НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ ИЗМЕНЕНИЯ КАЧЕСТВЕННОГО СОСТАВА КАРБОНАТНОГО СЫРЬЯ И ФОРМИРОВАНИЯ КАРСТА НА ПЛОЩАДИ РАЗРАБОТОК ДОКУЧАЕВСКОГО ФЛЮСО-ДОЛОМИТНОГО КОМБИНАТА

Досліджений характер змін хімічного складу карбонатних порід по окремих підгоризонтах турнейского ярусу нижньокам'яновугільних відкладень на одній з ділянок Оленівського родовища. Вивчений просторовий розподіл карсту по цих же підгоризонтах. Встановлені особливості впливу хімічного складу порід і розривних дислокацій на розвиток карсту

В Донецкой области находится крупнейшее в Европе Еленовское месторождение карбонатного сырья, которое разрабатывается Докучаевским флюсо-доломитным комбинатом. Добываемое сырье (известняки и доломиты) в основном используются в металлургической промышленности. Значительно меньшая часть сырья потребляется газовой промышленностью (для десульфации потоков газа), в сахарном производстве, в сельском хозяйстве (для обработки грунтов) и водоснабжении (очищение воды для бытовых и технических нужд).

Качества карбонатного сырья определяется содержанием таких компонентов как: CaO, MgO, SiO₂, Al₂O₃+Fe₂O₃, S, P. Развитие карста на месторождениях уменьшает запасы сырья и влияет на его качество. Возникает проблема неподтверждения запасов в связи с трудностью оценивания объемов и характера проявления карстовых процессов на площадях геологоразведочных работ. С другой стороны, химический состав карбонатных пород во многом определяет развитие карста.

Изучаемое месторождение расположено в зоне сочленения Донбасса с Украинским кристаллическим щитом в районе г. Докучаевск. Сама эта зона характеризуется сложным геологическим строением, наличием большого количества различно ориентированных разрывных нарушений, проявлением магматизма девонского и пермского возраста [1]. Нестабильная, меняющаяся обстановка осадконакопления карбонатного материала, последующие тектонические процессы и эпигенетические изменения пород повлияли на изменчивость их состава.

В данной статье рассматриваются некоторые особенности изменения химического состава карбонатных пород и развития карста в южной части одного из участков Еленовского месторождения – Восточно-Комсомольском.

По данным геологоразведочных работ продуктивные горизонты карбонатного сырья на данном участке приурочены к турнейскому ярусу нижнекаменноугольных отложений (C_I^t). Представлены они несколькими подгоризонтами: C_I^ta₂ , C_I^tb₁ , C_I^tb₂ , C_I^tс.

Подгоризонт C_I^ta₂ слагают доломитизированные известяки с редкими пачками доломитов.

Подгоризонт C_I^tb₁ представляют в основном доломиты с тонкими прослоями доломитизированных известняков.

Подгоризонты C_I^tb₂ и C_I^t с сложены известняками.

Особенности минералого-петрографического состава пород, их переслаивание находят отражение в химическом составе. Так подгоризонт C_I^ta₂ резко отличается по содержанию MgO и SiO₂ от выше лежащих подгоризонтов. Здесь содержание MgO, за редким исключением, не превышает 10 %, а SiO₂ колеблется в пределах от 1 до 2%. В то же время для подгоризонта C_I^tb₁ характерны высокие содержания MgO (10- 20 %) но резко понижены концентрации SiO₂ (менее 1%) и CaO. Подгоризонт C_I^tb₂ отличается наибольшей неоднородностью химического состава и широкими пределами колебаний названных выше компонентов.

Сопоставление результатов химического анализа с мощностью карста по каждому горизонту позволило выявить некоторую зависимость развития карста от содержания химических компонентов. С ростом. Так в породах с аномально высоким содержанием MgO и SiO₂ в большинстве случаев мощность карста снижается. Особенно четко это проявляется для подгоризонта C_I^tb₂. Здесь в интервале карбонатных пород с аномальным содержанием MgO в 25,5% карст отсутствует, а в интервалах с содержанием MgO 0,2 - 3,6 % мощность карста достигает 15 - 26м.

Давно известно, что состав пород является одним из факторов формирования карста. Исследователи при изучении карста в карбонатных породах выделяют несколько факторов, влияющие на его формирование. К таким факторам относят [2, 3, 4]: климатические (атмосферные осадки, их состав и др.), геологическое строение (состав пород, их трещиноватость и пр.), геоморфологические условия (рельеф, степень его расчлененности) и гидрогеологические условия (динамика, химический состав и режим подземных вод).

Нами проведен анализ закарстованности пород на участке и связь ее с разрывными нарушениями и зонами трещиноватости. В связи с тем, что значительную часть площади занимает техногенно измененный ландшафт (карьеры, отвалы горных пород), а остальная территория перекрыта молодыми рыхлыми отложениями (неоген- четвертичными) нами изучалась восточная часть участка с использованием дистанционного метода исследований. Проведен анализ космосъемка территории с выделением линейных элементов ландшафта – линеаментов (рис. 1).

Предполагается, что эти структуры отражают положение разрывных дислокаций в карбонатной толще и могут контролировать пространственное распределение карста.

Как видно из рисунка на участке преобладают линеаменты СЗ и СВ простирания, что очень характерно для разрывных дислокаций молодого возраста.

Нами по материалам геологических карт различных масштабов проведен анализ простираний складчатых и разрывных дислокаций на площади прилегающей к участку исследований. Установлено, что часть ранее установленных крупных разрывных нарушений имеют аналогичные простирания по всей своей протяженности или на отдельных участках. Оси же складчатых структур (антиклинальных и синклинальных) на площади имеют субмеридиональное простирание.

По трем горизонтам (C_I^ta₂ , C_I^tb₁ , C_I^tb₂ ) нами изучена степень закарстованности карбонатных пород. Использованы данные геологоразведочных работ, проведенных в разные годы. По результатам анализа составлена схематическая карта пространственного распределения карста, на которой показаны участки закарстованности превышающие 30 % мощности подгоризонта. Показаны совмещенные участки закарстованности трех подгоризонтов (рис. 2)

Как видно из рисунка, основные площади развития карста контролируются системой линеаментов СЗ простирания и располагаются в центральной части участка.

Выводы

Установлены резкие различия в химическом составе подгоризонтов карбонатных пород. Выявлена приуроченность карста к участкам аномально низкого содержания MgO и SiO₂ в карбонатных породах и зонам разрывных дислокаций СЗ простирания в них.

Библиографический список

1. Лазаренко Е. К., Панов Б. С., Груба В. И. Минералогия Донецкого бассейна. Киев: Наукова Думка, 1975. – Т. 1. – 253 с.
2. Соколов Д. С. Основные условия развития карста. М.: Госгеолиздат, 1962, – 321 с.
3. Максимович Г.А. Основы карстоведения. – Т.1. Пермь, 1963. – 444 с.
4. Карст Башкорстана. Уфа, 2002. – 382 с.