Установление объемов газовых включений в кварце песчаников Донбасса
В данной статье приведены результаты исследования объемов газовых включений в кварцевых зернах карбоновых песчаников Донбасса. При проведении исследований использовались шлифы песчаников из проб, отобранных в пределах развития углей марок К, ОС и Т (Санжаровская площадь, Алмазно-Марьевский геолого-п...
Gespeichert in:
| Datum: | 2016 |
|---|---|
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
2016
|
| Schriftenreihe: | Геотехнічна механіка |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/138304 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Установление объемов газовых включений в кварце песчаников Донбасса / Я.В. Антипович // Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць. — Дніпропетровск: ІГТМ НАНУ, 2016. — Вип. 130. — С. 72-77. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-138304 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1383042018-06-19T03:04:09Z Установление объемов газовых включений в кварце песчаников Донбасса Антипович, Я.В. В данной статье приведены результаты исследования объемов газовых включений в кварцевых зернах карбоновых песчаников Донбасса. При проведении исследований использовались шлифы песчаников из проб, отобранных в пределах развития углей марок К, ОС и Т (Санжаровская площадь, Алмазно-Марьевский геолого-промышленный район). Изучение шлифов проводилось на оптическом микроскопе ПОЛАМ – Р111 при увеличении от 100 до 1200 крат с применением иммерсионной жидкости. Установлено, что при переходе от средней подстадии катагенеза к поздней, общий объем газовых включений в кварцевых зернах песчаников уменьшается, однако данный процесс протекает по-разному в изолированных включениях и включениях декорирующих полоски Бѐма. Полученные результаты могут быть использованы при изучении преобразования формы нахождения газа в породе, а так же при исследовании газодинамических явлений в горном массиве. У даній статті наведені результати досліджень об`ємів газових включень в кварцових зернах карбонових пісковиків Донбасу. При проведенні досліджень використовувались шліфи пісковиків з проб, відібраних в межах поширення вугілля марок К, ОС, П (Санжаровська площа, Алмазно-Мар’євський геолого-промисловий район). Шліфи досліджувалися з використанням оптичного мікроскопу ПОЛАМ – Р111 при збільшенні від 100 до 1200 крат з використанням імерсійної рідини. Встановлено, що при переході від середньої підстадії катагенезу до пізньої, загальний об`єм газових включень в кварцових зернах пісковиків зменшується, проте даний процес протікає по різному в ізольованих включеннях та включеннях декоруючих смужки Бьома. Отримані результати можуть бути використані при вивченні перетворення форми знаходження газу в породі, а також при дослідженні газодинамічних проявів в гірничому масиві. Results of research on evaluating gas inclusion volumes in quartz grains of Donbas sandstones are presented. Sandstone thin rock sections from samples, which were taken within the middle and late catagenesis substages, were studied. The thin rock sections were examined by optical microscope ПОЛАМ – Р111 with magnification of 100 - 1200 times and with immersion solution. It is stated that during the transition from middle to late catagenesis substages, total amount of gas inclusions in quartz sandstone grains decreases. This process is different in isolated inclusions and inclusions that decorate the Böhm strips. The results can be used in studying the gas-form transformations in the rocks and gas-dynamic phenomena in the rock mass. 2016 Article Установление объемов газовых включений в кварце песчаников Донбасса / Я.В. Антипович // Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць. — Дніпропетровск: ІГТМ НАНУ, 2016. — Вип. 130. — С. 72-77. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. 1607-4556 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/138304 548.4: 553.12 ru Геотехнічна механіка Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| description |
