200—2400 м, за­метно снижаясь к западу и югу. Ее слагают полимиктовые песчаники, алевролиты и аргиллиты; местами развиты конгло­мераты. В низах серии песчаники и конгломераты включают обломки эффузивных пород, в основании прослеживается пласт базальтов. В верхней части установлены редкие прослои угли­стых аргиллитов и даже маломощные угольные пласты.

Юрская система. Юрские отложения известны на западе бассейна в северной части кряжа Чернышова и в бассейне р. Усы, где в отдельных выходах описаны известняковые пе­счаники и конгломераты с морской фауной верхнего отдела.

Меловая система. Нижний мел общей мощностью 180—280 м вскрыт буровыми скважинами и представлен переслаиванием глин, алевролитов и песков. Верхний мел мощностью 120— 180 м в центральной части Печорского бассейна трансгрессивно залегает на отложениях пермской системы, он сложен преиму­щественно кварцево-глауконитовыми песчаниками и алевроли­тами.

Третичные отложения. Третичные отложения на площади Печорского угольного бассейна отмечаются спорадически, в виде пепельно-серых тонкополосчатых аргиллитов мощно­стью до 10 м. Условно к неогеновым некоторые геологи отно­сят туфогенные породы, развитые по периферии Карской де­прессии.

Четвертичные отложения. На территории Печорского уголь­ного бассейна четвертичные образования слагают две толщи общей мощности около 200 м. Осадки нижней толщи имеют алевролито-глинистый состав. Мощность около 150 м. Верхняя толща представлена ледниковыми отложениями мощностью 50—60 м.

Тектоника, Печорский угленосный бассейн рассматрива­ется как краевой прогиб Уральской герцинской геосинклинали. Складчатость в пределах прогиба подчинена основным направ­лениям: уральскому (северо-восточному) и пайхойскому (за­пад-северо-западному). На территории прогиба выделяется ряд синклинальных и антиклинальных структур второго порядка, к которым относятся: Усинская мегасинклиналь, Коротаихинская мегасинклиналь, Карская мегасинклиналь, Пайхойский антиклинорий. Угленосные площади бассейна при­урочены к отрицательным структурам. Интенсивность складча­тости уменьшается в направлении с северо-востока на юго-за­пад. Вблизи Пай-Хоя угленосная толща смята в мелкие складки с частыми разрывами. Строение синклинальных складок асим­метричное, при этом в складках уральского простирания запад­ные крылья пологие, восточные крутые, иногда даже запроки­нутые; в складках вблизи гряды Чернышова наоборот — кру­тое падение имеют западные крылья, пологое — восточные. В юго-западной части бассейна разрывные нарушения редки, залегание пластов преимущественно пологое и в общем спо­койное.

Угленосность и качество углей. Суммарная мощ­ность угольных пластов трех основных районов бассейна — Воркутского, Хальмеюрского и Интинского — колеблется от 62 до 136 м, из которых 22—62 м приходится на воркутскую се­рию и 40—74 м на печорскую серию. Все месторождения бас­сейна многопластовые с преобладанием пластов тонких (0,5— 1,3 м) и средней мощности (1,3—3,5 м).

Печорская серия содержит пласты средней мощности и мощные, сложного и очень сложного строения, высокозольные, труднообогатимые. Количество пластов мощностью 1 м и бо­лее—до 26. Угли энергетические. Количество серы в углях бассейна колеблется от 0,3 до 6,0%. Большинство углей мало­сернистые (содержание серы до 1,5%).

Выход летучих колеблется от 7 до 50%, что указывает на широкую гамму углей различной степени метаморфизма.

Запасы углей Печорского бассейна на 1977 г. составляют 42 млрд. т. Запасы разведанные по категориям A + B + Ci со­ставляют 8,0 млрд. т, из них энергетические 0,5 млрд. т, коксу­ющиеся — 5,00 млрд. т.

