ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №4

СОСТАВ И СТРОЕНИЕ УГЛЕНОСНОЙ ТОЛЩИ.

УГОЛЬНЫЙ ПЛАСТ

Цель работы: изучение ритмичности строения угленосных толщ и положение угольных пластов в ритмах.

Строение угленосных толщ

Угленосные толщи сложены в основном монотонным чередованием терригенных песчаных и глинистых пород (аргиллитов, песчаников, реже гравелитов и конгломератов) с подчиненным значением углей, а в некоторых случаях известняков, эффузивных и интрузивных пород.

Мощность угленосных отложений колеблется от десятков метров до 10 км (Донецкий бассейн); ее величина обусловлена тектоническим режимом облас­ти угленакопления.

В разрезе угленосной толщи наблюдается многократное чередование пластов угля с вмещающими породами. По условиям накопления послед­них угленосные толщи являются полифациальными образованиями и, в большинстве случаев, характеризуются повторяемостью аналогичных комплексов пород, чередующихся в определенной закономерной последовательности. Эта повторяемость, обусловленная колебательными движе­ниями земной поверхности, отчетливо фиксируется изменением грануло­метрического состава пород.

В любой фациальной обстановке накапливаются осадки определен­ного гранулометрического состава, обладающие соответствующими типа­ми слоистости. Различают горизонтальную слоистость, (характеризую­щую малую подвижность или застойность среды), волнистую (отражающую наличие волновой динамики)_, а также косую однонаправленную и косую перекрестной (указывающую на наличие направленных потоков).

В любой фациальной обстановке осадки располагаются по крупности зерна в плане не случайно, а закономерно в зависимости от изменения активности действующего гидродинамического фактора. При повторяющихся колебательных движениях происходит непрерывное передвижение береговой линии и вместе с тем мигрирование полосы береговых болот и торфяников. В результате происходит смена одной фациальной зоны другой, соседней с ней. Эта закономерная смена изменения гранулометрического и фациального состава пород находит полное отражение и в вертикальном разрезе угленосной толщи, образуя определенные гранулометрические циклы (ритмы). Таким образом, цикл (ритм) - это комплекс отложений нескольких фаций, генетически связанных между собой и закономерно сменяющих друг друга.

Для цикла (ритма) характерны два основных признака:

1) законо­мерная связь слагающих цикл пород (фаций) внутри цикла;

2) повторяемость в разрезе.

В основе циклического строения угленосных толщ лежит представление о том, что каждый слой в угленосной толще является выражением определенной стадий регионального колебательного движения земной поверхности.

За начало цикла обычно принимается переломный момент в смене фаций:

1) от морских отложений к континентальным - регрессивный ряд;

2) от континентальных к морским – трансгрессивный ряд.

Большинство исследователей за начало цикла принимают регрессивный ряд (угольный пласт находится в середине цикла). В этом случае каждый цикл возникает благодаря поднятию, которое сначала проявляется интенсивной эрозионной деятельностью и накоплением кластического материала. Затем по мере ослабления эрозионных процессов происходит накопление мелкозернистого обломочного материала. За эти следует долгий период устойчивости, в течение которого эрозия вырабатывает равнину с продуктами выветривания в виде подстилающей угольный пласт глины. На равнине развиваются обширные болота, где накапливается торф, впоследствии превращающийся в уголь. Эти условия заканчиваются опусканием и вся область оказывается затопленной неглубоким морем. Пока новое поднятие не вызовет появление следующего цикла и т.д.

Таким образом, в одном цикле (ритме) присутствуют регрессивный и трансгрессивный набор фаций.

Другие исследователи за начало цикла принимают трансгрессивный ряд, т.e, ритм начинается и заканчиваемой образованием угольного пласта.

Гранулометрические циклы подразделяются (Иванов, 1956):

1. По полноте набора различают:

1) полные циклы - изменение крупности зерна осадков снизу вверх происходит от наиболее мелкозернистых к грубозернистым и вновь к мелкозернистым (трансгрессивный ряд);

2) неполные циклы - от наиболее грубых к мелкозернистым

(и наоборот).

2. По мощности различают:

1) основные (1-го порядка) - от нескольких метров до 20 –30 м, а иногда и 100 м;

2) элементарные - в 3-4 раза меньше основных.

