Формирование кайнозойских угленосных впадин Приморья тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.01, доктор геолого-минералогических наук Седых, Анатолий Константинович

• Седых, Анатолий Константинович
• доктор геолого-минералогических наук
• 2005

Оглавление диссертации доктор геолого-минералогических наук Седых, Анатолий Константинович

ВВЕДЕНИЕ.

1. ИСТОРИЯ ИЗУЧЕНИЯ ПАЛЕОГЕНОВЫХ УГЛЕНОСНЫХ ВПАДИН ПРИМОРЬЯ

2. СТРУКТУРНОЕ ПОЛОЖЕНИЕ ПРИРАЗЛОМНЫХ ВПАДИН.

3. АНАЛИЗ ФАКТИЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА.

3.1. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ.

3.2. СТРАТИГРАФИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ.

3.3. ФАЦИАЛЬНО-ЛИТОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ.

3.4. ГЕОЛОГО-СТРУКХУРНЫЙ АНАЛИЗ. з 5. минерАгемическии анализ.го

3.6. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ.'.'.'.'.

4. ГЕОДИНАМИКА УГЛЕГЕНЕЗА РИФТОГЕННЫХ СТРУКТУР.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Формирование кайнозойских угленосных впадин Приморья»

Актуальность работы. На восточной окраине России сосредоточены значительные ресурсы разнообразных полезных ископаемых, среди которых особое место занимает уголь, обеспечивающий на 56,5 % энергетические потребности Дальневосточного региона с устойчивым сохранением сложившегося положения в ближайшей перспективе (Стратегия., 2001). Регион располагает одной четвертой частью запасов угля России, которые установлены почти в 120 месторождениях, объединенных в 17 угольных бассейнов и несколько угленосных районов. Время формирования угленосных отложений охватывает возрастной диапазон от позднего триаса до неогена включительно. Они содержат угольные пласты всех технологических групп, марок и направлений промышленного использования (Угольная база., 1997, 1999; Перспективы освоения., 2004).

Территория Дальнего Востока подверглась интенсивным рифтогенным процессам. Устойчивое формирование мобилистских представлений о развитии литосферы северо-западного сектора Тихоокеанского подвижного пояса началось после публикаций Б.А. Иванова по Центральному Сихотэ-Алинскому разлому (1961, 1972), в которых доказывалось широкое развитие сдвигов, порождающих синхронное развитие надвигов и раздвигов. Впоследствии структурно-динамическая сущность сдвиговых дислокаций Азиатско-Тихоокеанской зоны перехода на I позднемезозойском - кайнозойском этапе была обстоятельно рассмотрена в работах В.П. Уткина (1976, 1983, 1984, 1988, 19896 и др.) с конкретными практическими рекомендациями (Уткин, Щеглов, Раткин, 1983; Уткин, Седых, 1984; Уткин, 1985; Уткин, 1989 и др.). Разнообразие структурно-вещественных комплексов связывается им, главным образом, с рифтогенезом континентальной коры и её дислокацией, обусловленной латеральными перемещениями континентальных блоков вдоль Восточно-Азиатской системы сдвигов (Уткин, 1996).

Одновременно с изучением сдвиговых дислокаций была установлена тектоническая расслоенность структур Сихотэ-Алиня, широкое развитие хаотических комплексов с аномальной стратиграфической последовательностью слагающих их пород, включающих олистостромовые образования. Это позволило в соответствии с парадигмой новой глобальной тектоники изменить представление о Сихотэ

Алине и выдвинуть концепцию террейнов (Ханчук, 1993). Согласно этой концепции складчатые области Приморья рассматриваются как аккреционные системы, сложенные разнообразными тектоно-стратиграфическими террейнами, последовательно причленявшимися к окраине континента. Новообразованные эпиконтинен-тальные окраины последовательно подверглись процессам активизации, что вызвало формирование вулкано-тектонических поясов, включая и Восточно-Сихотэ-Алинский (ВСАВП) (Михайлов, 1989).

Согласно рассматриваемой концепции кайнозойские угленосные впадины отнесены к терригенным перекрывающим и вулканогенным сшивающим комплексам (Ханчук, Раткин, Рязанцева и др., 1995).

Глубинные разломы, после теоретических разработок А.В. Пейве (1956а, 19566), прочно вошли во все фундаментальные науки о Земле, как её неотъемлемая составляющая. Их прикладное значение первоначально было показано при изучении рудных районов, а впоследствии - и при исследовании локализации горючих полезных ископаемых, включая угольные бассейны и месторождения (Погребнов, 1972, 1976). При этом наиболее пристального внимания заслуживают сдвигово-раздвиговые и раздвиговые зоны, контролировавшие образование крупных впадин, в которых нередко в обилии аккумулировалось органическое вещество с последующим формированием угольных залежей.