Угленосные отложения бассейна газоносны. По мере углуб­ления шахт интенсивность газовыделения увеличивается. Ха­рактерной чертой бассейна является наличие многолетней мерзлоты.

Кузнецкий бассейн расположен в южной части Западной Сибири. Его площадь равна 27 тыс. км2. На северо-востоке Кузнецкий бассейн граничит с горным массивом Кузнецкого Алатау, на юго-западе — с Салаирским кряжем, на юго-во­стоке— со сливающимися отрогами этих двух структур, а на северо-западе — с Колывань-Томской складчатой системой, ко­торая в современном рельефе выражена слабо (рис. 73).

Стратиграфия. В разрезе отложений, слагающих об­рамление и фундамент бассейна, выделяются докембрийские, кембрийские, ордовикские, силурийские, девонские образова­ния. Подстилают угленосную толщу терригенно-карбонатные морские девонские отложения. Мощность нижнего и среднего девона в районе Салаира достигает 6 000 м, а в северо-восточ­ной части Кузбасса 450—1 000 м.

Выходы нижнекаменноугольных (турнейских и визейских) отложений протягиваются узкой полосой почти по всем окраи­нам бассейна. Представлены они известняками, глинистыми сланцами, зеленоватыми песчаниками с известковистыми вклю­чениями. Их мощность равна 800—1000 м. Выше залегает намюрский ярус (острогская свита), представленный пре­имущественно песчанистыми сланцами мощностью от 100 до 600 м.

На морских нижнекаменноугольных отложениях залегает угленосная толща среднего, верхнего карбона и перми. В ее составе выделяются балахонская и кольчугинская серии.

В разрезе балахонской серии преобладают песчаники (до 50%), перемежающиеся с прослоями аргиллитов, алевролитов, углистых аргиллитов и углей. Мощность отложений балахон­ской серии по отдельным районам Кузбасса составляет 1350— 2800 м. Отложения кольчугинской серии отличаются от ниже­лежащих литологическим составом, распределением в разрезе угольных пластов, фауной и флорой. Нижняя часть серии сло­жена преимущественно песчано-глинистыми породами, а верх­няя— песчаниками. Триасовые отложения (мальцевская серия) сложены песчаниками, алевролитами, туфами. Мощность мальцевской серии непостоянна. Отложения юры (тарбаганская се­рия) представлены конгломератами, залегающими трансгрес­сивно с угловым несогласием на более древних отложениях.

В нижней части разреза имеется от 3 до 5 пластов угля. В центральной части бассейна мощность серии достигает 700— 800 м, разрез ее преимущественно составляют песчаники. Ниж­ние горизонты представлены глинистыми породами, включаю­щими пласты угля. На севере бассейна мощность юрских отложений около 250 м. Здесь выявлено до 5 пластов бурого угля.

Верхнемеловые, палеогеновые и неогеновые отложения на площади Кузбасса встречены на очень небольших изолирован­ных участках. Эти отложения имеют мощность не более 30— 50 м. Представлены они тонкозернистыми песками, гравели­тами и пестроцветными глинами.

Четвертичные отложения представлены элювиально-делюви­альными суглинками и аллювиальными образованиями речных террас.

Тектоника. По общему тектоническому плану Кузнецкий бассейн относится к типу унаследованных прогибов. Он пред­ставляет собой крупный асимметричный синклинорий, длинная ось которого вытянута с юго-востока на северо-запад. Синкли­норий развивался преимущественно в позднем палеозое.

Современный контур развития угленосных отложений опре­делился в результате поднятия окружающих бассейн горных кряжей и резко выраженного сжатия осадков бассейна в ре­зультате бокового давления со стороны Салаира и Колывань-Томской складчатой зоны. Наиболее сильно дислоцированы угленосные отложения вблизи границ бассейна. В центральных частях синклинория резко выраженная складчатость приуро­чена к зонам крупных дизъюнктивных нарушений, протягиваю­щихся почти через весь бассейн параллельно его юго-западной и северо-западной границам.

