Пластичні деформації кварцу пісковиків Донбасу на межі середнього і пізнього катагенезу
Исследованы структурные изменения кварца песчаников угленосной толщи от периферийных к центральным частям бассейна в условиях перехода от среднего к позднему катагенезу....
Gespeichert in:
| Datum: | 2009 |
|---|---|
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainian |
| Veröffentlicht: |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
2009
|
| Schriftenreihe: | Геотехническая механика |
| Online Zugang: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/33010 |
| 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: | Пластичні деформації кварцу пісковиків Донбасу на межі середнього і пізнього катагенезу / Л.Ф. Маметова // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2009. — Вип. 82. — Бібліогр.: 14 назв. — укр. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-33010 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-330102012-05-27T12:58:24Z Пластичні деформації кварцу пісковиків Донбасу на межі середнього і пізнього катагенезу Маметова, Л.Ф. Исследованы структурные изменения кварца песчаников угленосной толщи от периферийных к центральным частям бассейна в условиях перехода от среднего к позднему катагенезу. The structural changes of quartz of sandstones of coalbearing layer from peripheral to central parts of pool in the conditions of transition from middle one to late katagenesis are explored. 2009 Article Пластичні деформації кварцу пісковиків Донбасу на межі середнього і пізнього катагенезу / Л.Ф. Маметова // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2009. — Вип. 82. — Бібліогр.: 14 назв. — укр. http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/33010 [553.576:539.5:552.513](477.61/62) uk Геотехническая механика 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 |
Ukrainian |
| description |
Исследованы структурные изменения кварца песчаников угленосной толщи от периферийных к центральным частям бассейна в условиях перехода от среднего к позднему катагенезу. |
| format |
Article |
| author |
Маметова, Л.Ф. |
| spellingShingle |
Маметова, Л.Ф. Пластичні деформації кварцу пісковиків Донбасу на межі середнього і пізнього катагенезу Геотехническая механика |
| author_facet |
Маметова, Л.Ф. |
| author_sort |
Маметова, Л.Ф. |
| title |
Пластичні деформації кварцу пісковиків Донбасу на межі середнього і пізнього катагенезу |
| title_short |
Пластичні деформації кварцу пісковиків Донбасу на межі середнього і пізнього катагенезу |
| title_full |
Пластичні деформації кварцу пісковиків Донбасу на межі середнього і пізнього катагенезу |
| title_fullStr |
Пластичні деформації кварцу пісковиків Донбасу на межі середнього і пізнього катагенезу |
| title_full_unstemmed |
Пластичні деформації кварцу пісковиків Донбасу на межі середнього і пізнього катагенезу |
| title_sort |
пластичні деформації кварцу пісковиків донбасу на межі середнього і пізнього катагенезу |
| publisher |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| publishDate |
2009 |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/33010 |
| citation_txt |
Пластичні деформації кварцу пісковиків Донбасу на межі середнього і пізнього катагенезу / Л.Ф. Маметова // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2009. — Вип. 82. — Бібліогр.: 14 назв. — укр. |
| series |
Геотехническая механика |
| work_keys_str_mv |
AT mametovalf plastičnídeformacííkvarcupískovikívdonbasunamežíserednʹogoípíznʹogokatagenezu |
| first_indexed |
2025-07-03T13:29:22Z |
| last_indexed |
2025-07-03T13:29:22Z |
| _version_ |
1836632625241915392 |
| fulltext |
"Геотехническая механика"
УДК [553.576:539.5:552.513](477.61/62)
Л.Ф. Маметова, м.н.с.,
(ІГТМ НАН України)
ПЛАСТИЧНІ ДЕФОРМАЦІЇ КВАРЦУ ПІСКОВИКІВ ДОНБАСУ НА
МЕЖІ СЕРЕДНЬОГО І ПІЗНЬОГО КАТАГЕНЕЗУ
Исследованы структурные изменения кварца песчаников угленосной толщи от пери-
ферийных к центральным частям бассейна в условиях перехода от среднего к позднему ка-
тагенезу.
