книги из ГПНТБ / Черноусов Я.М. Уголь на Урале

БУЛАНАШ-ЕЛКИНСКИЙ УГЛЕНОСНЫЙ РАЙОН

Под ним понимается полоса угленосных отложений, протяги­ вающаяся на восточном склоне Среднего Урала в меридиональном или северо-восточном направлении. В пределах полосы известны Буланашское, Дальне-Буланашское и Елкинское месторождения. Буланашское месторождение находится в 6 км восточнее г. Арте­ мовского. Угленосность установлена в 1931 году, при разбуривании профиля на широте деревни Елкино. С 1935 года начали прово­

диться систематические поисково-разведочные работы и не прекра­ щаются по настоящее время. Петрографическим исследованием уг­ лей района занимались Ю. А. Жемчужников, О. Ф. Грачева, А. И.

Гинзбург, В. С. Малявкина, Е. М. Гладышева (1940), а также М. Е. Попова (1946). Литологическое изучение пород угленосной толщи проводили Г. Ф. Крашенинников (1940—1941), Н. С. Устино­ вич (1939—1940), М. В. Бунина (1946). Спорово-пыльцевой состав изучался Е. И. Таракановой (1947). Определение растительных остат­ ков производила Е. Ф. Чиркова (1943), сводную работу по изуче­ нию качества углей составила В. И. Тужикова (1953).

Геологическая характеристика района. Угленосные отложения залегают на размытой поверхности палеозойских образований.

Стратиграфия угленосных отложений в основном принимается по Л. Д. Башаркевичу (1943). Нами выделена дополнительно под­ угольная свита. Расчленение угленосных образований на свиты про­ изведено, главным образом, на основании литологического состава и угленасыщенности. В частности, выделяются (снизу вверх): под­ угольная, елкинская, буланашская и бобровская свиты.

Подугольная свита сложена в основном пестроцветами, в составе которых распространены конгломераты, гравелиты и подчи­ ненные им песчаники, алевролиты и аргиллиты общей мощностью около 100 м. В составе свиты присутствуют и эффузивные образо­ вания.

Елкинская свита. Нижней границей ее служит контакт с пестроцветными образованиями подугольной свиты, верхней — почва угольных пластов 4—5. Свита сложена конгломератами, гра­ велитами, песчаниками, алевролитами, аргиллитами и углями. Пре­ обладают грубообломочные породы, занимающие примерно 55% литолого-стратиграфической колонки данной свиты (по скважине 136

116

они составляют 85%, по скважине 304—31%). Коэффициент угле­ носности равен в среднем 1,5% и колеблется в пределах от 0,5 до 5%.

В свите выделено две зоны: углесодержащая («а») мощностью

40—50 м и безугольная («в») — верхняя мощностью 110—115 м.

Буланашская свита объединяет часть разреза от почвы

пласта 4—5 до кровли пласта 23-а. Содержание в свите аргиллитов и алевролитов составляют от 70 до 34%, на долю гравелитов и кон­ гломератов приходится от 1. до 45%. Присутствуют пласты извест­

няка мощностью до 6 м. Коэффициент угленосности колеблется по

угольная, «с» содержит пласты от 8 до 12 включительно, «д» — пла­ сты 13 и 14 и зона «е» включает пласты от 15 до 23 включительно.

Общая мощность свиты — от 295 до 415 м.

Бобровская свита сложена преимущественно алевролитами и аргиллитами. Участие конгломератов и гравелитов невелико — не более 7%. Свита разделена Б. Ф. Тарханеевым на две зсфы: «а»— нижнюю — безугольную и «в» — верхнюю — угленосную. В зоне «а» содержание алевролитов и аргиллитов изменяется от 47 до 84%, конгломератов и гравелитов—от нуля до 7%. Коэффициент угле­ носности не более 0,3%. В пределах поля шахты Б-VI и в южной части поля Б-V появляется до 7 пластов промышленного значения.

В зоне «в» конгломераты и гравелиты почти не имеют места. Песчаники составляют обыкновенно не более 1% (в одной точке из­

вестно 22%).

Алевролиты занимают от 29 до 57%, аргиллиты —от 16 до 33%. Коэффициент угленосности колеблется в пределах 1—8%, в средней составляет 4%. Общая мощность свиты оценивается в 950—975 м.

Структура района — сложно построенная синклиналь, состоя­ щая из синклиналей и антиклиналей второго и последующих поряд­ ков. На Буланашском месторождении синклиналь осложнена тремя синклинальными складками, разделенными волнистыми антиклиналя­

ми. По направлению на юг приобретают развитие две синклинали,

а в южной части месторождения нет ни одной нацело сохранившей­

ся складчатой структуры. .

