ЗАКОНОМЕРНОСТИ ОПТИЧЕСКОЙ ОРИЕНТИРОВКИ ВИТРИНИТА УГЛЕЙ ДОНЕЦКОГО БАССЕЙНА

Ягнышева Т.В.МальченкоА.К.

 Природа оптических ориентировок витринитов углей до настоящего времени не выяснена окончательно. В связи с этом данные об ориентировке оси Nр и плоскости Ng оптической индикатрисы витринита рассматриваются раздельно, так как ранее установлено, что их расположение фиксируется в различные периоды формирования тектонических структур [2,3]. Донецко-Макеевский район расположен на Южном крыле Кальмиус-Tорецкой котловины, охватывающей всю юго-западную часть Донецкого бассейна. Все тектонические разрывы Кальмиус-Торецкой котловины образованы сериями кулисообразно расположенных более мелких ветвей. Первомайский, Калининский, Мушкетовский и Итальянский надвиги имеют сдвиговую составляющую до 900-1000 м. Мелкоамплитудные разрывы имеют слабо выраженную тенденцию к затуханию с глубиной и образуют четыре хорошо выраженные системы с азимутом простирания 345-355°, 40-50°, 85-95°, 105-115°. Для Кальмиус-Торецкой котловины реконструировано напряженное состояние, при котором завершилось формирование структуры. Вектор сжимающих усилий был направлен по азимуту 130-160°, растягивающих - 50-70°. Ось средних напряжений близка к вертикали [1]. Наиболее детально в данном районе исследованы угли шахтных полей, расположенных в зоне действия Мушкетовского надвига. Замеры, проведенные в ориентированных шлифах, показывают изменение азимута простирания оптических осей (Nр и Ng) параллельно Мушкетовскому надвигу до параллельного серии оперяющих данный надвиг мелкоамплитудных нарушений. Ориентировка оси Nр параллельно Софиевскому надвигу фиксируется в витринитах углей, отобранных в его висячем крыле. В углях крутопадающих крыльев Калиновской и Ясиновско-Ждановской флексур плоскость Ng иNр оптической индикатрисы витринита углей ориентирована вдоль шарниров данных структур. В крыльях Первомайского и Колпаковского надвигов часть, оптических осей Nр витринита утлей нормальна к простиранию разломов. Восстановление локальных полей напряжений, по данным замеров векторов смещений на зеркалах скольжения мелкоамплитудных разломов и трещин в исследуемых точках, показало значительное изменение ориентации осей исходного поля, что обусловлено переориентацией главных нормальных и касательных напряжений в окрестностях разломов. Направление действия максимальных сжимающих усилий изменяется от субгоризонтального до вертикального. Оптическая индикатриса под действием этих полей ориентируется таким образом, что плоскость оптических осей (Ng, Nр) параллельна вектору смещения на поверхности напластования. Таким образом, в пределах Донецко-Макеевского района (центральная и восточная части Кальмиус-Торецкой котловины) плоскость Ng, Nр оптической индикатрисы витринита углей имеет азимуты простирания преимущественно 300° (120°) и 30°(210°), менее развита ее ориентировка по азимуту 90°. В углях, отобранных в висячих крыльях региональных разломов, которые имеют значительную сдвиговую составляющую, плоскость Ng, Nр оптической индикатрисы витринита параллельна простиранию данных разломов или оперяющих их мелкоамплитудных нарушении. В висячих крыльях разломов исследуемая плоскость оптической индикатрисы занимает положение, ортогональное предыдущему. Плоскость Ng, Nр оптической индикатрисы витринита углей параллельна вектору смещения на поверхности напластования, характерному для локальных полей напряжений, восстановленных в точках отбора ориентированных образцов. Южно-Донбасский угленосный район расположен на южном крыле Кальмиус-Торецкой котловины Донбасса, где отложения палеозоя сочленяются с докембрийскими образованиями Приазовского кристаллического массива. Относительно неглубокое залегание жесткого фундамента обусловило все своеобразие тектоники района. Здесь наблюдается сочетание складчатости и надвигов, характерных для центральных областей, со сбросами и взбросами, отражающими глыбовый характер строения докембрийского основания. Эти особенности тектонического строения района характерны для шахтного поля ш. "Южно-Донбасская" № 1, где проведены наши исследования Юго-западной границей шахтного поля является Криворожско-Павловский сброс, а в восточной части шахтное поле ограничено Владимирским