CC BY
30
ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ И ХАРАКТЕРИСТИКА ПОРОД НЕЧЕНСКОГО БУРОУГОЛЬНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ КОСЬЮ-РОГООСКОЙ ВПАДИНЫ
Выпускница СыктГУ Н. C. Суворова (научный руководитель В. А. Салдин)
Неченское буроугольное месторождение расположено в Косью-Ро-говской впадине Предуральского краевого прогиба и приурочено к одноименной синклинали, простирающейся вдоль юго-восточного борта гр. Чернышева с юго-юго-запада на северо-восток. Наиболее перспективная площадь месторождения приурочена к верхнему течению р. Неча (рис. 1). В районе месторождения развиты верхнепермские терригенные породы тальбейской свиты печорской серии. Слои пермских пород залегают субгоризонтально и перекрываются четвертичными отложениями. На некоторых участках они диформированы в пологие складки.
Достоверно известно, что первые сведения о наличии бурых углей на р. Неча сообщил в 1912 г. геологу П. П. Матафтину местный житель И. Н. Сорвачев. В 1923 г. под руководством
В. П. Семяшкина на месторождении было пробурено семь скважин ручного бурения, в пяти из которых был отмечен уголь. В 1924 г. обнажения уг-
лей в бассейне р. Неча были изучены геолого-поисковой партией А. А. Чернова, который отнес угленосные отложения к пермским осадкам. В 30-х гг. на месторождение работали Н. К. Скляднев, В. В. Коперина, В. Н. Нашивочников, Н. Н. Тихонович, П. И. Полевой. Позднее на Неченском месторождении исследования проводили Б. Н Андросов, С. А. Князев, К. X. Музафаров, С. С. Самолкин и др. [1— 3]. В 2008 г. на Неченском месторождении ревизионные работы проводились сотрудниками Института геологии Коми научного центра УрО РАН.
Целью наших работ было выяснение строения, состава и условий образования вмещающих пород не-ченского буроугольного месторождения Косью-Роговской впадины.
В результате исследований проведено расчленение и корреляция разрезов (обн. 758, 757, 463, 467) верхнепермских пород [4]. Найден литологический маркер, представленный пачкой зеленовато-серых глин с включениями карбонатных конкреций. Угленосные
Рис. 1. Местоположение и расположение коренных выходов верхнепермских пород Неченского буроугольного месторождения
отложения в изученных разрезах слагают три типа пачек, отличающихся по составу и строению: 1) угольные (пачка 1 обн. 463, 754); 2) глинисто-угольные (пачки 1—3 обн. 758); 3) угольноглинистые (пачки 2—7 обн. 757 и пачка 5 обн. 758). Так как угленосные отложения пачек второго и третьего типа наблюдаются в едином разрезе, то их можно объединить в одну угольную толщу. В итоге на изученной площади Неченского месторождения в естественных выходах выделяются две разные угленосные толщи.
В разрезе Неченского буроугольного месторождения кроме каустоби-олитов были выделены следующие группы пород: глинистые, терриген-ные и карбонатные. Они слагают разные по мощности слои и пролегают по разрезу неравномерно. Наиболее широко распространены глинистые породы, алевролиты и угли. Редко встречаются слои песчаников и лишь в виде конкреций отмечены карбонатные породы.
Глинистые породы наблюдаются во всех изученных разрезах (обн. 758, 757, 463, 467). Они образуют слои мощностью от первых сантиметров до метра. Глинистые породы представлены плотными средне литифициро-ванными разновидностями, которые можно аттестовать как глины уплотненные (размокающие в воде) или аргиллитами слабо литифицирован-ными. Глины по цвету разделяются на зеленовато-серые (Сорг. от 0.01 до 9 %) и темно-серые (от 10 до 30 %). Среди темно-серых глин по составу обособляются углистые глины. Текстура пород массивная.
Для определения минерального состава глинистых пород Неченского месторождения был выполнен диф-рактометрический анализ 40 образцов, а также изучены 10 шлифов аргиллитов под поляризационным микроскопом.