В районе Дальне-Буланашского месторождения, по; линии ЧеремшанскогД пересечения, встречены две структуры: западная и вос­

точная. Западная структура представляет собой сложную синкли­

наль, состоящую из двух антиклиналей с углами падения крыльев порядка 40°. Восточная структура, заключенная между западным и Восточным разломами, имеет падение на восток под углом 60—70°.

На Елкинском месторождении рисуется волнистая синклиналь,

ограниченная с запада и востока разломами.

Угленосные отложения разорваны дизъюнктивными нарушения­

ми первого-, второго и третьего порядков.

На Буланашском месторождении выделены главный буланашский западный и главный буланашский восточный надвиги. Ампли­ туда первого, по-видимому, составляет около 200 м, сместитель па­ дает на запад под углом 65°. Простираясь на юг, он становится восточной границей Дальне-Буланашского месторождения. Главный восточный надвиг прослеживается на протяжении всего восточного борта Буланашского и Дальне-Буланашского месторождений. В юж.-

117

ной части Дальне-Буланашского месторождения надвиг затухает,

вследствие чего синклиналь, представляющая Буланашское место­ рождение, здесь замыкается, Углы падения плоскости надвига — от 10 до '80°. Амплитуда его в северной части Буланашского месторож­

дения — свыше 650 м.

Западной границей Дальне-Буланашского месторождения являет­ ся главный западный Дальне-Буланашский надвиг, который, про­ стираясь на юг, служит восточной границей Елкинского месторожде­ ния. Амплитуда его определяется в 250 м, угол падения сместителя

равен 60° Главный Елкинский западный надвиг прослеживается по восточному борту Елкинского месторождения. Его амплитуда дости­

точным надвигом с восточным падением принимает восточное паде­

ние. Близ разломов сильно усложняются складчатые структуры,

крылья складок оказываются более или менее срезанными, угольное вещество милонитизированным, а палеозойские породы надвинуты­ ми на угленосные отложения. К восточному борту приурочено так­ же развитие эффузивных образований. Разрывы второго порядка с амплитудой 10—250 м и падением 60—80° на восток и на .запад распространены преимущественно на Буланашском и Дальне-Була- нашском месторождениях. Они имеют характер взбросов. Многочис­ ленное количество мелких нарушений третьего порядка с амплиту­ дой обыкновенно до 5 м отмечается горными работами на Була­

нашском месторождении. Буровыми скважинами они, как правило,

не улавливаются.

Угленосность района. В пределах района она неравномерна. На

сторождении угольные пласты связаны с елкинской и буланашской свитами.

Мощность угольных пластов неустойчива. Наблюдаются явле­ ния их расщепления и выклинивания. Мощность отдельных пластов

не превышает 4 м. На Буланашском месторождении насчитывается

44, на Дальне-Буланашском — 15, на Елкинском — до 20 пластов. Коффициент угленосности Буланашского месторождения равен 8,

Дальне-Буланашского — 7 и Елкинского — около 4%. Буланашское месторождение заключает в себе 74% всех запасов района, ДальнеБуланашское— 19,5 и Елкинское—6,5% .

На Буланашском месторождении угленосность распределена не­ равномерно. В северной части угольные пласты приурочены к за­ падной и восточной частям депрессии. По направлению на юг наи­

большая угленосность тяготеет к западному борту депрессии.

Между южной частью Буланашского и северной частью Дальне-

Буланашского месторождений наступает резкое понижение угле­

носности. На собственно Дальне-Буланашском месторождении мак­ симальная угленосность связана с западной частью месторождения.

Южнее, этого месторождения распространены грубообломочные породы: конгломераты и песчаники, лишенные промышленной уг­ леносности. Лишь в районе Алтынайского пересечения отмечено присутствие двух пластов мощностью 0,86 и 0,95 м. Этот участок

118

назван промежуточным. Елкинское месторождение расположено южнее промежуточного участка. Дальше на юг промышленная уг­

леносность не отмечена.

Качество углей, В районе известны гумитолиты, антраксилиты,

кларено-дюреновыми углями. Из форменных элементов отмечаются в них споры и кутикула. Много минеральных включений: глини­ стого вещества, пирита, кварца, карбоната кальция, попадаются чешуйки серицита.

