книги из ГПНТБ / Егоров, А. И. Очерки угленакопления

Дейонской Земли. Углеиакопленйе при названных строго огра­ ничивающих условиях, при малом еще продуцировании биомас­ сы этими примитивно организованными растениями могло осу­ ществляться только на очень немногих площадях с благопри­ ятным тектоническим режимом.

В среднедевонскую эпоху мелкие (за исключением Барзаса) угольные залежи образовались на Северном 'Гимане, в Цент­ ральном Казахстане, в Кузнецком, Минусинском прогибах и вблизи их, т. е. в экваториальном поясе того времени, ограни­ ченном с севера и юга аридными зонами. Северная аридная зона фиксируется полосой среднедевонских соленосных и гипсоносных площадей, протянувшейся от Приохотья через Верхояпье и Сибирскую платформу к Северной и Новой Земле, юж­ ная— соленоснымн и гипсоносиыми площадями Центральной части Русской платформы.

Все углепроявления отчетливо приурочены к стабильным участкам земной коры: к байкалидам Северного Тимана и каледонидам Казахстана, Алтае-Саянской области 1

Среднедевонские угли Алтае-Саянской области однотипны, это кутикуловые липтобиолиты, образованные стеблевыми ча­ стями предположительно псилофитов. Вещественный состав ка­ захстанских среднедевонских углей пока не изучен.

Верхнедевонское углепакопленне не наследует плана разме­ щения угленосных площадей предыдущей эпохи, за исключени­ ем Северного Тимана, где углепакопленне, начавшись в живетский век, продолжалось с небольшими перерывами до конца девонского периода. Это, очевидно, объясняется палеогеографи­ ческими причинами, крупными изменениями в распределении суши и моря, происходившими во второй половине девонского периода. Однако та приуроченность к стабильным блокам зем­ ной коры, которая подмечается в размещении по территории

СССР среднедевонских углепроявлений, становится еще более явной при рассмотрении тектонических обстановок верхпедевонского углепакопления. .

Все месторождения франских и фаменских углей (а не угли­ сто-глинистых пород!) образовались на Русской платформе в теплом и влажном экваториальном поясе, который в то время пересекал ее, а также в субаридных приморских зонах с мест­ ным обводнением и заболачиванием. Общая арндность не явля­

1 По недоразумению на карте среднедевонского угленакопления «Атласа карт угленакопления на территории СССР» (1962) показаны вместе с насто­ ящими углепроявлениями находки углисто-глинистых известняков, углистых алевролитов в Северном Прибалхашье и галек угля только предположитель­ но среднедевонского возраста в районе оз. Алаколь и на Кендырлыкс.

11

ется абсолютно непреодолимым барьером для распространения растений и даже для торфонакопления. Местный подъем грун­ товых под вследствие подпора водами наступающего моря и многие другие причины могут обусловить заболачивание и нако­ пление в некоторых болотных впадинах значительных залежей торфа (угля).

За пределами Русской платформы позднедевонские углепроявлепия известны па восточном склоне Урала, в Южном Ка­ захстане, в Прииртышье и на Южном Алтае лишь в виде мало­ мощных углисто-глинистых накоплений с прослоями зольных углей толщиной от одного до нескольких сантиметров. Но и эти скопления углисто-глинистой массы тяготеют к жестким устойчи­ вым блокам и антиклинориям складчатых сооружений (на за­

И т. д.).

Заслуживает особого внимания сопряженность верхнедевонскнх углепроявлений и выступов кристаллического фундамента Русской платформы. Угольные залежи франского возраста вблизи Казани расположены на склоне Волго-Уральской антеклизы, обращенном к Мелекесскому прогибу, углепроявления фаменского возраста в южной части Подмосковного бассейна (Рижский район)— на склоне Воронежской антеклизы, обра­ щенном в сторону Пачелмского прогиба, одновозрастные угле­ проявления Селижарово-Андреапольского района (северо-за­ падная часть Подмосковного бассейна) лежат на склоне, обра­ щенном к Крестцовскому прогибу седловины, соединяющей Бе­ лорусскую антеклизу с Балтийским щитом. Сопряженность под­ нятий фундамента и угленакопления не случайна потому, что остальные важнейшие факторы (палеогеографическая, клима­ тическая, фациальная обстановка) были одинаковыми на более обширных площадях, чем участки склонов поднятий. На пос­

Такое же положение угленосных площадей относительно под­ нятий платформенного фундамента сохранилось, как мы уви­ дим далее, и в нижнем карбоне.