Под микроскопом в шлифах наблюдается основная масса (60—90 %)
пелитоморфной структуры и примесь алевритовой размерности (10—20 %). Среди основной массы легко узнаются включения зерен серицита и хлорита. Серицит (до 5 % от всей глинистой массы) представлен зернами удлиненной формы (в виде иголочек), иногда размером до 0.07 мм (рис. 2). Хлорит отмечен двумя видами: зерна удлиненной формы насыщенного зеленого цвета и чешуйчатые агрегаты -бледно-зеленого цвета. Размеры зерен
31 % и в большинстве случаев преобладает над иллитом. Содержание ил-лита в целом остается прежним 5— 14 %, лишь в верхней части рассматриваемого разреза увеличивается до 20 %, при этом содержание каолинита уменьшается до 30 %. Характерным компонентом ассоциации является смектит, составляющий от 5 до 30 %, в среднем его количество даже больше иллита. Как было уже отмечено выше, смектит в значительном коли-
Рис. 2. Аргиллит с алевритовой примесью( шлиф с анализатором и без анализатора). Руч. Угольный, обн.467, обр. 467-6.
хлорита от 0.01 до 0.04 мм. В виде включений алевритовой и тонкопесчаной размерности встречены зерна кварца, калиевого полевого шпата, плагиоклазов, а также циркона и лей-коксена.
Для разных пачек разреза Нечен-ского месторождения выделено две устойчивые ассоциации глинистых минералов: 1) хлорит-иллит-каолини-товая и 2) иллит-смектит-хлорит-ка-олинитовая [5].
Первая ассоциация связана с угольными пачками и распространена в углистых аргиллитах и собственно углях (рис. 3). Преобладающим минералом является каолинит, составляющий от 73 до 93 %. Хлорит и иллит имеют примерно одинаковое процентное содержание, варьирующее от 5 до 15 %. В породах в основании разреза наблюдается самое низкое содержание хлорита (2 %) и илли-та (5 %) и самое высокое — каолинита (93 %). В угольной пачке важно отметить полное отсутствие смектита. Однако в аргиллите непосредственно в кровле этой пачки (обн. 463, обр. 27) обнаружен смектит (до 2 %).
Вторая ассоциация характерна для глинистых пород безугольных пачек (рис. 3). Здесь каолинит также преобладает, но содержание его уменьшается от 30 до 70 %, а содержание хлорита увеличивается от 15 до
честве присутствует в образцах обн.467, а в данном обнажении выходы угольных пластов вовсе отсутствуют.
Терригенные породы представлены песчаниками и алевролитами. Наиболее широко распространены
II
463-1 Хлормт Иллит
2% 5%
ЩЛ
Кволииит
93%
среди них алевролиты преимущественно зеленовато-серого цвета. Они постепенно переходят в глинистые породы и часто в разрезах наблюдается их тонкое переслаивание. Мощность слоев алевролитов от долей сантиметров до 0.5 м.
Песчаники относятся к граувак-ковым (содержание обломков пород превышает 25 %), главным образом, зеленовато-серого цвета, встречены в обн. 463, 467, 757. Они образуют слои незначительной мощности (0.05— 0.1 м), переслаиваясь с алевролитами и глинистыми породами, и характеризуются тонкой горизонтальной и косой слойчатостью. Лишь в обн. 757, в верхней части разреза, встречен выклинивающийся слой крупно-зернистого песчаника (размер обломков 0.01—1 мм) желто-коричневого цвета с крупной косой слоистостью и линзами (10x30 см) угля.
По соотношению главных породообразующих компонентов на диаграмме В. Д. Шутова [6] обособляются два типа граувакк - собственно грауваки и полевошпато-кварцевые грау-вакки. По структурно-вещественным признакам выделено три типа песчаников: собственно граувакковые крупнозернистые, полевошпатокварцевые граувакки среднезернистые и мелко тонкозернистые .
Среди обломков пород определены осадочные (силициты, кварцевые
463-20
к чи
7.1»
Зш'СЫ
14 20
II
463-20 Сытсгит 15% в Хлорит 13% Иллит 14%
Каолимит 58%
Рис. 3. Типичные дифрактограммы (I) и диаграммы (II) глинистой фракции: обр. 463/1 — из углистой пачки и обр. 463/20 — из неуглистой пачки. Воздушно-сухой образец (а) и обработанный глицерином (б). Межплоскостные расстояния в ангстремах.
8ш — смектит, СЫ — хлорит, II — иллит, К — каолинит, О — кварц
У«
‘Вее&Шс, август, 2010 г., № 8 «г\
песчаники, аргиллиты), метаморфические (хлорит-серицитовые, хлоритовые, кварц-серицитовые и кварц-хлоритовые сланцы) и магматические (гранитоиды, основные и средние эффузивные) породы. Преобладают обломки кремнистых пород, поэтому песчаники классифицированы как литокластические граувакки. Минералы представлены кварцем, полевыми шпатами (рис. 4).
