Основные закономерности формирования и размещения угольных бассейнов Центральной Сибири тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 04.00.16, доктор геолого-минералогических наук в форме науч. докл. Быкадоров, Владимир Стефанович

• Быкадоров, Владимир Стефанович
• доктор геолого-минералогических наук в форме науч. докл.
• 1998

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Основные закономерности формирования и размещения угольных бассейнов Центральной Сибири»

Актуальность проблемы. Выявление закономерностей формирования и размещения углей различного качества с оценкой их ресурсного потенциала на региональном и локальном уровнях и направлений использования в народном хозяйстве, с целью правильной ориентации поисково-разведочных работ, была и остается одной из важнейших задач геологов-углеразведчиков, ученых и хфоизводственников.

Особую актуальность решение этих задач приобретает для Центральной Сибири, где сосредоточены огромные ресурсы углей (67% от общероссийских) различной степени метаморфизма и химико-технологических свойств, где идет широкая их добыча (60%)и развитие крупнейших комплексов таких как Кан-ско-Ачинский и Кузнецкий. Центральная Сибирь - главная настоящая и будущая минерально-сырьевая база угольной промышленности России.

Прогноз и оценка ресурсного потенциала углей с дифференциацией их по различным направлениям использования является важной научной проблемой, связанной с изучением условий образования углей в процессе становления и развития региональных геологических структур, выяснения закономерностей формирования разноранговых угольных объектов и размещения их в современном структурно-тектоническом плане.

В угольной геологии наиболее изучены, а в литературе наиболее освещены вопросы условий накопления и первоначального преобразования органического вещества угольных пластов. По существующим представлениям они, наряду с исходным растительным материалом, в основном определяют вещественно-петрографический состав углей и ряд показателей их качества. Вопросы дальнейшего преобразования (углефикации) органического вещества в связи с эволюцией геологических процессов в пределах региональных структур и угольных бассейнов, в каждом конкретном случае, наименее изучены. Решение этих вопросов требует рассмотрения истории геологического развития угленосных регионов, эволюции осадконажопления и условий концентрации и преобразования органического вещества.

Кроме того, необходим анализ геологических процессов формирования и преобразования палеоструктур угленосных площадей и их влияния на катагенез и метагенез вмещающих пород и вещество углей, на формирование разно-ранговых угленосных объектов и размещение углей различного качества в современной структуре угольных бассейнов и месторождений.

Цель исследования - научный анализ причинно-следственных факторов углеобразования и выяснение геолого-генетических закономерностей формирования и размещения угленосности и углей различного качества (метаморфизма) во времени и пространстве, осуществление прогнозной оценки ресурсного потенциала углей Центральной Сибири для научного обоснования направлений геологоразведочных работ в регионе.

Основные задачи исследований по достижению поставленной цели сводились к следующему:

- выявление геолого-тектонических особенностей строения и развития региона;

- формационный анализ и стратиграфическая корреляция угленосных отложений бассейнов различных генетических типов;

- анализ эволюции углеобразования и установление основных закономерностей размещения угленосности и углей различной степени метаморфизма в современных структурах земной коры;

- установление основных геоэнергетических факторов преобразования органического вещества углей в процессе метаморфизма;

- геолого-промышленный анализ состояния, прогноз и оценка ресурсного потенциала углей региона, обоснование направлений поисково-разведочных работ.

Основные защищаемые положения:

1. Установленные пространственно-временные закономерности угленосности на территории Центральной Сибири определяются и контролируются особенностями геодинамики структурных элементов региона.

2. Преобразование органического вещества и закономерности распределения углей различной степени метаморфизма определяются масштабом и интенсивностью проявления геоэнергетических факторов в различных геоструктурных зонах.

3. Ресурсный потенциал углей Центральной Сибири определяется установленными пространственно-временными закономерностями размещения угленосности и ее оценкой на основе научно обоснованных геолого-методических критериев.

Научная новизна работы. Впервые для Центральной Сибири с единых научно-методических позиций осуществлен анализ геолого-генетических факторов, обусловивших закономерности углеобразования на этой территории и их эволюцию во времени и пространстве.

Впервые для Центральной Сибири осуществлен сравнительный геолого-генетический анализ формирования и размещения разнотипных угольных бассейнов. Произведена реконструкция условий осадко- и торфонакопления в основные этапы истории ее геологического развития от девона до неогена.

На основе произведенных палеореконструций осуществлен прогноз угленосности региональных структур Центральной Сибири.