В Приморье установлено около сорока структур, вмещающих проявления и месторождения бурых углей палеоген-неогенового возраста, в которых сосредоточено 85 % их запасов (Угольная база., 1997). Они же в целом ряде случаев несут промышленную редкометалльную минерализацию и, прежде всего, германий (Левицкий, Седых, Ульмясбаев, 1994; Седых, 2002а, 20026 и др.).

В связи с изложенным проблема «разломы - уголь» приобретает особую актуальность.

Главная цель работы - выявить геодинамические условия и основные закономерности формирования впадин Приморья с выделением в их составе угленосной формации, а также разработать принципы прогнозирования промышленной угленосности и германиеносности в этих структурах.

Основные задачи работы. Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующее задачи: провести возрастную корреляцию угленосных разрезов и выявить эпохи палеоген-неогенового торфоугленакопления во впадинах; разделить впадины по вещественно-генетическим типам с их «привязкой» к конкретным зонам торфоугленакопления; расшифровать характер деформаций угленосного чехла в зависимости от тектонической активности фундамента; выявить основные структурно-генетические признаки формирования металлоносных углей и углистых пород.

Фактический материал и методы исследований. Поставленные задачи решались путем использования стратиграфических, фациально-литологических, геолого-структурных и минерагенических методов. Автором проанализирован большой объем фактического материала, собранного непосредственно им за сорок лет.

Опорными объектами являлись Галёнковская, Угловская, Шкотовская, Би-кинская и Краскинская впадины (рис. 1). Обобщены результаты геологических исследований других приразломных впадин Приморья.

Проводились наблюдения в 15-и шахтах и на 6-и угольных разрезах; изучено более 100 тыс. пог. м керна буровых скважин; отобрано и исследовано несколько тысяч образцов, проб; изготовлено и изучено около 500 шлифов и аншлифов; собраны и исследованы остатки фауны и флоры из 20 захоронений. Проведено сравнение изученных объектов со структурами подобного типа России, стран Ближнего и Дальнего зарубежья. Для этого автором проработано в геологических фондах Дальневосточных и Забайкальских геолкомов более 200 геологических отчётов, дополнительно проведено около 300 км геологических маршрутов.

Основные защищаемые положения:

1. Установлены следующие крупные эпохи кайнозойской седиментации: а) угловская, ознаменованная интенсивным торфоугленакоплением в течение эо-цен-раннеолигоценового климатического оптимума; б) надеждинская (лучегор-ская), характеризовавшаяся формированием тонкозернистых преимущественно озёрных отложений в среднем олигоцене и в) павловская (бикинская) отражающая новую вспышку интенсивного торфоугленакопления в позднеолигоцен-средне-миоценовую эпоху.

2. В приразломных впадинах выделена угленосная формация. Для различных

Рис.1. Тектоническая схема кайнозойского торфоугленакопления Приморья

При составлении использованы тектонические схемы: И.И. Берсенева (1959); В.А. Бажанова, Л.Ф. Назаренко и Ю.Н. Олейника (1986);

В.П. Уткина(1988)

1-6. Зоны торфоугленакопления: 1 - Ханкайская, 2 - Арсеньевская, 3 - Барабашско-Пограничная, 4 - Сихотэ-Алинская, 5 - Восточно-Сихотэ-Алинский вулканический пояс (ВСАВП), 6 - плиоценовая платобазальтовая формация; 7 - основные зоны разломов до-кайнозойского заложения с преобладающей сдвиговой составляющей (I - Западно- Приморская, II - Уссурийская, III - Западно-Сихотэ-Алинская, IV - Центрально-Сихотэ-Алинская); 8 - дополнительные разломы докайнозойского заложения с преобладающей сдвиговой составляющей; 9 - зоны разломов кайнозойского заложения раздвигового типа; 10 - установленные зоны новейших (постплиоценовых) сдвиговых дислокаций (а

- Павловская, 5 - Шкотовская); 11 - основные терригенные тектонические и эрозионно-тектонические впадины (I - Турий-Рогская, 2 - Жариковская, 3 - Галёнковская, 4 - Углов-ская, 5 - Шкотовская, 6 - Бонивуровская, 7 - Глуховская, 8 - Арсеньевская, 9 - Маревская, 10 - Бикинская, 11 - Алчанская, 12- Средне-Бикинская); 12 - вулканотерригенные тектонические впадины (13 - Краскинская, 14 - Пойменская, 15 - Нарвская, 16 - Березовская, 17