PLASTIC DEFORMATIONS OF QUARTZ OF SANDSTONES IN DONBAS
ON VERGE OF MIDDLE AND LATE KATAGENESIS
The structural changes of quartz of sandstones of coalbearing layer from peripheral to central
parts of pool in the conditions of transition from middle one to late katagenesis are explored.
Проблема безпеки праці шахтарів не втрачає актуальності дотепер, бо зі
зростанням глибини видобутку вугілля виникають нові ускладнення, перед-
бачення яких вимагає всебічного вивчення змін умов і закономірностей при-
родної концентрації газу в теригенних відкладах. Головною підставою для
виконання цієї роботи стало вивчення структурних змін кварцу пісковиків в
умовах зростання тиску на межі середнього і пізнього катагенезу, що дозво-
ляє реконструювати палеонапругу в гірничому масиві, визначити характер
деформаційних процесів і прогнозувати появу нових тріщин.
Дослідженню пластичних деформацій кристалічних речовин присвячені
роботи багатьох учених – першість серед вітчизняних належить праці В.І Ве-
рнадського (1897) про явища ковзання в мінералах, а закордонним відкрива-
чем цього процесу та слідів його на поверхні кристалів є А. Böhm (1883). По-
глиблене вивчення деформацій показало, що в багатьох випадках саме вони є
шляхами для мінеральних розчинів. Хімічні реакції утворення і перетворення
мінералів нерідко починаються і завершуються по „команді” деформуючих
сил. Детальний огляд наукових робіт в цій галузі станом на 1995 рік подаєть-
ся В.А. Барановим [3]. В цій роботі та в наступних [4] – встановлено перева-
жне (до 80 %) поширення смужок Бьома щодо інших видів мікродеформацій
серед породоутворюючого кварцу пісковиків вугленосних товщ Донбасу, а
також виділені два нових види. Завдяки особливостям кристалічної будови,
кварц, як жодний з ряду породоутворюючих мінералів, має властивість змі-
нювати свою структуру при певних умовах. Пластичні деформації її відбува-
ються по 11-и напрямках [5]. Виділяються два головних способи деформації
без порушення кристалічного стану, а саме: трансляційне ковзання та механі-
чне двійникування. Другорядні способи: вигин, скручування та злам є похідні
від процесу ковзання. Всі вони відбуваються через переміщення часточок в
середині кристалічних граток мінералів. Найінтенсивніше пластична дефор-
мація проявляється лише тоді, коли орієнтація оптичних осей в контактуючих
зернах різна, що зумовлене анізотропією пружних властивостей кварцу [6].
Мета цієї роботи – простежити зміну складності комбінацій пластичних
мікродеформацій від краю до центру Донбасу на межі середнього і пізнього
Выпуск № 82
катагенезу. Вивчення цих структурних перетворень проводилось петрографі-
чним методом в пісковиках стадій катагенезу МК2 – АК2 з вугіллям різних
марок – від „Г” до „П” – в центральних і периферійних частинах вугільного
басейну. Дослідження засвідчують безперечний зв’язок пластичних і крихких
деформацій в мінералах і породах. Перші – на мікрорівні виконують підгото-
вчу роботу – створюють сприятливі умови для виникнення на вищому ієрар-
хічному рівні других (розривних) деформацій. Ряд вчених [6, 7] для певного
типу мікродеформаційних структур (бьомівських смужок) виділяє конкретні
кути нахилу площини порушення щодо оптичної осі зерна, які характеризу-
ють умови стискування, розтягування, зсуву. Як показали дослідження піско-
виків вугленосної товщі – саме тектонічні рухи з напругою різного характеру
[8] відображені та зафіксовані пластичними мікродеформаціями кварцу. Се-
ред давно відомих і поширених зустрічаються комбінації кількох морфологі-
чних типів і виникають нові різновиди. Це результат реакції кристалічного
агрегату на зміну геологічних умов. До малодосліджених належить такий вид,
що нагадує спалах вогню, його полум’я, а також своєрідні композиції-
поєднання кількох видів, які відображають неодноразові структурні перетво-
рення на межі середнього і пізнього катагенезу. В роботі [4] виникнення
структури типу „полум’я” трактується як комбінація хвилястого погасання та
ірраціонального двійникування, що, на нашу думку, не відповідає дійсності,
бо поєднання дещо складніше. Ірраціональні двійники – це механічні дефор-
маційні утворення, в яких кожний шар кристалічної структури зсунувся на ві-
дстань, що сприяє дзеркальному відображенню ділянок вихідного кристалу.