В данной статье приведены результаты исследования объемов газовых включений в кварцевых зернах карбоновых песчаников Донбасса. При проведении исследований использовались шлифы песчаников из проб, отобранных в пределах развития углей марок К, ОС и Т (Санжаровская площадь, Алмазно-Марьевский геолого-промышленный район). Изучение шлифов проводилось на оптическом микроскопе ПОЛАМ – Р111 при увеличении от 100 до 1200 крат с применением иммерсионной жидкости. Установлено, что при переходе от средней подстадии катагенеза к поздней, общий объем газовых включений в кварцевых зернах песчаников уменьшается, однако данный процесс протекает по-разному в изолированных включениях и включениях декорирующих полоски Бѐма. Полученные результаты могут быть использованы при изучении преобразования формы нахождения газа в породе, а так же при исследовании газодинамических явлений в горном массиве. |
| format |
Article |
| author |
Антипович, Я.В. |
| spellingShingle |
Антипович, Я.В. Установление объемов газовых включений в кварце песчаников Донбасса Геотехнічна механіка |
| author_facet |
Антипович, Я.В. |
| author_sort |
Антипович, Я.В. |
| title |
Установление объемов газовых включений в кварце песчаников Донбасса |
| title_short |
Установление объемов газовых включений в кварце песчаников Донбасса |
| title_full |
Установление объемов газовых включений в кварце песчаников Донбасса |
| title_fullStr |
Установление объемов газовых включений в кварце песчаников Донбасса |
| title_full_unstemmed |
Установление объемов газовых включений в кварце песчаников Донбасса |
| title_sort |
установление объемов газовых включений в кварце песчаников донбасса |
| publisher |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| publishDate |
2016 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/138304 |
| citation_txt |
Установление объемов газовых включений в кварце песчаников Донбасса / Я.В. Антипович // Геотехнічна механіка: Міжвід. зб. наук. праць. — Дніпропетровск: ІГТМ НАНУ, 2016. — Вип. 130. — С. 72-77. — Бібліогр.: 5 назв. — рос. |
| series |
Геотехнічна механіка |
| work_keys_str_mv |
AT antipovičâv ustanovlenieobʺemovgazovyhvklûčenijvkvarcepesčanikovdonbassa |
| first_indexed |
2025-07-10T05:31:25Z |
| last_indexed |
2025-07-10T05:31:25Z |
| _version_ |
1837236738584477696 |
| fulltext |
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2016. №130
72
УДК 548.4: 553.12
Антипович Я.В., магистр
(ИГТМ НАН Украины)
УСТАНОВЛЕНИЕ ОБЪЕМОВ ГАЗОВЫХ ВКЛЮЧЕНИЙ В КВАРЦЕ
ПЕСЧАНИКОВ ДОНБАССА
Антіпович Я.В., магістр
(ІГТМ НАН України)
ВСТАНОВЛЕННЯ ОБ`ЄМІВ ГАЗОВИХ ВКЛЮЧЕНЬ У КВАРЦІ
ПІСКОВИКІВ ДОНБАСУ
Antipovich Ya.V., M.S. (Tech.)
(IGTM NAS of Ukraine)
EVALUATION OF GAS-INCLUSION VOLUMES IN QUARTZ OF
DONBASS SANDSTONES
Аннотация. В данной статье приведены результаты исследования объемов газовых
включений в кварцевых зернах карбоновых песчаников Донбасса. При проведении исследо-
ваний использовались шлифы песчаников из проб, отобранных в пределах развития углей
марок К, ОС и Т (Санжаровская площадь, Алмазно-Марьевский геолого-промышленный
район). Изучение шлифов проводилось на оптическом микроскопе ПОЛАМ – Р111 при уве-
личении от 100 до 1200 крат с применением иммерсионной жидкости.
Установлено, что при переходе от средней подстадии катагенеза к поздней, общий объем
газовых включений в кварцевых зернах песчаников уменьшается, однако данный процесс
протекает по-разному в изолированных включениях и включениях декорирующих полоски
Бѐма. Полученные результаты могут быть использованы при изучении преобразования фор-
мы нахождения газа в породе, а так же при исследовании газодинамических явлений в гор-
ном массиве.
Ключевые слова: газовые включения, кварцевые зерна, песчаник, палеоглубина, карбо-
новые отложения.
Песчаники являются основными газосодержащими породами Донбасса, газ
в которых находится как в свободной фазе, в сообщающихся порах и трещинах,
так и в закрытых порах. Одной из форм нахождения газа в песчаниках являются
включения в породообразующих зернах кварца.
Исследованием газовых включений в минералах различного генезиса учен-
ные занимаются еще с XVIII века. Весомый вклад в данное направление внесли
работы Н.П. Ермакова (1972), Э. Рѐддера (1987), В.А. Калюжного (1982),
Г.Г. Лемлейна (1973) и других. В 80 – х годах прошлого столетия
В.А. Барановым выполнен комплекс работ по изучению газовых включений в
обломочных зернах песчаников Донбасса [1]. Данные исследования позволили
установить формы нахождения включений в обломочных зернах пород, их при-
роду, закономерности трансформации, состав, а так же температуры гомогени-
зации и структурных изменений.