Антраксилиты — блестящие угли; под микроскопом форменных элементов не обнаруживается. Ю. А. Жемчужников и М. Е. Попова называют такой уголь «ультра-клареном». Сапропелиты весьма свое­ образны. Они очень легкие, имеют удельный вес 0,8—0,9. Под мик­ роскопом представляют собой хлопьевидный агрегат сапропелевого материала с участием измельченного гумусового вещества; иногда обнаруживаются водоросли. Угли смешанного исходного материала принадлежат к полубогхедам.

Антраксилиты, по-видимому, широко распространены. Ю. А. Жемчужников, описывая их как однородные блестящие угли, считал, что они составляют на Елкинском месторождении до 80% всех уг­ лей. Полублестящие разности также характеризуются значительным развитием. Полуматовые и особенно матовые угли имеют подчинен­

119

ный выход летучих веществ связан с присутствием линз сапропеле­ вого угля.

2.Выход летучих веществ понижается с возрастанием страти­ графической глубины, а также с юга на север и по мере приближе­ ния к восточной зоне разлома.

3.На Елкинском месторождении наблюдается более высокий вы­ ход летучих веществ по сравнению с Буланашским и Дальне-Була- нашским месторождениями.

Содержание углерода и водорода изменяется в значительных пределах, но в общем характерно для каменных углей. Угли имеют

тельно! тугоплавкая: начало деформации 1100—1380°, начало размяг­ чения 1170—1370°, жидко-плавкое состояние 1230—1320°. Зола елкин-

ских углей, по-видимому, будет более легкоплавкой, так как в них почти в два раза меньше компонентов, повышающих температуру плавления.

Выход первичного газа колеблется в пределах от 80—90 до

120—130 куб. м. на тонну сухого угля. Опытная газификация пока­

зала, что получаемый газ имеет теплотворную способность

1100—1450 кал/м3.

Спекающая способность углей определялась ВУХИНом по ме­ тоду Л. М. Сапожникова. Пластический слой составляет 9—11 мм. усадка — 23—34 мм.

Эти данные показывают, что уголь может быть использован для непосредственного сжигания, для газификации, возможно, для полу­ чения жидкого топлива, а также для коксования, если не самостоя­ тельно, то в смеси с другими углями.

Гидрогеологические условия довольно сложные: рас­ пространены воды четвертичных, третичных, меловых и верхнетриа­ совых отложений, а также палеозойских образований. В частности,

воды верхнетриасовых отложений приурочиваются к конгломератам, песчаникам и угольным пластам. Удельный дебит достигает 0,8 л/сек.

Притоки воды в шахту Б-1—II после сдачи ее в эксплуатацию пре­ вышали 600 м3/час. Перед закладкой шахт требуется предваритель­ ное осушение шахтных полей.

Образование депрессии обусловлено возникновением двух более или менее параллельных разломов, располагавшихся вос­ точнее геоморфологически выраженного горного сооружения — зоны гранитных интрузий. Депрессия относится к типу предгорных грабе­ новых. Неравномерное относительное колебание отдельных блоков

депрессии обусловило зональный характер мощностей угленосных отложений, угленосности, литологического и фациального состава, качества углей и степени метаморфизма. Буланаш-Елкинский угле­ носный район формировался в условиях мобильной зоны платформы, где активные колебательные движения определили накопление мно­ гочисленных, но лишь тонких залежей органического материала.

Образование отложений подугольной свиты связано с фациями элювия, делювия и пролювия. Происхождение елкинской свиты

120

ЧЕЛЯБИНСКИЙ БАССЕЙН

Под Челябинским бассейном понимается полоса континентальных

освоения его может быть разделена на три основных периода: до­ революционный, первые годы Советской власти (1917—1930) и годы пятилеток. В дореволюционное время систематических геологораз­

ведочных работ не производилось. Разработка в небольших мас­ штабах производилась с 1907 года.

Небывалого размаха достигли геологоразведочные и эксплуата­ ционные работы после Октябрьской революции. Они проводились в Кичигинском, Еманжелинском, Коркинском, Камышинском и Козыревском районах. В 1923 году была составлена М. М. Пригоров- ■ским сводная работа по Челябинскому бассейну.

Годы пятилеток знаменуются новым размахом геологоразведоч­ ных работ.

Крупные исследования в бассейне проведены К. С. Преобра­ женским, О. И. Пинчук, Г. К. Любашевым, Г. Ф. Крашенинниковым, М. В. Головиной (Копеловой), А. М. Эллисом и др.