Обидві половинки двійника повинні бути симетричними і дезорієнтовані що-
до одна одної. У структурі ж спалаху „полум’я” задіяні не двійники, а площи-
ни деформації та мікрозсуви.
У відкладах нижнього карбону в пісковиках d4Sd4
1
світи С1
4
Красноармій-
ського району стадії катагенезу МК5, що вміщують вугілля марки „ПС”
(рис. 1), встановлені системи площин мікродеформацій. Під кутом ~ 50° пер-
шу систему перетинає друга, яка складається з 5-7 паралельних площин. Це
вузькі субпаралельні площинні і лінзовидні утворення протилежного спряму-
вання. Орієнтовані вони, зазвичай, нормально до хвилястого згасання і зату-
хають всередині окремого зерна. Появу деформаційних площин (пластин де-
формації) зумовлюють системи ковзання іншої орієнтації, ніж бьомівські
смуги, а це є свідченням гетерогенності деформацій. Прикметно – в різних
частинах одного зерна проявляються їх різні серії. На рис. 1 в збільшеному
фрагменті зерна кварцу зафіксовані два етапи деформацій, яким на макрорівні
відповідають теж два періоди: стискування та розтягування різної інтенсив-
ності [8]. Показник пористості цієї проби 4,92 %
Такі явища спостерігаються в зернах кварцу пісковиків не тільки нижньо-
го, а і середнього карбону. Далі, на північний схід від Красноармійського ра-
йону, серед відкладів середнього карбону ділянок Орджонікідзевська – Гли-
бока (Донецько – Макіївського р-ну) та Горлівська – Глибока (Центрального
р-ну), стадій катагенезу МК5 (з вугіллям марки „ПС”) і АК1 (відповідно марки
"Геотехническая механика"
„П”) в умовах збільшення тиску число кварцових зерен з кількома типами мі-
кродеформацій зростає. Різниця умов (тиск-температура) і матеріалу визна-
чають відмінність механізмів становлення стану рівноваги в нових умовах: у
високопористому агрегаті піщаної породи кварцовий матеріал із зони контак-
ту напруженого зерна переходить в міжзерновий флюїд. У випадку вторинно-
го росту зерен в твердому агрегаті кварцовий матеріал із напруженого зерна в
зоні контакту дифундує в менш напружене зерно.
Рис. 1 – Дві системи площин деформації в зерні кварцу пісковику d4Sd4
1
, С1
4
МК5 (фраг-
мент шл.1168
с
, ш-та Красноармійська – Західна-2-3,
Красноармійський р-н)
В Донецько-Макіївському районі за спостереженнями в свердловині Щ-1027
та на ділянці Орджонікідзевська-Глибока в кварці пісковиків середнього карбону
стадій МК5 і АК1, де тиск був більший, ніж на периферії басейну, виникають
структури складнішої конфігурації, нерідко деформації транслюються через кіль-
ка зерен – рис. 2. Показник пористості цих пісковиків 3,62 %. В нижніх шарах
світи С2
6
мікродеформації кварцу пісковиків розвиваються пучком – з певної точ-
ки, яка, можливо, є місцем найбільшого тиску чи напруги (на рис. 2, 3 – вона ви-
світлюється). Наступні мікрозсуви призвели до розгалуження порушення – „спа-
лаху полум’я” – з деяким зменшенням напруги і затуханням деформації в цьому
напрямку (рис. 4).