________________________________________________________________________________
© Я.В. Антипович, 2016
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2016. №130
73
В рамках изучения газовых включений в обломочных зернах песчаников
Донбасса не достаточно исследованы изменения их объемов в
стратиграфическом интервале карбоновых отложений. Данная задача
представляет определенный интерес, поскольку в работе [2] указано, что
давления во включениях могут достигать 500 МПа. При больших объемах и
давлениях газ во включениях кварцевых зерен песчаников может влиять на
проявление газодинамических процессов в горных выработках.
Особый интерес представляют полоски Бѐма, являющиеся
микроструктурными деформациями кварцевых зерен пород, декорированные
газовыми реже газожидкими включениями (рис. 1 б). Полоски Бѐма
повсеместно отмечаются в зернах кварца песчаников, отобранных в пределах
развития угля всех марок [3, 4]. Образование полосок Бëма в кварцевых зернах
песчаников Донбасса объясняется повышенным содержанием газов, которые
образуются в процессе углефикации из угля и рассеянной органики в
углевмещающих отложениях. По составу газовые включения представлены в
большей степени метаном (~ 60 %), углекислым газом (~ 30 %), азотом (~10 %),
которые проникая в зоны развития пластических деформаций, после
залечивания микротрещин, образуют многочисленные цепочки вторичных
газовых включений [3]. Можно предположить, что при трансформации
кварцевых зерен по дислокационным участкам газ из микродеформаций
переходит в открытые поры и трещины, увеличивая тем самым объемы газа в
цементе породы.
С целью установления объемов газовых включений в кварцевых зернах пес-
чаников Донбасса были изучены шлифы песчаников из проб, отобранных в
пределах исследуемых палеоглубин.
Необходимо отметить, что палеоглубину пород условно определяют по мар-
ке близлежащего угля, и она подразумевает под собой максимальную глубину,
которую достигла порода при максимальных давлении и температуре в процес-
се формирования осадочного бассейна.
При проведении исследования были изучены шлифы песчаников из проб,
отобранных в пределах развития углей марок К, ОС и Т (рис.1 а) (Санжаровская
площадь, Алмазно-Марьевский геолого-промышленный район). Санжаровская
площадь представляет определенный интерес для исследования тем, что нахо-
дится в пределах одних сопоставимых тектонических напряжений. Это являет-
ся важным фактором, поскольку тектонические нагрузки значительно влияют
на структуру кварцевых зерен и соответственно на газовые включения, содер-
жащиеся в микродеформациях данных зерен. Потому, чтобы исключить влия-
ние тектоники на преобразование объемов газовых включений в обломочных
зернах песчаников была сформулирована задача, которая заключалась в иссле-
довании проб, отобранных в пределах одного тектонического района.
Шлифы исследовались с использованием микроскопа ПОЛАМ – Р111 при
увеличении от 100 до 1200 крат с применением иммерсионной жидкости.
Включения и микродеформации в кварцевых зернах учитывались при размере
зерна не менее 0,05 мм, который соответствует минимальному размеру зерен
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2016. №130
74
песчаной фракции. Основные исследования проводились при увеличении 1200
крат, поскольку увеличение 100 крат не позволяет детально рассмотреть разме-
ры и формы включений в зернах.
Для уточнения объемов указанных включений разработаны основы метода
подсчета объѐма газовых включений в породообразующих зернах песчаников.
При исследовании шлифов песчаников в кварцевых зернах заметны много-
численные единичные газовые, реже газожидкие включения (рис. 1а) и полоски
Бѐма (рис. 1б).