В тяжелой фракции под биноку-ляром определены циркон, хромшпи-нелиды, турмалин, рутил, апатит, гранат, ильменит, магнетит, эпидот, дистен, сфен, амфиболы (рис. 5).
Все минералы можно отнести к трем группам: весьма устойчивым к выветриванию, переносу и внутри-слойному растворению (циркон, хромшпинелиды, турмалин, рутил), устойчивым (апатит, гранат, ильме -нит, магнетит) и умеренно устойчивым (эпидот, дистен, сфен, амфиболы). Данные по тяжелой фракции песчаников указывают на то, что среди источников обломочного материала
большую роль играли основные и в меньшей степени кислые изверженные породы [7—9]. Однако изучение обломочной части в шлиф ах противо -речит этому выводу. На диаграмме Диккенсона [6] состав обломочных компонентов верхнепермских песчаников тальбейской свиты попадают в поля разных тектонических обстановок: собственно граувакки отвечают рециклированным орогенам, средне-
зернистые полевошпат-кварцевые граувакки — островной дуге и мелкотонкозернистые полевошпат-кварце-вые граувакки — смешанным обстановкам питающих провинций.
По результатам гранулометрического ситового анализа выяснено, что наиболее распространены зерна размером 0.1—0.25 мм (от 30 до 50 %). По данным анализа были построены гистограммы (кривые распределения) и аккумулятивные кривые. Кривые распределения имеют нормальный (обр. 757-103А, 757-103Б, 757-70Б и 757-70В) и бимодальный виды (757-70А). Для обломков песчаной размер-
ности характерно одномодальные кривые распределения, а для грубозернистых — бимодальное [8]. Бимодальное строение объясняется смешением двух отстоящих друг от друга фракций обломков. В нашем случае две моды образованы распространением зерен размером мелкозернистой фракции (0.1—0.25 мм), вес которых составляет 27 % от всего образца и зернами грубозернистой фракции (1 — 2 мм), весом 25 %. Такое распределение кривой, возможно, объясняется двумя в равной степени действующими способами переноса частиц. Вероятно, это сальтация — мелкозернистые частицы и перекатывание — грубозернистая фракция. Для определения различных гранулометрических коэффициентов были построены аккумулятивные кривые, на основании которых определены средний размер зерен песчаников, коэффициенты сортировки, ассиметрии, величины эксцессов и различные квантили. На диаграмме Гостинцева (диаграмма построена по зависимости эксцесса и ассиметрии) изученные четыре пробы песчаников легли в динамогенетичес-кое поле — это участки устьев рек, мелководье, речные плесы, морские фации и одна проба — в поле осадков рек и пойм. На диаграмме Пассеги (зависимость значения медианы и 1 % квантиля), направленной на определение способа переноса частиц в водной среде, изученные четыре пробы песчаников легли в поле О/Р — осадков перекатывания с незначительным количеством осадков взвеси, и одна проба попала в поле Р/0 - осадки взвеси с некоторым количеством осадков перекатывания [10]. В целом для изученных пород можно отметить относительно высокий гидродинамический режим потока, транспортирую -щий обломочный материал.
Для выяснения условий образования песчаников не достаточно проведенных гранулометрических анализов. Требуется гораздо больше измерений и в настоящее время нет однозначных грануллометрических параметров и диаграмм для диагностики генезиса обломочных пород [11]. Однако некоторые выводы на основании гранулометрических анализов все-таки можно сделать, например о способе переноса частиц.
Карбонатные породы встречены в обн. 467, 758 и 757 в алевроглинистых породах и глинах. Они представлены сидеритовыми конкрециями, отличающихся и по составу. В обн. 467 они
Рис. 4. Обломки осадочных пород в граувакковом песчанике (А — радиолярит: Б — обломок глинистой породы в центре шлифа; В — кварцевый песчаник в центре и кремнистая порода вверху шлифа).
Рис. 5. Минералы тяжелой фракции песчаников тальбейской свиты Неченского буроугольного месторождения (руч. Угольный, обн. 757).
