Введение к работе
Актуальнбсть исследований. Кузнецкая область расположена в переходной зоне между двумя крупными геоструктурами: Западно-Сибирской эпи-палеозойской плитой и Алтае-Саянсхим эпиплатформеннкм орогеиом и относится к типу периорогенных. Структурный анализ результатов динамического взаимодействия этих двух крупных геоструктур представляет научный интерес с точки зрения понимания природы и механизма внутриконтинентального орогенеза, а также формирования древнего и новейшего перекрестных структурных планов. С этой точки зрения автору представилась уникальная возможность провести анализ новейших структур не только в северо-западной части Алтае-Саян, но и в пределах Центрально-Азиатской области орогенеза.
С увеличением количества добытого угля, плотности и глубин разработок осложняется и экологическая обстановка в Кузбассе. За последние десятилетия увеличилось количество землетрясений техногенного происхождения, меняется динамика наземных и подземных вод, активизировались оползневые и эрозионные лвления, происходит рост воронок проседания, изменяется структура почвенного и растительного покрова. Существующие шахтные водоотстойники являются экологически опасными для крупных рек Кондома и Томь, так как выбор местоположения водоотстойникоз не всегда обосновывается с точки зрения наличия зон повышенной трещиноватости и их современной активности. Как показали полевые исследования, большую опасность для экологии района представляет повышенная аварийность на шахтах (прорывы воды и газа, обрушения кровель и бортов выработок и т.п.). Поэтому необходимо провести оценку техногенного влияния геодинамически активных структур на состояние природной среды. Такой анализ позволит прогнозировать горно-геологические условия добычи угля и снизить отрицательное влияние на экологическую обстановку а регионе.
Следует подчеркнуть также, что область исследования расположена за пределами тектонически активного Алтае-Саянского орогена, однако это не является критерием для отнесения ее к сейсмически безопасному району. Периодически возникающие здесь землетрясения пока небольшой силы заставляют более внимательно рассмотреть эту область и с позиции ее сейсмического потенциала.
Цель исследования состояла в выявлении и всестороннем анализе новейших структурных форм и оценке закономерностей времени и причин их становления, пространственного распространения, кинематических и геодинамических особенностей и тенденций их развития. Важно было определить роль глубинных структур на характер заложения складок и разломов новейшего возраста.
Особой целью было установление природы очагов отрицательных горно-геологических явлений на шахтах Кузбасса и соответствующая типизация территории.
Задачами исследования являлись: 1) всестороннее изучение новейших деформаций и их соотношений с формами салаирско-каледонских и гер-цинских структур, амплитуды и скорости, а также интенсивности проявления тектонических движений и морфологических особенностей; 2) выявление эро-зионно-денудационных ступеней выравнивания и коррелятных им новейших отложений; ) структурный анализ соотношения глубинных слоев литосферы относительно приповерхностных новейших структурных элементов; 4) выявление зависимостей можду проявлением очагов негативных явлений в горных выработках от новейших тектонических структур и древних складчато - разрывных зон, а также типизация горно-геологических условий и их прогноз относительно обрушений кровли выработок, прорывов воды, выбросов угля и породы, отжима бортов, участков с повышенным горным давлением и т.п.
Методика исследований. В работе были использованы традиционные приемы геологического картирования припозер/ностных форм, а также изучения приконтурной зоны горных выработок. Широко применялся опыт структурно-геоморфологического анализа с построением структурно - геоморфологических, разрезов, который был разработан доктором г-м наук, профессором Н.П.
Костенко, доктором гм наук В.И. Макаровым, доктором г-м наук С.А. Несмеяновым, кандидатом г-м наук В.В. Макаровой и др. Проводилось дешифрирование космо- и аэрофотоснимков. Результаты замеров трсщиноватости и борозд скольжения обрабатывались кандидатом г-м наук Л А Сим с помощью метода кинематического анализа. В процессе работы выполнен анализ опубликованного фактического материала по литологии, стратиграфии и тектонике, а также были использованы результаты глубинных геофизических исследований.
Научная новизна. Установленные пространственные и временные характеристики новейших структур Кузнецкой периорогенной области показали, что их последовательное заложение и развитие происходит з направлении Западно-Сибирской плиты. Специфическими элементами новейшего тектонического плана являются активные зоны структурных несогласий и интерференции разноплановых, разноглубинных и разновозрастных структур, что вызывает повышенную напряженность геологической среды в современный период.