а – единичные, изолированные газовые включения в кварцевом зерне; б – полоски Бѐма в
кварцевом зерне
Рисунок 1 - Шлиф песчаника m6
2
Sl6
3
, Санжаровская площадь, глубина отбора 792,1 м,
ув.1200
х
Единичные включения являются изолированными, не имеющими между со-
бой сообщения, и образовавшимися в момент роста кристалла минерала. Как
отмечает В.А. Калюжный, по своей природе они могут быть аутигенными (за-
хваченные кристаллом флюиды той среды, из которой образовался сам мине-
рал) либо ксеногенными (случайно образованные, не имеющие прямого отно-
шения к формированию данного минерального индивида) [5]. Под оптическим
микроскопом установить генетический тип включений достаточно трудно, по-
этому данный вопрос не входил в задачи исследования. Количество единичных
включений в кварцевых зернах песчаников Донбасса значительно и их размер
может достигать 4 мкм. Если учесть значительные давления во включениях, то
не исключено, что они могут быть дополнительным провоцирующим фактором
газодинамических явлений в горном массиве. Поэтому при проведении иссле-
дований учитывался общий объем включений и отдельно объем единичных
включений и включений полосок Бѐма.
В результате проведенных исследований установлено, что при переходе от
средней подстадии катагенеза к поздней общий объем газовых включений
уменьшается. Для условий средней подстадии катагенеза объем включений со-
а б
а
б
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2016. №130
75
ставляет от 3 до 3,5 % и в условиях позднего катагенеза менее 2 % (рис. 2).
Рисунок 2 - Влияние палеоглубины на изменение общего объема газовых включений в
кварцевых зернах песчаников
Для изолированных включений объемы колеблются от 2 % в условиях сред-
него катагенеза до 1 % в условиях позднего катагенеза. Для включений, сла-
гающих полоски Бѐма, показатели изменяются от 1 % и менее (рис. 3).
Рисунок 3 - Влияние палеоглубины на изменение объемов единичных включений и
включений полосок Бѐма в кварцевых зернах песчаников
Как видно из рисунков 2, 3 при переходе от средней подстадии катагенеза
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2016. №130
76
пород к поздней (песчаники вмещающие угли марки ОС) происходит увеличе-
ние показателей. На данном этапе проводятся дополнительные исследования
для установления причин увеличения объемов включений. Предполагается, что
для включений, слагающих полоски Бѐма, это связано со структурными преоб-
разованиями в породе. Как указывалось выше, полоски Бѐма являются микро-
структурными деформациями и, поскольку на подстадии среднего катагенеза
для породообразующих зерен песчаников характерно увеличение деформаций в
виде трещин [1], то часть газа, содержащегося в цементе породы, проникает в
данные трещины, и соответственно объемы включений газа увеличиваются.
Установление причин увеличения объема единичных газовых включений, а
так же изучение данного вопроса на количественном и качественном уровне
будут проведены в дальнейших исследованиях.
Выводы. Исследование газовых включений в породообразующих зернах га-
зоносных пород имеет определенный научный и практический интерес. По-
скольку большая часть включений представлена метаном и углекислым газом,
то необходимо учитывать их объемы, поскольку при разрушении зерен по дис-
локационным участкам, заполненным газовыми включениями часть газа вы-
свобождаясь, может переходит в свободную фазу, в сообщающиеся поры и
трещины тем самым увеличивая показатели свободного газа в породе. Предпо-
лагается так же иной процесс, когда в результате уплотнения газоносных пород
часть газа из открытых пор переходит в микронарушения обломочных зерен,
формируя тем самым полоски Бѐма. Таким образом, можно говорить об изме-
нениях форм нахождения газа в зависимости от горно-геологических условий, в
которых находится исследуемая порода.
–––––––––––––––––––––––––––––––
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Баранов, В.А. Микронарушенность кварца песчаников Донбасса в связи с их выбросоопсно-
стью: автореф. дисс. на соискание науч. степени канд. геол.-мин. наук спец. 04.00.16 „Геология, по-
иск и разведка месторождений твердых горючих ископаемых‖ / Баранов В.А. – Днепропетровск:
НГУ, 1989. –17 с.
2. Якшин, В.И. Гранулированный кварц – новый вид минерального сырья. Автореф. дисс. докт.
геол.-мин. Наук / Якшин В.И. - Свердловск, 1975. - 33 с.
3. Баранов, В.А. Пластичні деформації кварцу пісковиків Донбасу / В.А. Баранов // Геологія і
геохімія горючих копалин, 1995.- №1-2(90-91).- С. 33-45.
4. Антипович, Я.В. Влияние палеоглубины на преобразование газовых включений в кварце
карбоновых песчаников Донбасса / Я.В. Антипович // Геотехническая механика: Межвед. сб. научн.