Вещественный состав верхнедевонских углей разнообразнее: наряду с кутикуловыми липтобиолитами, свойственными сред­ нему девону, появляются клареновые, кларено-дюреновые, дю-

12

новыми группами с более сложной дифференциацией тканей, более приспособленных к различным условиям обитания.

Углепетрографы неоднократно отмечали, что верхнедевон­ ские угли по исходному вещественному составу и петрографи­ ческим особенностям тяготеют больше к нижнекарбоновым, а не к среднедевонским углям. По-видимому, это причинно обу­ словлено большим сходством физико-географических обстано­ вок угленакопления позднего девона и раннего карбона и в первую очередь почти непрерывным расширением трансгрессий, начавшимся в позднем девоне и захватившим турне, визе и ча­ стично намюр. Это привело к уменьшению сухости климата, которая была свойственна в середине девона даже некоторым экваториальным островам Евразии, и, наконец, к быстрому раз­ витию в этих условиях таких групп настоящих наземных расте- ннй-углеобразователей, как лепидофиты и членистостебельные. Сухой и жаркий климат середины девона не способствовал со­ хранению нестойких стеблевых тканей псилофитов, и потому

полосчатые клареновые угли (споровые, фюзено-споровые, ино­ гда многозольные), кларено-дюреновые и дюреновые. В не­ скольких местах юго-западной и западной окраин Подмосков­ ного бассейна, в лагунных и реликтовых озерных водоемах зоны сухих тропиков встречены микроспоровые, дюреновые угли с обилием водорослей, рыхлые, первично окисленные, гумусовые угли. Таким образом, слабо намечается зональность в распре­ делении углей: от клареновых вблизи экватора до дюренов и землистых окисленных углей в сухих тропиках.

Итак, началом «эры углеобразования» был средний девон, хотя первые признаки образования гумусовых углей обнаруже­ ны несколько ранее — в силуре. Начало угленакопления именно в этот момент геологической истории причинно обусловлено по­ явлением и расцветом наземной флоры. Гумусовые угли — про­ дукт накопления и переработки растительной массы в пресно­

прибрежно-морских угленосных толщах. Торфонакопленне идет в моменты предельного выравнивания суши, максимального обмеления лагун, устьев рек; часто оно совпадает с переменой знака движения ложа или замедле­ нием его погружения. Морские воды оттесняются или сильно разубоживаются материковыми. В гумусовой угольной массе отсутствуют морские орга­

13

ной н «земноводной» растительности не могли накапливаться. Но почему массовый выход растений на сушу совершился именно в среднем девоне? Пытаясь отыскать причину появле­ ния первых ощутимых залежей угля в эту эпоху, Д. В. Наливкин и Е. А. Слатвннская («Атлас карт угленакопления...», 1962) высказали такие соображения: «Средний девон является эпохой одной из обширнейших в истории Земли трансгрессий, отсутст­ вия складкообразовательных движений и господства жаркого климата, с изменяющейся по площади степенью его влажности...

Относительно спокойный тектонический режим и постоянное увлажняющее влияние огромных морских бассейнов создали...

в среднедевонское время местные условия, благоприятствующие развитию примитивных высших растений и накоплению их ос­ татков, послуживших материалом для образования древнейших углей». Вряд ли так можно объяснить интересующие нас явле­ ния. Обширные трансгрессии и «постоянное увлажняющее влия­ ние огромных морских бассейнов» было во второй половине

грессирующее увлажнение обширных пространств не могли со­ здать условий для перехода каких-либо групп растений к на­ земному обитанию. Наоборот, поднятие древних платформ и каледонид — молодых сооружений, ознаменовавшее конец силура и начало девона, стимулировало выработку у растений способ­ ностей сначала к водно-наземному, а затем к чисто наземному обитанию. В среднем девоне уже существовали не только псилофиты, но п такие высокоорганизованные растения, как прапапоротники, первые кустарниковые и небольшие древовидные плауновые, выделились членистостебельные и др. Последовав­ шая затем эпоха обширных трансгрессий, смягчения климати­ ческих контрастов способствовала быстрому расцвету наземной флоры: в позднем девоне появляется так называемая археоптерисовая флора, быстро замещенная на рубеже карбона лепидофитовой — основной углеобразующей флорой этого периода.