- Зеркальненская, 18 - Верхне-Бикинская,); 13 - прочие слабо изученные впадины и мульды (19 - Амбинская, 20 - Проваловская, 21 - Пушкинская, 22 - Раковская, 23 - Даниловская, 24 - Смольнинская, 25 - Реттиховская, 26 - Чернышевская, 27 - Вадимовская, 28 - Мер-кушевская, 29 - Гродековская, 30 - Спассовская, 31 - Комиссаровская, 32 - Шмаковская, 33 -Лесозаводская, 34- Крыловская, 35- Малиновская 36 - Ореховская, 37 - Белогорская, 38 - Гоголевская); 14 - предполагаемые кальдеры обрушения (А - Славянская, Б - Посьетская) зон торфоугленакопления она проявляется как полная четырёх- и трёхчленная (палеоцен-средний миоцен), так и сокращенная двухчленная (верхний олигоцен-средний миоцен), являясь политипной лимническо-потамической осадочной либо вулканогенно-осадочной с одним или двумя угленосными горизонтами.

3. Кайнозойские угленосные депрессии рассматриваются, как рифтогенный тип приразломных впадин. Определены этапы развития угленосных структур, фиксируемые фациально-литологическим составом образований чехла и направленной сменой их деформаций: вскрытие, раннее компенсированное погружение (нижний угленосный горизонт), некомпенсированное погружение или максимальное раскрытие (глинистая толща) и начало инверсии или позднее компенсированное погружение (верхний угленосный горизонт).

4. Установлено, что промышленная угленосность во впадинах формировалась при следующих благоприятных сочетаниях тектонических и климатических факторов: а) нижний угленосный горизонт - тектонический режим раннего компенсированного погружения при гумидном климате и наличии локальных участков с благоприятным микроклиматом для обильного произрастания растительности благодаря повышенному тепловому потоку вдоль зон разломов; б) верхний угленосный горизонт - тектонический режим начала инверсии или позднего компенсированного погружения с сокращением области седиментации и торфоугленакоплением в результате прогрессивного заболачивания крупного озера бассейна) при гумидном климате.

5. Выявлены основные факторы, контролирующие локализацию редкоме-таллъного оруденения в приразломных угленосных впадинах: а) наличие нижне-среднемезозойских кор выветривания с повышенными концентрациями редкоме-талльных элементов; б) высокая проницаемость пород фундамента и чехла, способствовавшая длительному и активному выносу флюидов из недр и свободной циркуляции гидротермальных растворов; в) наличие геохимических барьеров и перекрывающих экранов.

Научная новизна работы. Обоснована роль сдвигово-раздвиговых структур в формировании угленосной формации. Установлено, что вдоль стабильных бортов приразломных впадин концентрировались наиболее угленасыщенные площади, пригодные для открытой добычи угля. Показано, что, обладая высокой проницаемостью для флюидов и гидротермальных растворов, сдвигово-раздвиговые структуры, благодаря сорбционным особенностям растительной органики и при наличии геохимических барьеров и перекрывающих глинистых экранов, обеспечивали промышленную концентрацию отдельных редких элементов и, прежде всего, германия.

Практическое значение работы. Выработаны критерии поиска мощных угольных залежей в приразломных структурах, а также выделения наиболее перспективных площадей металлоносных углей, которые могут быть использованы при поисках и разведке угольных и германий — угольных месторождений (Седых, 2002а, 20026). Указаны районы проведения детализационных работ как на уже из-I вестных месторождениях, так и оценочных работ на новых перспективных площадях.

Полученные выводы позволяют использовать приразломные угленосные впадины, как структуры, вмещающие энергетические и металлоносные угли, комплексное освоение которых предполагает высокую рентабельность угледобывающих предприятий (Седых, 1994; Седых, 2000 и др.). Прогнозные запасы и ресурсы энергетических углей и германия обеспечат их работу в течение нескольких десятков лет с учетом потребности в топливе Приморского края и стратегическом сырье, каким является германий для России. По предварительным расчётам (Баранов, ^ 1972, Кац и др., 1997) активные запасы германия в приразломных впадинах Приморья составляют 70 % от общероссийских.

Апробация работы. По теме диссертации опубликовано около 70 работ: 4 монографии в соавторстве, более 40 статей, тезисы докладов, научно-исследовательские отчёты. Основные положения и практические рекомендации работы докладывались и обсуждались на Всесоюзных, Всероссийских и Международных конференциях и совещаниях в Ленинграде (1977), Москве (1983), Ростове-на-Дону (1991), Екатеринбурге (1993), Чанчуне, КНР (1995), Пекине, КНР (1996), Санкт-Петербурге (2000), Владивостоке (2001, 2004), Москве (2003); на совещаниях Дальневосточного регионального угольного комитета при Президиуме ДВО АН СССР в г.г. Хабаровске (1986) и Благовещенске (1988); на Дальневосточных конференциях геологов-угольщиков в Артёме (1974, 1978, 1982) и Владивостоке (1986); на ежегодных научно-технических конференциях ДВГТУ (Владивосток) в период с 1980 по 2004 г.г.

Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырёх глав и заключения, изложенных на 300 страницах, включая 77 рисунков, 13 таблиц и список литературы из 242 наименований.

Заключение диссертации по теме «Общая и региональная геология», Седых, Анатолий Константинович

Общие выводы. Исследования зон кайнозойского осадконакопления Приморья с использованием ФЛКА позволяют сделать следующие основные выводы:

1. Во всех впадинах распространены континентальные угленосные формации двух типов: осадочные и вулканогенно-осадочные. Они характеризуются преимущественно аллохтонным типом торфоугленакопления и высокой степенью разложения растительной органики в условиях обводнённых болот. Осадочные формации имеют колебания мощностей до 400 м в Ханкайской зоне и до 1800 м - в Арсеньевской; вулканогенно-осадочные - до 1000 м в Барабашско-Пограничной и до 1400 м - в Сихотэ-Алинской с ВСАВП.

2. Выделяются формации четырёх-, трёх- и двухчленного строения. Полные четырёхчленные установлены во впадинах северо-восточного субмеридионального простирания (20-60 ) и расположены в Арсеньевской зоне. Они состоят из базаль-ного грубозернистого мезоритма (0 - 300 м), нижнего угленосного (до 400 м), среднего монотонного глинистого (до 350 м) и верхнего угленосного (до 450 м). В разрезе формаций преобладают руслово-пойменные фации с незначительным развитием озёрно-болотных и по типу они являются лимническо-потамическими (Угловская, Шкотовская, Бикинская впадины). В нижней половине разреза угленосных формаций отдельных впадин Южного Приморья (Угловская, Шкотовская) предполагается присутствие прибрежно-морских фаций и фаций опресненных лагун (паралический тип, Седых, 1988).

Полные угленосные формации трёхчленного строения установлены во впадинах северо-западного субширотного простирания (290-330 ) и расположены в Барабашско-Пограничной и Сихотэ-Алинской зонах с ВСАВП (вулканотерриген-ные тектонические впадины). Они состоят из базального грубозернистого мезоритма (до 100 м), нижнего угленосного (до 700 м) и верхнего слабо угленосного песчано-глинистого (до 600 м). В основании преобладают пролювиальные и аллювиальные фации, которые вверх по разрезу сменяются руслово-пойменными, озёрно-болотными, аллювиально-озёрными и озёрными. Вулканогенная составляющая (лавы и туфы смешанного состава) включает нижний маломощный палеогеновый комплекс (до 120 м) с контрастным по составу разрезом (базальты-риолиты) и верхний более мощный неогеновый (200-400 м) преимущественно основного состава (базальты, андезитобазальты, андезиты; реже - дациты и риолиты). Осадочная составляющая угленосных формаций имеет лимническо-потамический тип.

Сокращённые угленосные формации трёх- и двухчленного строения установлены во впадинах и мульдах также северо-западного субширотного простирания и расположены в Ханкайской зоне. Они представлены базальным мезоритмом (часто в виде дресвяников) и угленосным общей мощностью до 350 м. В разрезе формаций преобладают озёрно-болотные фации с небольшим участием аллювиальных и по типу они являются потамическо-лимническими. Сокращённые двухчленные угленосные формации имеют распространение и в отдельных впадинах Арсеньевской зоны (Ореховская, Белогорская и др.).

Торфоугленакопление во всех приразломных впадинах политипное (рис. 53) (Седых, 2001).

Список литературы диссертационного исследования доктор геолого-минералогических наук Седых, Анатолий Константинович, 2005 год

1. ГЕОЛОГО-СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ

2. При изучении тектонических подвижек в керне буровых скважин проводились следующие основные операции:

3. Устанавливался характер сочленения тектонических зон с окружающими породами как с постепенным увеличением нарушенности пород, так и с резкими тектоническими границами, которые могли быть как естественными, так и ложными из-за малого выхода керна.

4. При изучении плоскостей скольжения всех трёх типов замерялись углы падения плоскости сбрасывателя и направления борозд скольжения, если они имелись.

5. Арсеньевская зона. Достоверная информация по тектоническим проявлениям получена при разведке и эксплуатации буроугольных месторождений Угловской, Шкотовской и Бикинской впадин.

6. На Тавричанском месторождении вскрыто большое количество сбросов и сбросо-сдвигов различных вертикальных амплитуд (от долей метра до нескольких десятков метров).

7. Рис. 55. Схема геологического строения фундамента Угловской впадины с элементами тектоники1. Составил А.К. Седых