В настоящее время в бассейне известны следующие угленосные районы (с севера на юг): Сугоякский, Козыревский, Копейский,

Камышинский, Коркинский, Еманжелинский, Кичигинский.

Кичигинский район на севере ограничен тектоническим наруше­ нием, на юге — рекой Увелькой. Площадь его 33,8 кв. км. Начало геологического изучения относится к 1931 году, систематическое исследование проводится с 1944 года.

Еманжелинский район имеет площадь 103,6 кв. км. Разведка его началась с 1930 года. По запасам занимает второе место bi бас­ сейне.

Коркинский район по запасам и добыче стоит на первом месте. ■Общая площадь — 104 кв. км. Изучение его начато! в 1930 году.

В настоящее время—это район мощных угольных разрезов. Камышинский район систематически изучается в геологическом

122

■отношении с 1930 года. Площадь его 135,6 кв. км. По запасам за­

нимает третье место в бассейне.

Копейский район самый старый по добыче угля в бассейне. Козыревский район занимает площадь 130 кв. км. Систематиче­

ское геологическое изучение его относится к 1930 году.

Сугоякский район пока в промышленном отношении не освоен. Начало разведочных работ относится к 1931—1932 гг. Протяженность его около 30 км. На севере ограничен рекой Теча, на юге — рекой Миасс.

Наиболее бурный рост угледобывающей промышленности в бас­

сейне относится ко времени Великой Отечественной войны. Добыча

(А. Н. Кришгофович и В. Д. Принада), литологические исследова­ ния (Г. Ф. Крашенинников), углепетрографическое изучение (Ю. А. Жемчужников, Н. А. Иванчин-Писарева и др.), имеется ряд крупных статей (И. И. Горский, Г. Ф. Крашенинников, Г. К. Любашев, К. С. Преображенский и др.) и значительное количество неопубликованных работ.

В настоящее время бассейн является одной из основных энерге­ тических баз Урала. Он питает энергетическим углем промышлен­ ность и транспорт Челябинской и частично Свердловской областей.

верхности пород палеозойского возраста, являющихся фундаментом угленосной формации. Характеристика их дается по М. В. Голо­ виной.

Восточный тип разреза распространен вдоль восточной окраины грабена и разделен на три свиты (снизу вверх): чумлякскую, кор­ кинскую и камышинскую.

Чумлякская свита распространена в северной части бассей­ на. В южной части (Ема.нжелинский и Кичигинский районы) про­ дуктивные отложения коркинской свиты залегают непосредственно на выветрелых образованиях палеозойского фундамента. В основа­ нии свиты в северной части бассейна залегают эффузивноосадочные образования, среди которых распространены эффузивные породы (преимущественно базальты и туфобрекчии). Выше лежат конгло­ мераты и песчаники грауваккового состава. Угольные пласты не встречены. Отложения свиты вскрыты скважиной № 1-р в интервале 750—1400 м и имеют мощность 650 м.

Коркинская свита состоит из конгломератов, песчаников зеленовато-серого цвета аркозо-грауваккового состава, а также глинистых пород с гнездообразными включениями песчаногр мате­

риала. Промышленная угленосность приурочена к западной части восточной полосы. По направлению на восток угольные пласты вы­

клиниваются. За счет возрастания количества и мощности угольных пластов угленосность возрастает снизу вверх. Мощность свиты по скважине 1-р определяется в 750 м. Аргиллиты и алевролиты зани­ мают 71%, песчаники, гравелиты и конгломераты — 28%, на долю углей падает 1%.

123

Камышинская свита распространена только в восточной части бассейна. Сложена преимущественно грубообломочными поро­ дами грауваккового состава. Присутствия угольных пластов про­ мышленного значения не отмечено. Мощность свиты; изменяется от

100 до 600 м.

Суммарная мощность отложений восточного комплекса — более 1500 м. В составе западно-центрального комплекса выделяются от­ ложения чумлякской и коркинской свит.

Чумлякская свита не вскрыта бурением. Исходя из общих

структурно-генетических построений, можно предположить, что ее

мощность достигает 700—750 м.

Коркинская свита расчленена на основании литологиче­

ского состава на три горизонта: нижний продуктивный, безугольный и верхний продуктивный.

Нижний продуктивный горизонт сложен гаммой пород от аргил­ литов до конгломератов включительно. Присутствуют угольные пла­ сты. Значение угленосности возрастает снизу вверх и с востока на запад. В восточном направлении угольные пласты расщепляются и выклиниваются.