3. По строению различают:

1) простые циклы;

2) сложные циклы;

3) срезанные циклы.

4. По наличию или отсутствию угольных пластов различает:

1) угольные;

2) безугольные.

Выделяет также фациальные ритмы (закономерная смена более мелководных фаций отложениями более глубоководных фаций и в обратной последовательности - трансгрессивный ряд) - прибрежно-морские, лагунные, дель­товые, речные, озерно-болотные и т.д.

Ритмичное строение угленосных толщ впервые было установлено на примере паралических бассейнов (Донбасс), для которых характерно многократное чередование морских и континентальных фаций. Позднее

ряд геологов начал выделять циклы (ритмы) и в других бассейнах. Явление ритмичности с успехом используется в угольной геологии для корреляции угленосных отложений, угольных пластов и т.д.

Угольный пласт

Угольным пластом называется скопление ископаемого угольного вещества между приблизительно параллельными напластованиями вмещающих пород и распространенного на значительной площади. Иногда вмещающие породы не параллельны, в этих случаях скопления угля в недрах приобретают неправильные формы и наряду с термином «угольный пласт» существуют понятия «угольная залежь, линза».

Породы, покрывающие угольный пласт (около 1 м) называются кровлей, подстилающие - почвой. Породы кровли и почвы генетечески связаны с угольным пластом и отражают условия до образования угольного пласта и после его отложения.

Изучение пород кровли и почвы имеет большое значение для установления условий образования месторождения, и в значительной мере определяют горнотехнические условия эксплуатации. В большинстве случаев кровлей и почвой угольного пласта являются глинистые породы, хотя имеются многочисленные отклонения от этого правила.

Угольные пласты различаются по: строению, мощности, выдержанности по площади. По строению различают общую мощность, определяемую по нормали от кровли до почвы, включая все пачки угля и прослои пустых пород, и полезную, состоящую из сумм мощностей угольных пачек, принимаемых к подсчету запасов. Мощность одного я того же пласта монет значительно меняться по простиранию. Это изменение происходит в различной степени в бас­сейнах различного генезиса.

По мощности угольные пласты подразделяются на весьма тонкие (мощность до 0,5 м), тонкие (0,5-1,3 м), средние (мощностью 1,3 - 3,5 м) и мощные (более 3,5 м),

По степени выдержанности как по мощности, так и по площади, различают угольные пласты: выдержанные, относительно выдержанные и невыдержанные.

Порядок выполнения работы:

1. Пользуясь вариантами описания последовательности пород в скважинах, построить стратиграфическую колонку угленосной толщи по конкретному пересечению. Масштаб для колонки выбрать в зависимости от мощности разреза. Справа от колонки на том же листе миллиметро­вой бумаги построить гранулометрическую кривую, характеризующую изменение состава пород в разрезе угленосной толщи (по Г.И. Ивано­ву, 1956).

Гранулометрическую кривую построить, выделяя горизонтальными линиями разной длины против каждого слоя следующие разновидности пород:

1) уголь, известняк;

2) углистая порода;

3) аргиллит (глина) - мельче 0,01 ми;

4) алевролит (алеврит) мелкозернистый – 0,01- 0,05 мм;

5) то же крупнозернистый - 0,05-0,10 мм;

6) песчаник (песок) мелкозернистый 0,1-0,25 мм;

7) то же среднезернистый - 0,25-0,50 мм;

8) то же крупнозернистый - 0,50-1,00 мм;

9) то же грубозернистый - 1,00-2,00 мм;

10) конгломерат (галечник) мелкогалечный 2,0-10 мм;

11) то же среднегалечный - 10-50 мм;

12) то же крупногалечный - 50-100 мм.

Самая короткая горизонтальная линия соответствует известняку и углю, са­мая протяженная – крупногалечному конгломерату. Соединив концы горизонтальных линий, получим гранулометрическую кривую.

2. Пользуясь гранулометрической кривой, выделить ритмы (циклы). За начало ритма принимать угольный пласт или наиболее мелкообломочную породу. Составить письменную характеристику выделенных ритмов (по полноте набора пород, мощности, строению, по наличию пластов угля и проч.).