Выпуск № 82
Рис. 2 - Загальний вигляд трансляції деформацій в кварцових зернах
пісковику L1Sl1, МК5, проба 776
с
,
діл-ка Орджонікідзевська – Глибока, Донецько-
Макіївський р-н)
В Центральному районі на ділянці Горлівська – Глибока, яка розташована
на південному крилі однойменної антиклінальної структури, спостерігається
подальше ускладнення деформаційних комбінацій. Характерною особливістю
їх є те, що вони поширюються на кілька сусідніх зерен – рис. 5 - 6. Але вид
мікропорушень при трансляції напруги інакший – поряд із структурою „спа-
лаху полум’я” може бути поєднання, наприклад, ірраціональних двійників та
блокування або пластична деформація переходить в крихку і мікротріщина
має вигляд зубців, сходинок, „змійок”. Цікаве спостереження – напрямок і
положення смуг деформації щодо довгої осі уламків різний, що свідчить про
контрастність тектонічних рухів. Як бачимо, тектонічні процеси призводять
до виникнення в пісковиках диференційованого поля напруг, тобто характе-
ристики цього поля в кожній конкретній точці можуть як збігатися, так і від-
різнятися від сусідньої. Внаслідок чого, навіть на рівні шліфа спостерігаються
як зони підвищених тисків, де відбуваються грануляція, формуються зубчасті
стилолітові шви, так і зони так званих „тіней” тиску, в які відходять легкору-
хомі хімічні компоненти (флюїди). „Коли границі між зернами когерентні,
тобто існує структурна відповідність між кристалічними гратками двох сусід-
ніх мінералів, то вплив атомів одного з них на другий мінімальний і відповід-
но, енергія таких границь буде теж малою” [11]. У випадку нестійкого поло-
ження частини атомів одного мінералу щодо другого, зростає енергія атомів
перетворюваного зерна, збільшується їх рухливість. Границі таких зерен ма-
"Геотехническая механика"
ють дефектну структуру.
Показники пористості пісковиків Центрального району проб 2488 і 2495
становлять 1,75 % і 2,19 %, що в 2-3 рази менше показників Красноармійсько-
го району хоч рівень катагенезу однаковий. Причиною такої невідповідності є
тектонічні процеси, які формували структуру басейну. Тектонічна дислокова-
ність периферійних і центральних частин басейну відрізняється за складністю
та інтенсивністю [14]. Тобто, хоч площини деформації і є характерним типом
для межі середнього та пізнього катагенезу, але слід зважати на комбінацію
його з іншими видами, що й позначилось на пористості. На заході – в Красно-
армійському районі – переважають ірраціональні двійники та грануляція ква-
рцу, в Донецько-Макіївському – мозаїчність і деформації плагіоклазів, в
Центральному – має місце максимальне поширення мікродеформацій кварцу
(площини) і плагіоклазу (двійники). Все це свідчить про неоднорідність роз-
поділу напруги (тиску) в масиві порід. Отже, застосування технологічних ма-
рок вугілля для характеристики ступеня катагенетичних змін відкладів, в яких
воно знаходиться, для міжрайонного порівняння колекторських властивостей
не зовсім коректне, бо відображає вплив Р-Т факторів тільки на органічну ре-
човину вугілля.
Висновки.
Багаторічні дослідження пластичних деформацій кварцу, зокрема в піско-
виках вугленосної товщі Донбасу, засвідчили зростання складності комбіна-
цій мікродеформацій від бортових до центральних районів залежно від гео-
динамічних умов. „Пристосування” кристалічного агрегату пісковиків до ва-
ріацій умов середовища та зовнішнього впливу можна пояснити через дослі-
дження реакції анізотропних пружних властивостей їх мінералів (в уламках і
цементі) на зміну зовнішніх умов – для досягнення стану рівноваги. За умов
деформації вугленосної товщі загалом, в певних Р-Т умовах, виникають лока-
льні ділянки підвищених або понижених температур і тисків.