Рис. 6. Конкреционные образования: А — кальцит-сидери-товые конкреции со скорлуповатой отдельностью (руч. Угольный, обн.467); Б — удлиненно-округлые формы конкреций (обр. 467-97); В, Г — микрозернисто-пелитоморфная структура конкрециообразователя с обильным терригенным материалом вмещающих пород (В — в проходящем свете, Г — с анализатором)
имеют округлую и округло-удлиненную форму [12], часто со скорлупова-то-концентрической отдельностью кальцит-сидеритового состава (обр. 467/97, рис. 6). Размеры их изменяются от первых сантиметров до 0.5 м. Самые большие конкреции имеют округлые формы и встречены у уреза воды в осыпи. Под микроскопом карбонатная часть представлена пелито-морфными зернами сидерита и мик-розернистыми зернами кальцита. Согласно данным фазового карбонатного анализа содержание карбонатных компонентов в конкреции составляет 36 %. Сидерита в конкреции, согласно химическому пересчету (FeO — 13.26 %), содержится 21.3 %, остальная часть представлена кальцитом (CaO — 11.19). Основную часть конкреции слагают глинистые минералы и обломки алевритовой размерности, среди которых узнаются кварц,
полевые шпаты, обломки пород и серицит. Следует отметить, судя по содержанию Р205 (1.62 %) в конкреции присутствуют фосфатные минералы [14-16].
Конкреции, встреченные в обн. 758 и 757, являются сидеритовыми. Карбонатная часть конкреции (обр. 758/116) составляет 85 % и представлена сидеритом с изоморфной примесью марганца и кальция (БеС03 — 94 %, МпС03 — 3 % и СаС03 — 3 %). Нерастворимый остаток — 7.5 %. Форма конкреций караваеобразная диаметром около 30 см. Сидерит под микроскопом имеет волокнистую и радиально-лучистую структуру размером
0.05—0.08 мм. Наблюдаются трещины, выполненные гидроксидами железа.
Сидеритовая конкреция в обн. 757 (обр. 757/101) размером 0.2x0.12 м, округло-удлиненной формы встречена у уреза воды. Согласно фазовому
карбонатному анализу сидерит составляет 63 %, остальная часть конкреции сложена глинистым материалом. В составе сидерита содержание БеС03 — 89.5 %, МпС03 — 2.4 % и MgC03 — 3.1 %, СаС03 — 5 %. Структура сидерита волокнистая (0.02 мм).
Наличие карбонатной составляющей в обр. 467 обнажения подтверждено реакцией пород на 5 %-ную соляную кислоту. Конкреции подверглись рентгеноструктурному анализу (оператор Ю. С. Симакова), на основании которого было установлено присутствие собственной фазы кальцита не только в образцах обн. 467, но и в обн. 757.
В результате исследований проведено расчленение и корреляция разрезов верхнепермских пород Не-ченского буроугольного месторождения и выделены две угленосные толщи.
Для разных пачек разреза Не-ченского месторождения выделено две устойчивые ассоциации глинистых минералов: 1) хлорит-иллит-каолинитовая и 2) иллит-смектит-хлорит-каолинитовая. Каолинит является преобладающим минералом во всех глинистых породах, исходя из чего можно предположить, что породы формировались в континентальных условиях (КВ) гумидной зоны. Отсутствие в глинистых породах угольной пачки смектитов и высокое, по сравнению со вмещающими породами, содержание каолинита обусловлено тем, что за счет выщелачивания под действием растворов, содержащих органические продукты, поступающие из болота, в котором формировались угольные пласты, смектиты преобразовались в каолинит.
По соотношению главных породообразующих компонентов и структурно-вещественным признакам выделено три типа песчаников: собственно граувакковые крупнозернистые, полевошпато-кварцевые грау-вакки среднезернистые и мелко- тонкозернистые. Среди обломков пород определены осадочные, метаморфические и магматические породы. Преобладают обломки кремнистых пород, поэтому песчаники классифицированы как литокластические граувакки. Минералы представлены кварцем, полевыми шпатами.
Карбонатные породы представлены микрозернисто -пелитоморф ны -ми кальцит-сидеритовыми и тонко -зернистыми волокнистыми сидерито-выми конкрециями, служащими литологическими маркерами для корреляции разрезов.