КАРБОНОВОЕ УГЛЕНАКОПЛЕНИЕ

В конце девона или на рубеже девона и карбона произошла коренная перестройка климатической зональности (Страхов, 1960; Егоров, 1960; Рухин, 1962), что повлекло за собой пере­

14

только одна, северная аридная зона, идущая через северную по­ ловину Русской платформы, Центральный Казахстан и Среднюю Азию (см. схему). Она проходит примерно через те районы, где ранее лежала южная аридная зона позднего девона. Это по­ зволяет определить величину смещения геозон по меридиану

в3500—4000 км (на территории СССР).

Вкарбоновом угленакоплении выделяется два этапа: ранне­ карбоновый и позднекарбоновый (местами включает частично

среднекарбоновые образования). Территориальное размещение углепроявлений раннего и позднего карбона и тектонические условия формирования угольных залежей не одинаковы. Но все-таки в расположении турнейских, визейских и ранненамюр­ ских залежей подмечается наследование от верхнего девона. Эти залежи отчетливо тяготеют к наиболее стабильным, жест­ ким блокам платформ и эпикаледонских плит (каледонид). Анализ особенностей карбонового углеобразования в Европе (Егоров, 1968) показал, что из учтенных запасов динантских залежей 82 млрд, т размещается на устойчивых платформенных блоках и только 2—3 млрд, т — в авлакогенах и на складчатых каледонских сооружениях.

На Русской платформе в турнейское время возникли только очень небольшие по размерам и углеплотности залежи на скло­ нах пологих поднятий докембрийского фундамента (антеклиз). Таковы маломощные невыдержанные пропластки среди глин малевского горизонта и несколько более выдержанные — в агеевской толще южной и юго-восточной окраин Подмосковного бассейна, т. е. зоны, примыкающей к Воронежской антеклизе.

Менее крупные месторождения протягиваются цепочкой вдоль восточного края Русской платформы. Частично они лежат в краевом прогибе (Кизеловское, Щугур-Вуктыльский район и др.), частично в раннегерцинской складчатой зоне Урала. А. А. Петренко считал одной из характерных закономерностей нижнекарбонового угленакоплении на восточном склоне Южно­ го и Среднего Урала постепенное омоложение возраста угле­ носных свит в направлении с юга на север. Продвижение угленакопления на север могло бы объясняться постепенным рас­ ширением пояса углеобразования, завоеванием растительной формацией новых площадей в более высоких широтах. Возмож­ но, что это явление в какой-то мере сказалось на взаимораспо­ ложении турнейских и визейских площадей, но главным факто­ ром, определявшим место накопления углей, несомненно высту­ пали геоструктурные особенности районов. В самом деле, уральские, а также казахстанские турнейские углепроявления приурочены к антиклинорным зонам, обычно с докаледонскими

15

ядрами: на Урало-Тобольском антиклинории лежат Полтавское, Бредииекое, Домбаровское месторождения, на Чингиз-Тарбага- тайском антиклинории (на каледонидах)— Тахтанайское и Чакыртинское месторождения, в Джалаир-Найманской зоне ЧуИлийских каледонид — месторождение Касым-тюбе. Северное продолжение Урало-Тобольского аитнклинория закрыто плат­ форменным чехлом Западно-Сибирской плиты, и лишь этим объ­ ясняется отсутствие турпейских угольных месторождений в се­ верных районах Урала.

Турнейские угли Урала, Казахстана и редких углепроявлений на Русской платформе (западная часть южного крыла Подмосковного бассейна, единичные углепроявления на юге Камского бассейна) более зольны, чем внзейские. Это объясня­ ется большими неровностями рельефа дна и обрамления турнейских болотных ванн, а значит, большим привносом минераль­ ных частиц при относительно слабом приросте растительной массы.

