Катагенетичні перетворення пісковиків різних генетичних типів кам'яновугільних відкладів донецького та львівсько-волинського басейнів

Породи, що містять вугілля групи метаморфізму 6ПС - максимально змінені пісковики Р Красноармійського району Донбасу (вміст вторинного кварцу - 6,0%, коефіцієнт метаморфічності - 0,38, кількість контактів на зерно - 2,7). Структурні перетворення пісковиків значні. Ділянки злитого кварцу з конформною та інкорпораційною структурою охоплюють 7-15 індивідів. Вторинні контакти між зернами опукло-увігнуті, конформні, інкорпораційні, мікростилолітові. Характерними є мікростилолітові зчленування між зернами різного мінерального складу. Вторинний кварц утворює переважно цемент регенераційного типу. Рідше зустрічаються чіткі облямівки, нарости, шипи, які є основою мікростилолітових утворень.

Пісковики ПМ змінені менше. Основною формою виділень вторинного кварцу залишаються регенераційні облямівки. Процес перетворення кварцового матеріалу гальмується значною кіль-кістю карбонатів, глинисто-карбонатним цементом, дрібним розміром уламкових зерен. Структур-ні перетворення конформного та інкорпораційного типу зустрічаються рідко. Пісковикам ПМ властиві лінійні, опукло-увігнуті вторинні контакти, в поодиноких випадках мікростилолітові шви.

Породи, що містять вугілля групи метаморфізму 6ПС за ступенем змін можна вважати наближеними до зони метагенезу. В пісковиках Р і ПВР структурні перетворення проявляються інтенсивніше і досягають максимального розвитку в зоні початкового метагенезу.

Пісковики, які містять вугілля групи метаморфізму 7П (зона початкового метагенезу). Досліджувалися пісковики Р Донецько-Макіївського району. Їх основні показники (вміст вторинного кварцу - 7%, коефіцієнт метаморфічності - 0,45, кількість контактів на зерно 3,5) вказують на глибокі зміни кварцового матеріалу і значні структурні перетворення. Окварцовані ділянки з інкорпораційними і мікростилолітовими контактами, утворені за рахунок розчинення і перекристалізації, є початком явища бластезу, характерного для метаморфізованих пісковиків.

Розділ 7 “Катагенетичні перетворення вуглевмісних пісковиків різних генетичних типів та їх пористість”. Зональність катагенетичних перетворень встановлювалася за результатами комплексних досліджень постдіагенетичних змін пісковиків, їх структур та окремих мінералів-індикаторів. Границі між зонами початкового і глибинного катагенезу, метагенезу порід не співпадають з певними групами метаморфізму вугілля, а зумовлюються їх генетичиним типом та складністю тектонічної будови досліджуваних районів.

Перехід від стадії початкового до глибинного катагенезу в пісковиках Р Донецько-Макіївського району Донбасу відбувається в зоні розвитку вугілля групи метаморфізму 3Г. Аналогічні пісковики Красноармійського району характеризуються ознаками початкового катагенезу і лише породи, що містять вугілля групи метаморфізму 4Ж, відносяться до зони глибинного катагенезу. У Південно-Західному районі ЛВб серед пісковиків Р досліджувалися лише породи, що містять вугілля групи метаморфізму 4Ж і 5К. За якісними і кількісними показниками постдіагенетичних перетворень їх можна віднести до зони глибинного катагенезу.

Серед пісковиків ПВР Донецько-Макіївського району Донбасу зона початкового катагенезу охоплює всі породи, що містять газове вугілля, і лише при переході до жирного спостерігаються постдіагенетичні зміни, властиві глибинному катагенезу. В Красноармійському районі Донбасу до зони глибинного катагенезу відносяться пісковики ПВР, що містять вугілля груп метаморфізму 4Ж і 5К. Пісковики ПВР Південно-Західного району ЛВб, що містять вугілля групи метаморфізму 4Ж, відносяться до зони початкового катагенезу. З переходом до групи метаморфізму 5К більш суттєвими стають ознаки перетворень, притаманні глибинному катагенезу.

В пісковиках ПМ перехід від зони початкового до глибинного катагенезу для Донецько-Макіївського району фіксується в породах, що містять вугілля групи метаморфізму 5К, для Красноармійського району - 6ПС. Пісковики ПМ, умовно віднесені до зони глибинного катагенезу, мають лише незначні прояви структурних перетворень і не володіють повним комплексом ознак цієї стадії. Це зумовлено високим вмістом карбонатного і глинистого матеріалу, дрібним розміром теригенних зерен.