Повсеместно четко установлен различный характер склад­чатости верхнепалеозойских и мезозойских отложений, рас­сматриваемых как два самостоятельных структурных этажа.

На площади бассейна выделяются три тектонические зоны. Непосредственно у западной, юго-западной и северо-западной окраин бассейна протягивается зона интенсивной мелкой склад­чатости с линейными узкими и очень крутыми, местами опроки­нутыми, нарушенными складками. Восточнее расположена зона брахискладчатых структур.

Центральная, юго-восточная и восточная части Кузбасса представляют собой зону моноклинального залегания и поло­гих складок. От структур предыдущих зон они отличаются бо­лее слабой дислоцированностыо слоев и разнообразной ориен­тировкой осей складок. Наиболее крупными зонами разломов являются: Тырганская на западе бассейна и Томская на севере Кузбасса. Многочисленные нарушения различной амплитуды развиты в угленосной толще, особенно в зонах мелкой склад­чатости.

Угленосность и качество углей. Основная угленос­ность бассейна приурочена к балахонской и кольчугинской сериям.

В балахонской серии наибольшая угленосность приурочена к юго-западной окраине бассейна, Бочарскому и Прокопьевско-Киселевскому районам. Угленосные отложения мощностью около 1600 м содержит от 22 до 60 пластов угля. Мощность большей части пластов составляет 2—5 м, а в отдельных пла­стах до 10—20 м. Основная часть угольных пластов балахон­ской серии имеет простое строение.

В тарбаганской серии угленосность очень неустойчива и в различных районах занимает различное стратиграфическое положение. В разных районах бассейна в толще содержится от 13 до 56 пластов и пропластков угля, из них рабочей мощности (0,8 м и более) от 3 до 14 пластов. Пласты обычно сложные, состоящие из нескольких пачек, разделенных прослоями по­роды. В центральной части бассейна юрские отложения более угленасыщены. В нижней части разреза содержится до 5 пла­стов угля суммарной мощностью до 3 м.

В связи с длительными и часто менявшимися условиями формирования угленосных отложений качество углей Кузнец­кого бассейна отличается большим разнообразием.

В основном угли Кузбасса гумусовые. Наиболее высоко метаморфизованные угли Кузбасса (выход летучих 5—7%) при­урочены к отложениям балахонской серии. Угли кольчугинской серии почти на всей площади бассейна характеризуются выхо­дом летучих веществ более 30%.

Угли тарбаганской серии имеют наиболее низкую степень метаморфизма — они принадлежат к бурым и переходным от бурых к каменным.

В Кузбассе развиты палеозойские угли технологических ма­рок: от «Д» до «Т». Теплота сгорания горючей массы каменных углей изменяется от 7600 для марок Д и Г до 8600 ккал/кг у коксующихся и тощих углей; для юрских углей от 4700 до 5800 ккал/кг. Содержание серы не превышает 1 % и обычно равно 0,4—0,6%. Большая часть углей бассейна относится к малозольным и среднезольным. Наименьшей зольностью ха­рактеризуются угли ерунаковской свиты (2—7%).

Добыча угля в Кузбассе неуклонно растет. В 1960 г. до­быча угля составила 36,8 млн. т, в 1971 г. было добыто 112,8 млн. т. В ближайшем будущем получит развитие добыча углей открытым способом.

Многие шахты бассейна опасны по газу и пыли. Гидрогео­логические условия продуктивных толщ бассейна в основном зависят от его тектоники. Наибольшая водоносность встреча­ется в зонах крупных тектонических нарушений, а также на участках выгорания угольных пластов (в «горельниках»). При­ток воды в шахтах изменяется от 100 до 250 м3/час.

Запасы кондиционных углей Кузбасса составляют 643 млрд. т, в том числе коксующиеся угли 206 млрд. т. Разведанные запасы по категории A + B + G 59,5 млрд. т, в том числе коксующиеся 31,0 млрд. т.