ПОЛЯ НАПРЯЖЕНИЙ И ОСОБЕННОСТИ РАЗРЫВНОЙ ТЕКТОНИКИ ШАХТНЫХ ПОЛЕЙ КРАСНОАРМЕЙСКОГО РАЙОНА ДОНБАССА

Павлов И. О., Корчемагин В. А.
(ДонНТУ, г. Донецк, Украина)

Сухинина Е. В.
(УкрНИМИ НА НУ, г.Донецк, Украина)

Источник: ИсточникНаукові праці УкрНДМІ НАН України №5 (частина ІІ),Донецьк,2009.-С.181-189

В настоящее время в большинстве районов Донбасса запасы углей на наиболее благоприятных участках практически отработаны. Горные работы ведутся на значительных глубинах, в отработку вовлекаются запасы на площадях со сложным (прежде всего в тектоническом плане) геологическим строением. Геологическая изученность подобных площадей, как правило, значительно ниже ранее отработанных. И вряд ли в ближайшие годы появиться возможность проводить геологоразведочные работы в прежних объёмах. Поэтому для успешного горно-геологического прогноза по имеющейся неполной и отрывочной информации необходимо целостное представление о процессах формирования угленосной толщи и тектонических структур.
Всё вышеизложенные проблемы характерны и для Красноармейского геолого-промышленного района. Красноармейский геолого-промышленный район вытянут в северо-западном направлении на 100 км по простиранию при ширине полосы угленосных отложений 18-20 км. Он приурочен к моноклинальному юго-западному крылу Кальмиус-Торецкой котловины. Простирание пород изменяется от меридионального (на юге) до северо-западного (в центре и на севере района). Падение пород на восток - северо-восток, углы падения пологие - от 5 до 12-15°. Относительно спокойное залегание пород нарушено тектоническими разрывами различной ориентировки и морфоло¬гии. Основными нарушениями в районе являются надвиги про¬дольного субмеридионального и диагонального северовосточного направлений. К первой группе относятся Котлинский, Красноармейский, Мерцаловский и Самарский надвиги, ко второй - Селидовский, Центральный, Добропольский, Ново-Иверский надвиги. В настоящее время наиболее изучены надвиги второй группы. Падение сместителей этих надвигов пологое (20-40°) на восток - юго-восток, постепенно выполаживающееся с глубиной до 15°. Амплитуды смещения этих дизъюнктивов закономерно уменьшаются от 300-350 м (у самого южного Селидовского надвига) до 15-20 м (у северного Ново-Иверского надвига). Горными и разведочными работами в крыльях этих надвигов выявлены многочисленные крутопадающие разрывы. Статистический анализ пространственных ориентировок этих разрывов позволил выявить их основные системы как для отдельных шахтных , так и для района в целом. Установлено, что в районе преобладают разрывы субширотного - северо-западного простирания, на севере района дополнительно появляются субмеридиональные разрывы (см. табл. 1).


Таблица 1 – Пространственные ориентировки тектонических разрывов Красноармейского района