Зона початкового метагенезу характеризується подальшим ущільненням пісковиків, новими фізико-хімічними умовами. В пісковиках Р Красноармійського району Донбасу межа переходу від стадії глибинного катагенезу до початкового метагенезу фіксується для порід, що містять вугілля марок 5К, 6ПС. В Донецько-Макіївському районі Донбасу вивчалися лише породи групи метаморфізму 7П. Вони в повній мірі відносяться до зони початкового метагенезу.

В пісковиках ПВР Донецько-Макіївського району, що містять вугілля групи метаморфізму 5К, спостерігаються деякі ознаки метагенезу, а в Красноармійському районі Донбасу вони з'являються лише при переході до групи метаморфізму 6ПС.

Пісковикам ПМ обох районів Донбасу на стадії розвитку вугілля групи метаморфізму 6ПС властиві структурні перетворення та зміни окремих мінералів-індикаторів, що вказують на їх належність до зони глибинного катагенезу.

Ступінь катагенетичних перетворень пісковиків та їх пористість. Пористість дає уявлення про пісковики як про потенційні колектори газів у вугленосній товщі. На прикладі вивчення пісковиків трьох досліджуваних районів ми встановили зв'язок між первинними умовами їх нагромадження (генетичний тип), змінами в процесі катагенезу та пористістю.

Пісковикам зони початкового катагенезу властиві високі значення пористості, що обумовлено значною кількістю цементу, відсутністю щільної упаковки. Основним чинником, що спричиняє зміну пористості на цьому етапі є ущільнення порід. Катагенетичні перетворення представлені корозією уламкової складової матеріалом цементу, незначним розщепленням слюд, пелітизацією та серицитизацією польових шпатів. Утворення аутигенного кварцу має підпорядковане значення. Корозія теригенних зерен спричиняє зміну їх початкової форми, часткове зменшення розміру, що зумовлює значну пористість.

Максимальне стрибкоподібне зменшення пористості властиве породам при переході від зони початкового до глибиного катагенезу. На перший план виступають процеси, пов'язані з перетвореннями мікроструктури пісковиків. Це - утворення контактів опукло-увігнутої та мікростилолітової форми на ділянках зростання декількох зерен, наявність значних виділень аутигенного кварцу та кварцового регенераційного цементу. Ділянки зростання кварцових зерен характеризуються конформними, інкорпораційними та мікростилолітовими структурами, яким властиве максимально щільне прилягання зерен. Ці ознаки обумовлюють одна одну, проявляються одночасно і кількість їх зростає при переході до вищих стадій метаморфізму. Цей процес може охарактеризовуватися як часткове окварцування пісковиків, що веде до зменшення пористості.

Вторинні зміни польових шпатів, біотиту пов'язані з утворенням вторинних карбонатів чи збільшенням глинистого компоненту. Ці чинники впливають на пористість пісковиків. Повна або часткова карбонатизація польових шпатів веде до збільшення кількості магнезіально-залізистого карбонату, що приводить до утворення вторинної пористості. Розглянемо зміну пористості пісковиків різних генетичних типів та її зв'язок з інтенсивністю катагенетичних перетворень.

Руслові пісковики. Порівнюючи пористість пісковиків різних генетичних типів районів досліджень, що містять рівнометаморфізоване вугілля, можна стверджувати, що вона є найменшою для пісковиків Р Донецько-Макіївського району. При переході від групи метаморфізму 2Г до 3Г вона зменшується від 9,8 до 4,0%. За нашими спостереженнями саме тут проходить межа між початковим і глибинним катагенезом. Мінімальне значення пористості для цих порід 2,3% відповідає групі метаморфізму 7П (початковий метагенез). Це підтверджує думку про максимальні постдіагенетичні перетворення, властиві саме цим пісковикам (максимальна кількість вторинних контактів, конформні та інкорпораційні структури з мінімальними зазорами між уламковими зернами, невелика кількість глинистого цементу і карбонатів).

Зміни пористості пісковиків Р Красноармійського району Донбасу мають інший характер. Різке зменшення значень спостерігається при переході від групи метаморфізму 1Д до 3Г (відповідно 13,5; 5,2%). З наростанням ступеню катагенезу порід темп зниження пористості зменшується (для групи метаморфізму 6ПС становить 4,4%). Це є підтвердженням меншої інтенсивності катагенетичних перетворень в порівнянні з Донецько-Макіївським районом.