Тектоническая обстановка накопления визейских углей была несколько иной. Угленосные площади, приуроченные, как и в предшествовавшую эпоху, к платформенным пространствам и стабильным участкам каледонид, значительно расширяются, захватывая на платформе окраины и внутренние прогибы антеклиз (северный и южный склоны Воронежской антеклизы, юж­ ный, юго-восточный склоны Волго-Уральской антеклизы и ее Камско-Кинельский прогиб и т. п.). Угленакопление распрост­ раняется на Приуральский краевой прогиб и частично даже на внешнюю зону Уральской геосинклинали; в Казахстане оно охватывает многочисленные наложенные и наследованные муль­ ды, образовавшие почти непрерывную угленосную зону от Иши­ ма до Иртыша; в Кузбассе — возникает на окраине древнего массива Кузнецкого Алатау.

На северном склоне Воронежской антеклизы лежат наиболее угленасыщенные площади визейских углей Подмосковного бас­ сейна (главным образом бобриковского и тульского горизонтов). К оси Московской синеклизы происходит как общее обеднение угольной массой, так и утонение, выклинивание, расщепление отдельных линз угля. В западной платформенной части Боль­ шого Донбасса визейскне угленосные площади облекают высту­ пы докембрия (Украинского щита, южного склона Воронежской антеклизы); местами, как, например, в Белгородско-Обоянском районе, угленосная толща ложится непосредственно на кристал­ лический фундамент. Камская угленосная площадь обрамляет наиболее приподнятые участки Волго-Уральского свода. Этот бассейн, по мнению В. А. Котлукова (Геология месторождений

16

угля п горючих сланцев СССР, т. 2, 1962), но общим запасам соизмерим с Подмосковным бассейном. Более вероятно, если учесть продолжение угленосных отложений в Ульяновскую н Саратовскую области, что геологические запасы Волго-Камской площади впзейского угленакоплепня намного больше Подмос­ ковной. Однако угленосная толща залегает очень глубоко (до 1000—1400 м), а горнотехнические п гидрогеологические усло­ вия сложны. Но тем нс менее эта площадь (Камский бассейн) заслуживает внимания как резерв. Мощность угольных пластов (линз) по многим скважинам доходит до 5—10—20 м и даже более (до 38,8 м на Вятском участке). Скважины, встретившие угольные залежи, задавались без учета закономерностей рас­ пределения угленосности по площади п потому не дают полного представления о локализации угольной массы относительно оп­ ределенных тектонических структур подугольных толщ. Ни одно из угольных месторождений не оконтурено. Однако даже раз­ розненные скудные данные позволяют уловить на многих участ­ ках выклинивание угольных линз по направлению к поднятиям (выступам) палеорельефа доугольного фундамента. Ширина выклинивания зависит от контрастности палеорельефа п ме­ няется от одного до нескольких километров.

Учитывая острую нехватку разведанных и даже прогнозных геологических запасов углей в Европейской части СССР, стои­ ло бы произвести для Камского бассейна тщательный анализ закономерностей изменения углеплотности, числа пластов и их мощностей относительно доугольного палеорельефа, участков разных копседнмептацпопных движений и палеогеографических условий. Не исключена возможность выявления этим путем пло­ щадей, которые могут представлять интерес в будущем.

Закономерная приуроченность турнейских и визейских угле­ носных площадей к поднятиям фундамента показывает, что на Русской платформе в этот этап ее геологического развития главным фактором, определявшим место и границы площадей угленакоплепня в пределах гумидных областей, был геотектони­

«Русская платформа испытывала в начале карбона ритмичные колебания с периодом в 3,5—4 млн. лет, причем более жесткие ядра кристаллического фундамента (щиты и аптеклизы), как показывают литофацпальпые карты, оставались почти непо­ движными и длительное время были областями смыва. Проги­ бавшиеся же участки (синеклизы и некоторые авлакогены) ча­ стично покрывались морем, частично заполнялись наземными

