Введение к работе
Актуальность работы. В связи с наблюдаемым снижением разведанных запасов нефти и газа в Южном и Северо-Кавказском федеральных округах и существующей зависимостью региона от поставок энергоносителей из Поволжья и Сибири имеется необходимость в подготовке к промышленному освоению новых угольных объектов.
Подавляющая часть (99%) запасов и ресурсов угля региона сосредоточена в Восточном Донбассе (Ростовская область). Из учтенных здесь Государственным балансом почти 14 млрд. т запасов, около 1,3 млрд. т приходится на угли Миллеровского угленосного района. Промышленный интерес представляет наиболее изученная часть района - Миллеровская Западная площадь, где бурые и длиннопламенные угли залегают на небольших глубинах в простых горно-геологических условиях. В связи с перспективами вовлечения углей Миллеровской Западной площади в хозяйственную деятельность, актуальной задачей является установление закономерностей строения и вещественного состава основного рабочего угольного пласта к2. Накопленный к настоящему времени фактический материал проведенных на площади поисковых и оценочных работ позволяет подойти к решению этой задачи с генетических позиций путем установления условий формирования угольного пласта.
Цель работы - реконструкция условий формирования угольного пласта к2 как основа для прогноза качества углей и определения перспективных участков для постановки геологоразведочных работ.
Задачи исследований:
1. Детальное изучение строения и вещественного состава угольного
пласта к2 и его структурных единиц;
Литолого-фациальная характеристика углевмещающих среднекаменноугольных отложений;
Палеогеографические реконструкции для регрессивной и трансгрессивной части осадочного цикла к2;
Построение прогнозно-генетической модели, отражающей последовательность и характерные особенности формирования древнего торфяника, соответствующего современному угольному пласту к2;
5. Изучение возможных связей между строением угольного пласта и
тектонической структурой площади;
6. Определение на основе выполненных генетических построений
перспективных участков для постановки геологоразведочных работ.
Фактический материал и методика исследований. Исходный фактический материал для диссертационной работы собран автором в ходе полевых работ, проведенных в 2004-2008 гг. отделом геологии, нефтегазовых и водных ресурсов Южного научного центра РАН. Часть натурных исследований выполнена в ходе оценочных работ на уголь, проводившихся
ОАО «Южгеология» в 2005-2008 гг. Автором проведена документация керна 9 скважин, петрографическое описание 58 шлифов. Собрана и проанализирована геологическая документация 143 скважин, результаты 146 петрографических определений мацерального состава углей, 799 определений зольности, 638 определений содержания серы, 82 определений химического состава золы, 77 определений разновидностей серы, 773 результата полуколичественного спектрального анализа углей и углевмещающих пород. Выполнено дешифрирование материалов дистанционного зондирования Земли (спутниковая система Landsat-7). При непосредственном участии автора в зонах выделенных линеаментов (в понимании Н.Н. Погребнова) проведены газогеохимические исследования по профилям общей протяженностью более 5 км.
Для решения поставленных задач использованы методы, изложенные в работах Ю.А. Жемчужникова, Г.Ф. Крашенинникова, А.И. Егорова, Т.А. Ягубянца, П.П. Тимофеева, В.Н. Волкова, Л.Я. Кизилыптейна, В.П. Алексеева, Я.Ю. Юдовича и др. Широко применялись методы математической статистики, геостатистики и ГИС-технологии.
Научная новизна работы заключается в следующем:
Установлены характерные особенности морфологии и вещественного состава угольного пласта к2 Миллеровской Западной площади;
Дана детальная лито лого-фациальная характеристика углевмещающих ереднекаменноугольных отложений;
Впервые на представительном материале выполнены палеогеографические построения для регрессивной и трансгрессивной частей осадочного цикла к2 на Миллеровской Западной площади;
Предложена прогнозно-генетическая модель формирования угольного пласта к2, отражающая ход и особенности торфонакопления на Миллеровской Западной площади. Установлены основные элементы палеорельефа, оказавшие определяющее влияние на морфологию и вещественный состав полезного ископаемого.
5. Впервые для исследуемой площади показана приуроченность зоны
усложнения строения и увеличения мощности угольного пласта к2 к
конседиментационному прогибу.
Практическая значимость. Предложенная прогнозно-генетическая модель формирования угольного пласта к2 позволила существенно уточнить особенности строения и вещественного состава полезного ископаемого. Вместе с этим на участках с редкой сетью скважин и между разведочными профилями стало возможным дать прогноз качества углей и наметить перспективные участки для постановки геологоразведочных работ.
Основные защищаемые положения:
1. Строение и мощность угольного пласта к2 на Миллеровской Западной площади определяются взаиморасположением в разрезе и на
площади угольных пачек k2Hl, k2H~2 и k2B, а также положением зон их размыва.
2. Разработана прогнозно-генетическая модель формирования
угольного пласта к2 Миллеровской Западной площади, включающая три
этапа: I - формирование рельефа подстилающей поверхности в ходе
регрессии, II - накопление торфяных слоев, соответствующих угольным
пачкам k2Hl, k2H"2 и k2B, III - формирование окончательного облика
угольного пласта.
3. Зона усложнения строения и увеличения мощности угольного
пласта к2 приурочена к конседиментационному прогибу, границы
которого устанавливаются по комплексу геологических и дистанционных
данных.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались на XI и XII Всероссийском угольном совещании (Ростов-на-Дону, 2005, 2010 г.), Всероссийской конференции «Осадочные породы, полезные ископаемые и почвы, процессы гипергенеза» (Ростов-на-Дону, 2007 г.), Всероссийском научно-техническом семинаре «Современные направления многоцелевого использования углей и вмещающих пород» (Ростов-на-Дону, 2007 г.), IX Всероссийской научной конференции студентов, аспирантов и молодых специалистов «Геологи XXI века» (Саратов, 2008 г.), V Всероссийском литологическом совещании «Типы седиментогенеза и литогенеза и их эволюция в истории Земли» (Екатеринбург, 2008 г.), I международной научно-практической конференции молодых ученых и специалистов, посвященной памяти академика А.П. Карпинского (Санкт-Петербург, 2009 г.), международном научно-практическом семинаре «Перспективные технологии добычи и использования углей Донбасса» (Новочеркасск, 2009 г.).
Публикации. Научные результаты диссертации отражены в 14 печатных работах, в том числе 2 - в рекомендованных ВАК по профилю специальности -«Известия ВУЗов. Северо-Кавказский регион. Естественные науки», «Исследования Земли из космоса». Отдельные научные результаты диссертации изложены в 3 научно-исследовательских отчетах. Отчеты хранятся в фондах Южного научного центра РАН.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, заключения и списка литературы. Объем диссертации -154 печатные страницы, 49 рисунков и 10 таблиц. Список литературы содержит 124 наименования.