сбросом. Простирание нижнекаменноугольных отложений на описываемой площади в основном широтное - 100° . На западе оно поворачивает к югу, переходя в брахиантиклинальную складку. Углы падения пород в основном пологие (от 4° до 15-18°). Для регионального поля напряжений исследуемого района свойственно симметричное расположение осей главных нормальных напряжений относительно общедонецкого простирания складчатости. Оси максимальных сжимающих и растягивающих напряжений прослеживаются горизонтально, соответственно продольно и перпендикулярно по отношению к линейным складчатым структурам. Для локальных полей напряжений отдельных тектонических блоков шахты "Южно-Донбасская" № 1 характерна значительная изменчивость направлений и соотношений величин главных нормальных напряжений. Для углей шх. "Южно-Донбасская" № I установлены преобладающие ориентировки плоскости Ng, Np оптической индикатрисы по азимутам 35, 80, 135, 170°. Центральный угленосный район приурочен к западной части Главной антиклинали Донбасса. Главная антиклиналь представляет собой простую узкую с крутыми углами падения (60-80°) линейную складку субширотного простирания. Система разрывных нарушений, главным образом надвигового типа, осложняет строение как крыльев антиклинали, так и осевой части. Отмечаются продольные и диагональные надвиги протяженностью от нескольких сотен метров до десятков километров при амплитудах смещения до 250 м. Основные закономерности в изменении ориентировки плоскости Ng, Np оптической индикатрисы витринита углей Центрального района можно сформулировать следующим образом. Плоскость Ng, Np витринита как на южном, так и на северном крыльях Главной антиклинали ориентирована закономерно в соответсвии с локальными полями напряжений в точках отбора проб. Выявлено несколько азимутальных положений плоскости Ng, Np 35, 120. 175,50-70°. Простирание плоскости Ng, Np оптической индикатрисы витринита по азимуту 20-30 наиболее характерно для северо-западного замыкания Главной антиклинали. Вблизи флексур или тектонических нарушений, где происходило вращение плоскости Ng, Np вокруг оси Np , она ориентируется по азимуту 50-60°. Большинство положений плоскости Ng, Np витринита углей по азимуту 175° является общим для северного и южного крыльев Главной антиклинали, за исключением ориентировки изучаемой плоскости с азимутом простирания 120°, которое фиксируется лишь на северном крыле. Положение плоскости Ng, Np оптической индикатрисы витринита полностью контролируется ориентацией максимальных сжимающих и растягивающих напряжений, восстановленных методом кинематического анализа в точках отбора ориентированных образцов углей. В условиях одноосного вертикального сжатия угольных пластов плоскость Ng, Np ориентируется строго по падению пластов, изменяя свое положение при приближении к тектоническим разломам до параллельного и перпендикулярного к линии пересечения угольного пласта разломом. Анализ полученных результатов позволил установить, что оптическая индикатриса витринита углей формируется в процессе метаморфизма углей и является зафиксированной моделью палеодсформаций в условиях максимального термодинамического режима. При изменении локальных нолей напряжений происходит вращение плоскости Ng, Np витринита вокруг неподвижной оси Np оптической индикатрисы, что позволяет выделить два этапа в формировании оптической ориентировки витринита - доинверсионный и постинверсионный. Данные об ориентировке оптической индикатрисы вит ринита могут быть использованы для восстановления локальных полей напряжения в угольных пластах и каждом конкретном случае можно проконтролировать места действия повышенных касательных напряжений, предопределяя тем самым возможное положение выбросоопасных участков. Библиографический список Корчемагин В.А., Рябоштан Ю.С. Тектоника и ноля напряжений Донбасса // Поля напряжений и деформаций в земной коре. - М.: Наука, 1987.С. 164-186. Крылова Н.М. Оптические свойства углей как индикаторы тектонических напряжений // Осадконакопление углей карбона. - М.: Наука, 1971. -С. 134-140. Ягнышева Т.Н. Научение оптических свойств углей - новый метод оценки локальных молей напряжений в угольных пластах // 7-е Всесоюзноеугольное совещание. - Ростов-на-Дону, 1981. - С. 87-88.