Установлено, что в морфологическом отношении основную массу тектонических разрывов, встреченных горными работами, можно классифицировать как сбросы, с крутым падением сместителей (от 50 до 80-85°). Крутопадающие взбросы встречаются реже.
Как установлено при проведении горных работ для боль¬шинства этих разрывов характерно сложное строение. Чаще это не единая, четко выраженная плоскость, а несколько сближенных субпараллельных сместителей, расположенных в 10-15 м друг от друга и формирующих общую зону шириной до 35-40 м. Элемен¬тарные разрывы, образующие общую зону тектонического нарушения, как правило, расположены в пространстве кулисообразно. Т.е. как в плане, так и в разрезе нарушение состоит из отдельных локальных разрывов, которые формируют эшелонированный ряд.
Концентрируются эти дислокации в определенном локальном объеме горного массива, вдоль усредненной линией простирания самой зоны. При этом каждый из этих разрывов обра¬зует с осью зоны некоторый угол. Одним из следствий подобной морфологии является синусоидальное изменение амплитуды вдоль сместителя разрыва. Т.е. по простиранию разрыв постоян¬но меняет свою амплитуду. Амплитуда может закономерно увеличиваться от 0 до максимума, а затем вновь уменьшаться до 0, а далее по простиранию вновь возрастать. Это обусловлено тем, что горными выработками подсекаются разные кулисы одной и ГОЙ же зоны. При этом в разных сечениях может фиксироваться разное количество сместителей (в зависимости от того, в каком месте выработка пересекает зону).
При сопоставлении планов горных работ по различным пла¬стам было установлено, что зоны нарушений субширотной – северно-западной ориентировки имеют наклонное, хотя и крутое падение, зоны субмеридиональных и северо-восточных нарушений практически вертикальны. Помимо морфологических характеристик для классификации разрывов большое значение имеет их кинематика. Кинематический тип тектонических разрывов (истинный вектор разобщения блоков) фиксируется ориентировкой штрихов скольжения на и носкости сместителя. Как было установлено при документации разрывов в горных выработках, не все они в кинематическом от¬ношении являются чистыми сбросами (штрихи ориентированы вдоль линии падения или под небольшим углом к ней). Часто по ним фиксируются сбросо-сдвиговые (косая ориентировка штрихов), а иногда и сдвиговые (штрихи практически горизонтальны) подвижки. При этом по субширотным разрывам наряду со сбросовыми и сбросо-сдвиговыми были зафиксированы правосдвиговые подвижки, а по субмеридиональным - северо-западным помимо сбросов могут происходить левосдвиговые смещения. По пологим разрывам северо-восточного простирания зафиксированы практически чистые надвиги (штрихи близки к линии падения).
Подобное сочетание разрывов (надвиги - сбросы), в целом (характерное для Красноармейского района, не является типичным с точки зрения динамической обстановки образования различных морфологических типов разрывов. Так, считается, что надвиги - это структуры сжатия, а сбросы - растяжения. Первые образуются при преобладании субгоризонтальных активных сжимающих усилий. Для образования вторых, напротив, необходимо вертикальное сжатие и близгоризонтальное растяжение. Динамопару надвигам могут составлять сдвиги, также являющиеся структурами близгоризонтального сжатия.
Возможно сочетание в одном районе надвигов и сбросо если предположить, что это структуры разных этапов деформаций. Пространственные же взаимоотношения всех выделенных систем разрывов свидетельствуют о том, что они одновозрастны или близко одновозрастны. Для объяснения механизмов образования региональных надвигов были предложены различные механизмы .Основным считается механизм сблокированного складкообразова¬ния. При этом образование надвигов связывают как с вертикаль¬ными движениями блоков фундамента и смещениями по наклонным поверхностям региональных сбросов (например, Криворожско-Павловскому), так и с перекосом блоков кристаллического основания в сторону центра прогиба. Более обосновано говорить о механизме структурообразования, можно располагая данными о тектонических полях напряжений, под воздействием которых эта механизм реализовывался.
Для реконструкций параметров этих полей авторами был использован кинематический метод анализа трещинио-разрывных структур. Исходными данными служили замеры, выполненные в горных выработках шх. «Краснолиманская» . Восстановленное поле напряжений симметрично как складчатой структуре района ,так и диагональным надвигам. Так, ось растяжения совпадает с шарниром Волчанской синклинали и в тоже время параллельна простиранию надвигов. Ось сжатия нормальна к их плоскостям, а промежуточная ось близка по своей ориентировке к линии падения. Подобная симметрия свидетельствует о генетическом единстве реконструированного поля и этих тектонических дислокаций. Принимая, в целом, предложенный механизм образования т.н. «субдуктивных» надвигов и учитывая восстановленную ориентировку осей главных нормальных напряжений, можно предложить следующий механизм образования всего набора деформационных элементов района. Движения по разломам фундамента и региональным сбро¬сим включало механизм образования крупных надвигов района. При этом горизонтальное сжатие вызывалось не внешними активными тектоническими усилиями, а пассивным сокращением толщи при её движении по наклонным поверхностям. Горизон¬тальные смещения толщи в крыльях формирующихся надвигои из-за непостоянства амплитуды вдоль фронта разрыва должны были носить дифференцированный характер. Это неизбежно должно было вызывать обособление отдельных блоков, сме¬щающихся на разное расстояние, и образование между ними гра¬ниц радела, своеобразных «трансформных» разломов, блоки, и крыльях которых, перемещались в одном направлении, но с раз¬ной амплитудой. В плане эти разрывы ортогональны сместит" лям надвигов. Они могли закладываться как сдвиги, но в д нейшем в поле силы тяжести развивались уже как сбросы. Таким образом, вертикальные движения по региональным сбросам трансформировались в горизонтальные перемещения по надвигам, которые в свою очередь сопровождались образованием сдвигов. Последние в поле силы тяжести вновь трансформирова¬лись в сбросы.

Литература:

  1. 1. Гущенко О. И. Анализ ориентировок сколовых тектонических смещений и их тектонофизическая интерпретация при рекой струкции палеонапряжений. // Док.АН СССР, 1973 - т. 210. -№2.-С. 331-334.
  2. 2. Гущенко О. И. Метод кинематического анализа структур раз рушения при реконструкции тектонических напряжений. / Поля напряжений и деформаций в литосфере. - М.: Наука, 1979.-С. 7-25.
  3. 3. Михалёв А. К. О механизме образования надвигов в Красно армейском районе Донбасса. // Геотектоника - 1973. - № 2. С. 84-89
  4. 4. Михалёв А. К. Механизм образования надвигов и особенно сти развития Донецкого бассейна./ Тектоника угольных бас¬сейнов и месторождений СССР. - М.: Недра, 1976. - С. 102-106.
  5. 5. Структурная геология Донецкого угольного бассейна. - М.: Недоа. 1985. - 150 с