Пластичні деформації кварцу пісковиків на певних етапах їх розвитку
здійснювались внаслідок різних, необов’язково послідовних процесів – пруж-
ної деформації, розчинення нестійких і регенерації стійких індивідів, пласти-
чної деформації, а також рекристалізації. У всякому окремому процесі зміна
структурних ознак функціональна.
Выпуск № 82
Рис.3 - Деформація типу спалаху „полум’я” між зернами кварцу
(фрагмент шл.776с, діл-ка Орджонікідзевська – Глибока,
Донецько-Макіївський р-н)
Рис. 4 - Деформація типу „спалаху полум’я”, світа С2
5
, АК1, свердловина Щ 1027, гл.1985,2
м (Донецько-Макіївський р-н)
"Геотехническая механика"
Рис. 5 - Загальний вигляд пісковика над пластом k5 світи С2
5
, МК5 (шл. 2495, діл-ка Горлів-
ська–Глибока Центрального р-ну)
Рис. 6 - Комбінація 2-х систем площин деформації в зернах кварцу, С2
5
, МК5 (фрагмент
шл. 2488, діл-ка Горлівська–Глибока Центрального р-ну)
Выпуск № 82
ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ
1.Вернадский В.И. Явления скольжения кристаллического вещества // Издание Московского универси-
тета. – 1897. 182с.
2.Böhm August Über die Gesteine des Wechsels. – Tschermaks mineralogische und petrographiesche Mittei-
lungen – Wien. 1883. – N. 5 (204). – S. 127-214
3.Забігайло В. Ю., Баранов В. А. Пластичні деформації кварцу пісковиків Донбасу // Геологія і геохімія
горючих копалин – 1995. №1-2(90-91).С.33-45
4.Баранов В.А. Структурные и минералогические особенности углевмещающих пород Донбасса // При-
дніпровський науковий вісник. Геологія і географія – 1998. №118(185). С.39-48.
5.Минералогическая энциклопедия // – Л.: Недра. 1986. – С.254-255.
6.Делицин И.С. Структурообразование кварцевых пород // М.: – Наука 1985. 189с.
7.Симанович И.М. Кварц песчаных пород // М.: – Наука. 1978. – 154с.
8.Маметова Л.Ф. Чинники фізичного стану гірничого масиву, визначені на мікрорівні. // Геотехническая
механіка. 2006. – Вип..67. – С.168-174
9.Бучинська І.В. Катагенетичні зміни глинистих порід вугленосних товщ Донецького і Львівсько-
Волинського басейнів у зоні глибинного катагенезу // Геологія і геохімія горючих копалин – Львів, 1999. -
№1(106). - С.50-53.
10.Симанович И.М. Постседиментационный литогенез терригенных комплексов в складчатых областях;
структуры пород и кливаж // Литология и полезные ископаемые, 2007. – № 1. М. – С.84-92.
11.Соболев В.С. Введение в минералогию силикатов //Львов: ЛГУ 1949. – С.325с
12.Юрель Г.Н., Ставрогин А.Н., Иванова Н.И. Микропреобразования песчаников различных литогене-
тических типов при высоких поровых давлениях // Литология и полезные ископаемые – М.: 1986. № 6. –
С.100-112
13..Мицюк Б.М., Горогоцкая Л.И. Физико-химические превращения кремнезема в условиях метаморфи-
зма // К.: Наукова думка 1980. – С.180-182
14.Лукинов В.В., Пимоненко Л.И. Тектоника метаноугольных месторождений Донбасса // К.: Наукова
думка 2008. – 352 с.
Рекомендовано до публікації д.геол.н. В.А. Барановим 14.08.09
|