(дельтовыми, речными) осадками, так как даже при оптималь­ ных условиях прирост торфа не мог компенсировать быстро возраставшую емкость седиментационного бассейна. Только в пограничных зонах между впадинами и выступами фундамента при быстром погружении ложа платформенных впадин могли длительно существовать условия, благоприятствовавшие непре­ рывному нарастанию торфяной массы. В связи с таким харак­ терным положением угольных залежей наблюдается законо­ мерное уменьшение угленосности от максимально углеиасыщепных площадей к оси прогиба с параллельным возрастанием роли лагунных и прибрежно-морских отложений в разрезе уг­ леносной толщи, а также расщепление и выклинивание пластов. К своду поднятия происходит увеличение числа фаций, возник­ ших в условиях континентального выветривания; часть угленос­ ной толщи срезается, в угольных пластах увеличивается роль сингенетически и эпигенетически окисленных углей».

В самом конце турнейского века и в визе узкая пограничная полоса Русской платформы и Уральской геосинклинали, от Щу- гор-Вуктыльского района на севере и до бассейна р. Чусовой па юге, также стала зоной углеобразования. В конце девона и ран­ нем турне Предуралье и примыкавшие участки Уральской гео­ синклинали погружались слишком быстро, и накопление торфа могло быть только очень кратковременным и на небольших площадях. Предвизейская (позднебретонская) фаза складчато­ сти проявилась всюду на западном и восточном Урале. Она вы­ звала эрозионное или угловое несогласие в основании визейских угленосных отложений, а там, где седиментация продолжалась непрерывно (Кизеловский бассейн), произошла резкая смена литологического состава. Таким образом, очевидна повсемест­ ная инверсия геотектонического режима, которую и следует расценивать как первопричину визейского углеиакопления в Предуралье и на Урале. Западноуральской угленосной полосе больше свойственны кондиционные, но все же высокозольные и трудно обогатимыс угли. Залежи углей восточноуральских районов (Домбаровский, Полтаво-Брединский и др.) нередко замещаются углисто-глинистыми породами, а сами угли в позднегерцинское время были сильно раздроблены и в той или иной степени минерализованы или перемешаны с минеральной мас­ сой вмещающих пород.

Многочисленные угольные месторождения Северо-Восточ­ ного Казахстана — это лишь незначительные останцы богатей­ шей угленосной области, почти нацело уничтоженной поздне­ палеозойским и мезозойскими размывами. Впрочем, генетиче-

18

т е к т о н и ч е с к о й о б с т а н о в к е » (Быкова, 1954, стр. 153; разрядка моя — А. £.). Тем самым М. С. Быкова отрицает ге­ нетическую общность многочисленных углепроявлеипй в СевероВосточном Казахстане. Иное представление изложено в моно­ графии, посвященной карбоновому угленакоплению в СевероВосточном Казахстане; «Устанавливая, что угленосный массив сформировался в сравнительно узкий промежуток геологическо­

сти ее (главным образом равпинность), заполнение пониженных участков и медленные колебательные движения этой подвижной области должны были перераспределять участки накопления

р о в а н и я м а с с и в а не в ы т е к а е т с т р о г а я с ин ­ х р о н н о с т ь н а к о п л е н и я к а к и х - л и б о п л а с т о в в

ключает возможности сравнительной характеристики условий накопления угольной массы в различных пунктах угленосной

обширного пространства водами эпиконтинентальпого моря и отлагавшимися в течение более 40 млн. лет карбонатными ила­ ми вдруг на плоском побережье медленно отступавшего моря

капливаться песчано-глинистые толщи, мощностью в несколько сотен метров, и торф (уголь). Однако большая выдержанность разрезов угленосных толщ в пределах каждой мульды, отсут­ ствие в бортах конгломератов или увеличения количества гра­ велитов, полимиктовый, иногда аркозовый состав песчаников, низкая в целом карбонатность пород угленосной толщи (особен­ но в северных районах) — все это никак не соответствует таким условиям седиментации. При накоплении мощных угленосных толщ только за счет размыва антиклинальных пространств, раз­ деляющих соседние мульды, должно было бы происходить унич­ тожение не менее мощных верхнедевонских и турнейских изве­ стняковых горизонтов и, следовательно, накопление преимуще­ ственно карбонатных пород в мульдах. В действительности

20