тр. / ИГТМ НАН Украины. – Днепропетровск, 2015. – Вып. 123. - С. 238-243.
5. Калюжный, В.А. Основы учения о минералообразующих флюїдах / В.А. Калюжный. – К.: Нау-
кова думка, 1982. – 240 с.
REFERENCES
1. Baranov, V.A. (1989), ―Micro disturbance of quartz sandstones of Donbass in connection with their
outburst‖, Abstract of Ph.D. (Geol.-Min), Dnepropetrovsk, USSR.
2. Yakshin, V.I. (1975), ―Granulated quartz - a new type of mineral raw materials‖, Abstract of D.Sc.
(Geol.-Min), Sverdlovsk, USSR.
3. Baranov, V.A. (1995), ―Plasticdeformation of quartz sanstones of Donbass‖, Geologiya i geokhimiya
poleznykh iskopaemykh, no. 1-2 (90-91), pp. 33-45.
4. Antipovich, Y.V. (2015), ―Impact of paleodepth on transformation of gas inclusions in quartz of Don-
bass carbonate sandstones‖, Geo-Technical Mechanics, no. 123, pp. 238-243
5. Kalyuyzhnyu, V.A. (1982), Osnovy ucheniya o mineraloobrazuyushchikh flyuidakh [Bases of the
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2016. №130
77
study of minerogenesis fluids], Naukova Dumka, Kiev, USSR.
–––––––––––––––––––––––––––––––
Об авторе
Антипович Яна Валентиновна, магистр, инженер в лаборатории исследования структурных
изменений горных пород отдела геологии угольных месторождений больших глубин, Институт гео-
технической механики им. Н.С. Полякова национальной академии наук Украины (ИГТМ НАНУ),
Днепр, Украина, Yana_Antipovich@ukr.net
About the author
Antipovich Yana Valentinovna, Master of Sciences (M.S.), Engineer in Laboratory of Researches of the
Structural Changes in the Rock in Department of Geology of Coal Beds at Great depths, N.S. Polyakov Insti-
tute of Geotechnical Mechаnics under the National Academy of Sciences of Ukraine (IGTM, NASU), Dnepr,
Ukraine, Yana_Antipovich@ukr.net.
–––––––––––––––––––––––––––––––
Анотація. У даній статті наведені результати досліджень об`ємів газових включень в
кварцових зернах карбонових пісковиків Донбасу. При проведенні досліджень використову-
вались шліфи пісковиків з проб, відібраних в межах поширення вугілля марок К, ОС, П
(Санжаровська площа, Алмазно-Мар’євський геолого-промисловий район). Шліфи дослі-
джувалися з використанням оптичного мікроскопу ПОЛАМ – Р111 при збільшенні від 100 до
1200 крат з використанням імерсійної рідини.
Встановлено, що при переході від середньої підстадії катагенезу до пізньої, загальний
об`єм газових включень в кварцових зернах пісковиків зменшується, проте даний процес
протікає по різному в ізольованих включеннях та включеннях декоруючих смужки Бьома.
Отримані результати можуть бути використані при вивченні перетворення форми знахо-
дження газу в породі, а також при дослідженні газодинамічних проявів в гірничому масиві.
Ключові слова: газові включення, кварцові зерна, пісковик, палеоглибина, карбонові ві-
дклади.
Abstract. Results of research on evaluating gas inclusion volumes in quartz grains of Donbas
sandstones are presented. Sandstone thin rock sections from samples, which were taken within the
middle and late catagenesis substages, were studied. The thin rock sections were examined by opti-
cal microscope ПОЛАМ – Р111 with magnification of 100 - 1200 times and with immersion solu-
tion.
It is stated that during the transition from middle to late catagenesis substages, total amount of
gas inclusions in quartz sandstone grains decreases. This process is different in isolated inclusions
and inclusions that decorate the Böhm strips. The results can be used in studying the gas-form trans-
formations in the rocks and gas-dynamic phenomena in the rock mass.
Key words: gas inclusions, quartz grains, sandstone, paleodepth, carbonic deposits.
Статья поступила в редакцию 20.11.2016
Рекомендовано к публикации д-ром геологических наук Барановым В.А.
mailto:Yana_Antipovich@ukr.net
mailto:Yana_Antipovich@ukr.net
|