Безугольный горизонт состоит главным образом из конгломера­ тов и гравелитов (16,02%), песчаников (45,6%), алевролитов (24,8%),

аргиллитов (12,1%) и фитогенных образований (1,4%). Горизонт разбурен в Коркинском, Еманжелинском и Кичигинском районах. Мощность его 300—700 м.

Верхний продуктивный горизонт сложен конгломератами, гра­ велитами, песчаниками, алевролитами, аргиллитами и углями. Роль грубообломочного материала возрастает в западном и северном направлениях. Особенностью горизонта является его высокая угле­ носность. Все разведанные угольные месторождения, по-видимому, приурочены к данному горизонту.' Угленосность в пределах его воз­ растает сверху вниз. В частности, мощные угольные залежи Кор­ кинского района связаны с нижней частью горизонта. Расщепление и выклинивание угольных залежей происходит главным образом в западном направлении. Мощность горизонта около 1000 м.

условно. Не исключена возможность, что в составе чумлякской сви­

ты, которая считается в настоящее время безугольной, может ока­ заться промышленная угленосность. Основанием для предположения служат особенности строения Еманжелинского и Кичигинского рай­ онов, где на палеозойских образованиях лежат продуктивные от­ ложения. Таким образом, уже в настоящее время напрашивается

необходимость выделения в составе чумлякской свиты двух гори­ зонтов: безугольного и угленосного. Весьма вероятно, что чумлякский горизонт может находить распространение и в Сугоякском районе, где зафиксированы угольные пласты среди отложений «чумлякской»

свиты.

Тектоника. Полоса угленосных отложений бассейна вытянута-

в северо-северо-восточном направлении. В северной части она раз­

124

делена на три ветви: западную, центральную и восточную. Западная ветвь прослежена севернее реки Миасс на 30 км. В районе поселка

Нагумного она замыкается. Центральная прослежена буровыми ра­ ботами до широты поселка Кирды. По данным О. В. Жукова, она простирается далеко на север и, вероятно, соединяется с БуланашЕлкинской угленосной полосой. Восточная ветвь проходит до по­ селка Петропавловского. На юге угленосная полоса доходит до Редутовского и Карталинского районов. Толща угленосных отложений врезана в депрессию, заложенную в палеозойском фундаменте. Депрессия имеет тектоническое происхождение и представляет собой грабен, западный борт которого, по-видимому, более крутой, восточ­

кайнотипного облика, аналогичных базальтам, вскрытым в низах угленосной толщи скважиной 1-р Камышинской. Однако факт присутствия на восточном борту базальтов может служить доказательством в пользу не стратиграфического, а тектонического контакта, так как происхождение базальтов, вероятно, связано с ■существованием разломов, определивших собой возникновение де­ прессии. Что же касается пологих углов падения восточного борта, то они могут быть объяснены значительно большим по сравнению с западным относительным поднятием и, следовательно, более глу­ боким, но неравномерным эрозионным срезом. Весьма вероятно, что и в северной и южной частях депрессии не будет отмечаться ее

тектонического характера, так как борта грабена будут эродиро­ ваны, и угленосные отложения окажутся на «дне» его.

Структура бассейна'—синклиналь, осложненная антиклиналь­ ным поднятием. Главное, или центральное, антиклинальное подня­ тие делит бассейн на восточную и западную синклинали. Оно осо­ бенно четко выражено в Коркинском, Еманжелинском и Кичигинском районах. Сводовая часть его имеет ширину до 800 м и нару­ шена разломом типа взброса с падением на запад. На севере бассейна главная антиклиналь выражена горстом, разделяющим угленосную полосу на две ветви. Севернее Коркинского района вы­ ступает второе антиклинальное поднятие — осевое, разделяющее восточную синклиналь на две синклинали — центральную и вос­

точную. ■

Строение западной синклинали асимметрично, западное, крыло; падает под углом 15—30°, восточное—40—90°. Асимметричность проявляется, в частности, в Красносельско-Куллярской, Ключевской, Ерофеевской, Коркинской структурах и на Западно-Миасском участке.

Центральная синклиналь, отделенная от западной главной ан­ тиклиналью, в северной части Коркинского района совмещается с за­ падной. Восточная синклиналь простирается с юга бассейна до се­ верной части Козыревского угленосного района, где она срезана разрывами, ограничивающими ее с запада и востока.

На общем фоне развития основных синклиналей бассейна (за­ падной, центральной и восточной), вследствие ундуляции осей полу­ чили развитие брахисинклинальньге складки (например, Ерофеев­

125