Пісковики Р Південно-Західного району ЛВб, що містять вугілля груп метаморфізму 4Ж і 5К, мають високу пористість (відповідно 6,8 і 6,2%).Границя переходу від зони початкового до глибинного катагенезу встановлювалася в межі розповсюдження вугілля групи метаморфізму 5К. Це підтверджує зв'язок між інтенсивністю постдіагенетичних змін пісковиків і їх пористістю.

Пісковики підводних виносів річок. Характеристика пористості цих порід в межах розповсюдження вугілля груп метаморфізму 2Г, 3Г, 4Ж не відповідає чіткій закономірності (пористість пісковиків ПВР Південно-Західного району ЛВб менша, ніж для Донецько-Макіївського та Красноармійського). Це пов'язано з вмістом карбонатів (кальцит, сидерит), наявність яких гальмує процеси регенерації кварцу та структурні перетворення, зумовлені його утворенням. Кількість карбонатів в складі пісковиків ПВР Донецько-Макіївського і Красноармій-ського районів Донбасу (8-13%) в декілька разів перевищує відповідні значення для порід Південно-Західного району ЛВб (2-3%).

Для груп метаморфізму 5К, 6ПС значення пористості відповідають аналогічній для пісковиків Р послідовності (мінімальні значення для порід Донецько-Макіївського району, середні - для Красноармійського і максимальні - для Південно-Західного району ЛВб).

Пісковикам узбережжя моря притаманні невисокі значення пористості. Невисокий ступінь перетворення уламкового матеріалу, в свою чергу, зумовлений рядом причин: малим середнім розміром уламкових зерен (максимальне значення 0,2 мм), значною кількістью глинистого і карбонатного матеріалу (наявність цементу базального типу), мінімальним вмістом, а то і повною відсутністю вуглефікованої речовини, як каталізатора, який сприяє розчиненню кварцу при незначних температурах.

Існує тісний взаємозв'зок між інтенсивністю катагенетичних змін, генетичним типом пісковиків та їх пористістю. Для успішного проведення робіт на пошуки супутнього газу-метану газовугільних родовищ одним з допоміжних аспектів при визначенні колекторських властивостей порід є встановлення генетичного типу пісковиків та ступеню їх катагенетичних перетворень.

ВИСНОВКИ

Підведені підсумки проведених досліджень, які дають підставу стверджувати:

1). Найбільш інформативним щодо ступеня катагенетичних перетворень є вторинний кварц, його вміст і форми виділення, характеристика контактів між зернами, довжина контактів.

2). Глинисті мінерали цементу пісковиків є достовірним індикатором стадійності катагенетичних перетворень.

3). Наявність змішаношаруватих утворень в глинистій масі цементу пісковиків на стадії глибинного катагенезу свідчить про вплив тектонічних напруг на інтенсивність перетворень.

4). Глиниста складова цементу пісковиків, що містять вугілля груп метаморфізму 6ПС, 7П і за перетвореннями теригенного матеріалу відносяться до зони початкового метагенезу, є трикомпонентною (гідрослюда, каолініт, хлорит). Отже, термобаричні умови недостатні для переходу до двокомпонентної системи, яка властива високометаморфізованим породам.

5). Границі стадій постдіагенетичних перетворень пісковиків (початковий і глибинний катагенез, початковий метагенез) залежать від групи метаморфізму вугілля, генетичного типу породи та геологічної будови району досліджень. В межах одного району для порід, що містять однакові марки вугілля спостерігається збільшення середніх значень вмісту регенераційного кварцу, довжини контактів (коефіцієнт метаморфічності), кількості контактів на зерно, зменшення пористості від прибережно-морських (ПМ) до підводних виносів рік (ПВР) і руслових (Р) пісковиків. Ця закономірність прослідковується в усіх трьох районах, що досліджувалися.

6). Інтенсивність катагенетичних перетворень пісковиків в межах залягання вугілля однакових груп метаморфізму залежить від впливу тектонічних стресових напруг.

7). Наявність карбонатів має гальмівний вплив на регенераційні процеси, що обумовлюється рядом хімічних і фізичних властивостей.

8). У пісковиках ПМ катагенетичні зміни проявляються слабше через досить високий вміст карбонатів і менший розмір теригенних зерен. Отже, регенерація кварцового матеріалу з утворенням специфічних структур розчинення не має значного розвитку навіть для порід, які містять високометаморфізоване вугілля (марки ПС, П).

9). Ступінь катагенетичних перетворень пісковиків впливає на їх колекторські властивості, зокрема пористість. Пісковики русел та підводних виносів рік при переході від стадії початкового до глибинного катагенезу характеризуються стрибкоподібним зменшенням пористості.

