Структурно-мінералогічні перетворення газоносних пісковиків Донбасу

Abstract

Робота присвячена дослідженню постседиментаційних перетворень пісковиків руслових фацій та узбережжя моря в південно-західних, центральних і північно-східних промислових районах Донбасу, яке полягає у визначенні типів мікродеформацій їх структури, появу яких спонукали тектонічні процеси в супроводі реакцій розчинення одних мінералів і утворення інших. На підставі аналізу поширення певних типів мікропорушень та характеру деформуючих процесів, зафіксованих мінералами пісковиків, встановлений їх взаємозв’язок та узгодження з тектонічною структурою, етапами розвитку басейну. За результатами дослідження карбонатів та інших мінералів визначений їх вплив на колекторські властивості. Розроблені способи реконструкції умов деформації, застосування яких ще на стадії попередніх геологічних робіт дозволить оцінити фізичний стан гірничого масиву та підняти рівень безпеки праці гірників.

Работа посвящена исследованию постседиментационных преобразований песчаников таких фаций: русловых, подводных выносов рек и прибрежно-морских в юго-западных, центральних и северо-восточных геолого-промышленных районах Донбасса. Выполнены детальные петрографические исследования минералов песчаников с определением типов микродеформаций их структуры, появление которых обусловлено тектоническими процессами в сопровождении реакций растворения одних минералов и образования других, новых генераций. На основании анализа распространения определенных типов (прямолинейные и дуговые бемовские полоски, блокование, иррациональные двойники, пластины деформации, грануляция, мозаичность, сутуро-стилолитовые швы) микронарушений структуры породообразующих минералов и характера деформирующих процессов в песчаниках установлена их взаимосвязь и согласованность с тектонической структурой, этапами развития бассейна. Такие типы как дуги и блокование возникли в период прогибания и формирования палеорифта, а также характерны для синклиналей. Иррациональные двойники и пластины деформации сопровождают инверсию бассейна и свойственны антиклиналям. Максимально проявились эти типы в период интенсивного сжатия (воздымания) в центральной части. Как постинверсионные типы рассматриваются грануляция, сутуро-стиллолитовые швы и мозаичность, появлению которых способствует стрессовое напряжение. Деформационные процессы стимулируют обменные геохимические реакции, индикаторами которых являются кальцит и сидерит. Последний легко гидролизуется с образованием неустойчивых соединений, а при наличии рассеянных органических веществ, СО2 и их окислении – возникает угольная кислота. Нарушение равновесия в результате активизации тектонических процессов способствует неоднократному растворению и появлению новых генераций минералов (2 и 3-я генерация кальцита, регенерационные каемки кварца, 2-я генерация каолинита, сидерита, пирита), которые во взаимодействии влияют на газоносность песчаников каменноугольной толщи. В результате выполненных исследований установлено: – наиболее перспективными для газонакопления являются постседиментационные преобразования песчаников угленосной толщи на средней стадии катагенеза. В синклиналях условия растяжения способствуют увеличению пористости в нижней части слоя (преобладают деформации типа дуговых, блокования) с консервацией газа верхней сжимающейся частью слоя песчаников. В условиях сжатия, особенно многоактного, преимущество принадлежит таким типам микродеформаций структуры как иррациональные двойники, пластины деформации, сопровождающихся уменьшением пористости, но возрастанием трещиноватости. В антиклиналях те же условия способствуют фильтрации газа из нижних горизонтов в верхние, с обратным знаком. Установленные системы микронарушености структуры кварца в углевмещающих песчаниках Донбасса воспроизводят условия и типы деформации, которые влияют на пористость песчаников, на возникновение трещин в угленосной толще. Кроме того, определение угловой разницы между системами микронарушений позволяет на качественном уровне оценить физическое состояние горного массива, что улучшит безопасность труда горняков, и в комплексе с другими методами поможет прогнозировать образование ловушек газа. Научные результаты диссертационной работы позволяют определять интенсивность преобразований песчаников других районов, а корреляция состава газов из включений в кварце и кальците сделать вывод – газоносность терригенных отложений Донбасса формировалась и продолжает формироваться непрерывно как результат многофакторных процессов, которые происходили в истории геологического развития бассейна и его отдельных участков. Применение петрографических исследований структурно-минералогических преобразований пород, способов определения количества тектонических движений и типа деформаций на практике позволяет поэтапно реконструировать геодинамический характер развития любой терригенной толщи в других регионах и не ограничивается угледобывающей промышленностью, а также предоставляет возможность определить вероятные антиклинальные структуры как потенциальные ловушки газа.

Work is devoted to research of sandstone’s postsedimental transformations of river-bed facies in the southwest, central and northeastern districts of Donbasin. Detailed petrography researches of sandstone’s minerals with determination of their structure microdeformation types, appearance of which induced by tectonic processes in accompaniment of one mineral and formation dissolution reactions of other are carry out. Intercommunication certain types of microdeformations and character of the deforming processes fixed by the minerals of sandstones and their concordance with a tectonic structure, stages of pool development has being established on the basis of their distribution analysis. The result of carbonates and other mineral research was been presented and their influencing on collecting property has being determined. Application of the terms reconstruction methods of deformation just on the preliminary stage of geological works will allow to estimate the physical condition of mountain massif and to heave up of miners work safety level.