Выполнена типизация зависимости условий разработки горных выработок от новейшей тектонической структуры.
Становление перекрестного структурного плана происходит в условиях тектонического сжатия, наведенного как со стороны Алтае-Саянской, так и Центрально-Азиатской областей орогенеза, в связи с чем различно ориентированные складки основания могут иметь различный генезис, механизм образования и режим развития.
Практическая значимость. Полученные данные существенно дополняют и отчасти изменяют представления о новейшем тектоническом строении Кузнецкого региона. Выявленная активность структурных зон, основанная на различном соотношении древних и новейших структур с пространственной и временной изменчивостью одних направлений по отношению к другим, позволяет тигизировать горно-геологические условия месторождений не только в объеме отдельных шахтных полей (месторождений), но и отдельных выработок. Первые результаты этих работ уже использованы на угольных шахтах Южного и Центрального Кузбасса. Здесь на основании карт потенциальной опасности зон различными шахтными службами проводились профилактические мероприятия в горных выработках по снижению возможного экономического и
экологического ущерба от возможных негативных процессов (отчеты ИГД им. Скочинского РАН 1990,1391 гг. и ИГЦ РАН 1992,1993 гг.).
Полученные результаты исследований могут являться основой для пересмотра ранее принятых схем потенциальной сейсмической опасности региона. Согласно тенденции развития фронта современного орогенеза здесь возможны более мощные землетрясения, чем были известны до сих пор.
Предлагаемая карта новейших тектонических структур, а также геодинамическая и кинематическая модель их развития могут быть рекомендованы для использования при заложении космогеодезических сетей для изучения характера тектонических деформаций и тенденций их развития, а также при экологическом мониторинге природной среды.
Фактический материал. В основу работы положены результаты, полученные автором в процессе полевых работ 1989-1993 гг. и дальнейших камеральных исследований. В диссертации использован опубликованный материал по геологии новейших отложений, тектонике, структурной геоморфологии и по очагам горно-геологических явлений, который имел отношение к решению поставленных задач.
Апробация работы. Основные положения диссертации были доложены на Всероссийской научно-практической конференции "Системный наземно-аэрокосмический мониторинг" (Свердловск, 1991), на Всероссийском совещании по изучению четвертичного периода (Москва, 1994), на первом международном семинаре "Напряжения в литосфере (глсбальные, региональные, локальные)" (Москва, 1994), на двух совместных семинарах сотрудников ИГЦ РАН и ГИН РАН (Москва, 1994), на XXIX тектоническом совещании "Неотектоника и современная геодинамики континентов и океанов" (Москва, 199С) и опубликованы в 16 работах.
Защищаемые положения.
1. Новейшая тектоническая структура Кузнецкой периорогенной области представлена складками основакия, формирование которых происходит по даум преимущественным направлениям: северо-восточному и северо - западному и создает ярко выраженный перекрестный структурный план. Этот план является суммарным выражением структурной дисгармонии литосферы, кото-
рая осуществляется на разных глубинах, по различным преимущественным направлениям, в разных формах и с разной тектонической активностью.
-
Становление новейших складок основания происходит в условиях общего тектонического сжатия, наведенного как со стороны Алтае-Саянской, так и Центрально-Азиатского областей но&ейшего горообразования.
-
Негативные горно-геологические явления месторождений обусловлены, главным образом, морфологическими, тектоническими, кинематическими и геодинамическими особенностями новейшего структурного плана, которые заключаются:
а) в более чем двух структурных направлениях, одно из которых обяза
тельно является наиболее активным по отношению к другим и занимает пре
имущественное простирание, согласуясь или не согласуясь с простиранием па
леозойской складчатости;
б) в интерференции, разнонаправленных зон одного (прогиба с прогибом
или поднятая с поднятием) или разного знака (поднятия с прогибом) тектониче
ских движений, что отражает соответственно пониженное или повышенное на
пряженное состояние геологической среды.
в) в зонах структурных азимутальных несогласий и повышенной трещи-
новатости с потенциально сдвиговыми условиями формирования, которые рас
сматриваются в совокупности с технологией ведения горных работ.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 16 работ и 6 научно-производственных отчетов.
Структура и объем работы. Работа содержит 171 страниц машинописного текста, 30 рисунков и фотографий, 4 графика. Она состоит из введения, 5-ти глав и заключения. Список литературы содержит 106 названий.