Автор выражает благодарность за научные консультации к. г.-м. н. И. Н. Бурцеву, к. г.-м. н. Ю. С. Симаковой, с. н. с. И. В. Швецовой, м. н. с. О. С. Процько, н. с. Б. А. Макееву. За техническую помощь — сотрудникам аналитической группы и шлифовальной мастерской Института геологии. Особая благодарность моему научно -му руководителю к. г.-м. н. В. А. Сал-дину
Литература
1. Чернов А. А. Угленосные районы бассейна Косью в Печорском крае по исследованиям 1924 г. Л.: Изд-во Геол. ком. 55 с. (Материалы по общей и прикл. геологии Геол. ком.; Вып. 119). 2. Волков М. С. Ископаемые угли бассейна р. Печоры // Труды Главно-
го геологоразведочного управления ВСНХ СССР. Вып. 18. М.-Л., 1931. 3. Оллыкайнен А. М., Шуреков Н. А. Угольные месторождения Интинско-го района (Печорский район). Инта, 1997. 291 с. 4. Салдин В. А., Бурцев И. Н., Груздев Д. Г., Шеболкин Д. Н. Корреляция разрезов верхнепермских отложений Неченского буроугольного месторождения // Геология и минеральные ресурсы европейского северо-востока России: Материалы XV Геологического съезда Республики Коми (13—16 апреля 2009 г.). T. III. Сыктывкар: Геопринт, 2009. С. 237— 240. 5. Суворова Н. С., Симакова Ю. С. Состав глинистых пород верхнепермского Неченского буроугольного месторождения (Косью-Роговская впадина) \\ Структура, вещество, история литосферы Тимано-Североуральско-го сегмента. Информ. материалы 18й научной конференции. Сыктывкар: Геопринт, 2009. С. 145—150. 6. Шутов
B. Д. Классификация терригенных пород и граувакки // Граувакки. М.: Недра, 1972. С. 9—29. 7. Петтиджон Ф., Поттер Г., Сивер Р. Пески и песчаники. М.: Мир, 1976. 535 с. 8. Петтиджон Ф. Осадочные породы (перевод с англ.). М.: Недра, 1981. 751 с. 9. Шванов В. Н. Петрография песчаных пород (компонентный состав, систематика и описание минеральных видов). Л.: Недра, 1987. 269 с. 10. Рей-нек Г. Э, Сингх И. Б. Обстановки тер-ригенного осадконакопления (с рассмотрением терригенных кластичес-ких осадков): Пер. с англ. М.: Недра, 1981. 439 с. 11. БиккенинВ. Т., Рожков Г. Ф. Критичексий обзор генетических диаграмм в гранулометрии // Литология полезных ископаемых. 1982. № 6.
C. 3—14. 12. Атлас конкреций. Л.: Недра, 1988. 323 с. 13. Зарицкий П. В. Изоморфизм железа, магния и кальция в карбонатных конкрециях угленосных отложений Донецкого бассейна // Литология и полезные ископаемые, 1965. № 3. С. 45—60. 14. За-рицкий П. В. Химико-минеральный состав конкреций и вмещающих пород // Литология и полезные ископаемые, 1973. № 2. С. 100—108. 15. За-рицкий П. В. Минералогия и геохимия конкреционных образований угленосных отложений // Конкреции и конкреционный анализ. М.: Наука, 1977. С. 60—73. 16. Dickinson W. R., Beard L. S., Brakenridge G. R. et al. Provenance of North American Phanero-zoic sandstones in relation to tectonic setting // Bull. Geol. Sos. Amer., 1983. Vol. 94. № 2. P. 222—235.
13-я студенческая научная конференция
Геолого-археологические исследования в Тимано-Североуральском регионе
28 октября 2010 г.
Сыктывкар
Информационное письмо
Организаторы конференции:
• Институт геологии Коми научного центра УрО РАН
• Сыктывкарский государственный университет
• Институт языка, литературы и истории Коми научного центра УрО РАН
• Коми государственный педагогический институт
Научная программа конференции:
География, геоморфология, геология, стратиграфия, литология, минералогия, петрография, тектоника Тимано-Североуральского региона; Археологические и геологоархеологические исследования в Республике Коми и сопредельных регионах; История геолого-геогра-фических исследований.
К участию в конференции приглашаются студенты, аспиранты и молодые преподаватели вузов и академических организаций Республики Коми и сопредельных территорий.
Научная программа конференции предусматривает заслушивание пленарных и рассмотрение стендовых докладов. Развернутые тезисы докладов будут напечатаны в сборнике материалов конференции.
Контрольные сроки
Представление тезисов докладов до 11 октября 2010 г. Рассылка приглашений и программы конференции
25 октября 2010 г. Адрес для контактов:
167982, г. Сыктывкар, ул. Первомайская, 54, Институт геологии Коми НЦ УрО РАН, каб. 507. Секретарь Т. П. Майорова Телефон: (8212) 24-51-67 Эл. почта: mayorova@geo.komisc.ru