10). Детальне літолого-петрографічне дослідження пісковиків із встановленням їх генетичного типу та врахуванням інтенсивності катагенетичних змін дає можливість передбачати небезпечні зони, які можуть акумулювати супутний газ метан і бути небезпечними по газовикидам при розробці вугільних пластів.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Бучинська І.В., Шевчук О.М. Порівняльна характеристика постдіагенетичних змін пісковиків зони глибинного катагенезу Донецького і Львівсько-Волинського вугільних басейнів // Геологія і геохімія горючих копалин. - 1994. - № 1-2 (86-87). - С. 79-89.

2. Бучинська І.В. Зміни мінерального складу та структури відкладів континентальних фацій залежно від ступеня катагенезу // Геологія і геохімія горючих копалин. - 1996. - № 1-2 (94-95). - С. 78-85.

3. Бучинська І.В. Катагенетичні перетворення біотиту в пісковиках різних фаціальних відмін вугленосних товщ Донецького і Львівсько-Волинського басейнів // Сб. науч. трудов НГА Украины. - № 6. - Т. 2. Геология полезных ископаемых. - Дн-ськ, 1999. - С. 29-33.

4. Бучинська І.В. Катагентичні зміни глинистих порід вугленосних товщ Донецького і Львівсько-Волинського басейнів в зоні глибинного катагенезу // Геологія і геохімія горючих копалин. - 1999. - № 1 (106). - С. 50-55.

5. Бучинська І.В. Особливості катагенетичних перетворень порід різних фаціальних відмін Красноармійського району Донбасу // Наук. вісник НГА України. - 2000. - № 3. - С. 27-29.

6. Бучинська І.В. Катагенез глинистої речовини пісковиків карбону Донецького басейну // Геологія і геохімія горюих копалин. - 2001. - № 3. - С. 65-70.

7. Бучинська І.В. Постдіагенетичні зміни різних фаціальних відмін пісковиків зони глибинного катагенезу Львівсько-Волинського басейну // Праці Наукового Товариства ім. Шевченка. - Т. 5. - Геологічний збірник. - Львів, 2001. - С. 102-109.

8. Бучинская И.В. Катагенетические изменения вещественного состава песчаников Красноармейского геолого-промышленного района Донбасса // Тез. докл. всесоюзн. конф. “Современные проблемы геологии и геохимии твердых горючих ископаемых”. - Львов, 1991. - т. ІІІ. - С. 58-60.

9. Бучинська І.В., Шевчук О.М. Порівняльна характеристика пісковиків Львівсько-Волинського і Донецького басейнів зони глибинного катагенезу // Тез. доп. конф. молодих вчених “Сучасні проблеми геології і геохімії корисних копалин”. - Львів, 1993. - С. 13-14.

10. Бучинська І.В. Епігенетичні зміни глинистих порід вуглевміщуючої товщі Донбасу в зоні глибинного епігенезу // Тези доп. конф. молодих вчених “Сучасні проблеми геології і геохімії корисних копалин”. - Львів, 1993. - С. 15-17.

11. Бучинська І.В. Постдіагенетичні зміни мінерального складу і структур руслових пісковиків Донецько-Макіївського району Донбасу // Тези доп. наук. конф. “Проблеми геологічної науки та освіти в Україні”. - Львів, 1995. - С. 343-344.

12. Бучинська І.В., Шевчук О.М. Постдіагенетичні перетворення польових шпатів у процесі катагенезу вуглевмісних товщ Донецького і Львівсько-Волинського басейнів // Тези доп. наук. конф., присвяченої 100-річчю від дня народ. Д.П. Бобровника "Сучасні проблеми літології". - Львів, 2000. - С. 13.

13. Бучинська І.В., Шевчук О.М. Характеристика пісковиків підводних виносів річок Любельського і Тяглівського родовищ Південно-Західного району (Львівсько-Волинський басейн) // Тези доп. наук. конф., присвяченої 100-річчю від дня народ. Д.П. Бобровника "Сучасні проблеми літології". - Львів, 2000. - С. 14

14. Бучинська І.В., Шевчук О.М. Пористість і ступінь катагенетичних перетворень пісковиків різних генетичних типів Південно-Західного району Львівсько-Волинського басейну // Тези міжнар. наук. конф. "Геологія горючих копалин України" (до 50-річчя Інституту геології і геохімії горючих копалин НАН України та НАК "Нафтогаз України"). - Львів, 2001. - С. 31-33.

Размещено на Allbest.ru