Раскрывается и обосновывается геоэнергетическая концепция метаморфизма углей как единого термодинамического эволюционного процесса изменения стационарного неравновесного состояния тел угленосных формаций при переходе из одного энергетического состояния в другое.

Впервые в комплекс основных факторов метаморфизма углей наряду с глубиной погружения включено влияние тектонически активных структур. Степень метаморфизма углей тем выше, чем ближе к глубинным разломам и мобильным структурам расположены угольные бассейны или отдельные их зоны. Именно этим обусловлено нарушение первичной зональности регионального метаморфизма углей и возможное образование так называемой вторичной наложенной зональности.

Прогнозная оценка ресурсного потенциала углей региона осуществлена на базе установленных закономерностей распределения угленосности с единых методологических позиций и критериев.

Практическое значение выполненных исследований определяется:

- установлением закономерностей формирования и размещения угольных бассейнов и месторождений в региональных структурах Центральной Сибири;

- разработкой геоэнергетической концепции метаморфизма углей и принципов моделирования зональности метаморфизма;

- научно-обоснованной оценкой промышленной угленосности и перспектив угленосности слабо изученных районов Центральной Сибири;

- внедрением в практику работ научно-методических основ прогноза угленосности и методики системного многофакторного анализа и геолого-промышленной оценки при подсчете прогнозных ресурсов углей;

- внедрением в практику геологоразведочных, проектных и эксплуатационных работ комплекта геолого-промышленных и прогнозных карт угольных бассейнов региона;

- рекомендациями по направлению геологоразведочных работ для дальнейшего изучения угленосности конкретных районов и площадей.

Реализация результатов исследований осуществлена путем:

- публикации их в печати, изложения в отчетах о научно-исследовательских и геологоразведочных работах, ознакомления с ними широкой геологической общественности, использования при производстве геологоразведочных работ;

- представления в производственные организации и центральные отраслевые органы рекомендаций к планам геологоразведочных работ на уголь;

- включения выводов и рекомендаций по результатам проводимых исследований в комплексные многолетние целевые программы развития минерально-сырьевой базы угольной промышленности (отраслевые программы изучения, воспроизводства и освоения угольных ресурсов);

- включения выводов и рекомендаций в решения Экспертных советов министерств по рассмотрению перспектив угленосности и выбору первоочередных объектов для постановки геологоразведочных работ на уголь, Всесоюзных угольных совещаний по проблемам угольной геологии, минерально-сырьевой базы, прогнозирования, поисков и разведки месторождений твердых горючих ископаемых;

- использования при разведке месторождений Канско-Ачинского, Минусинского, Тунгусского, Улугхемского и Иркутского бассейнов.

Публикации и апробация работ. Результаты многолетних исследований угленосности Центральной Сибири опубликованы автором в более чем 60 работах, в том числе в 5 монографиях. Основные выводы и положения опубликованных работ составили содержание представляемой диссертации, написанной в виде научного доклада.

Теоретические положения, выводы и практические результаты выполненных исследований многократно докладывались и обсуждались на VII - IX Всесоюзных геологических угольных совещаниях (1981, 1986, 1991 гг.), на XXVII (г. Москва, 1984), ХХУШ (г. Вашингтон, 1989), XXX (г. Пекин, 1996) сессиях Международного геологического конгресса, на региональных геологических угольных конференциях и совещаниях (г. Шахты, 1975; г. Киев, 1976; г. Минск, 1980; г. Красноярск, 1981; г. Новокузнецк, 1983; г. Ростов н/Д, 1995), совещаниях Отдела твердых горючих ископаемых Мингео СССР по рассмотрению перспективных и ежегодных планов геологоразведочных работ на уголь, на выездных сессиях Секции твердых горючих ископаемых НТС Мингео СССР, ГКЗ СССР и др.

Исходный фактический материал методика исследований. Исходными материалами для научного обобщения явились результаты производственных, тематических и научно-исследовательских работ, выполненных автором в производственных организациях ПГО "Красноярскгеология" Министерства геологии и охраны недр СССР (1953-1965г.г.) и Главгеологии Минуглепрома СССР (1966-1980г.г.), в научно-исследовательских институтах ВНИГРИуголь Мингео СССР и МПР России (1980-1982, 1986-1997гг.) и ВНИИКТЭП при Госплане СССР (1983-1985г.г.).

Кроме того, использовались фондовые и опубликованные материалы других авторов, занимавшихся разведкой угольных бассейнов и месторождений региона, изучением их геологии и угленосности, качества и метаморфизма углей.

В основу выполнения настоящего обобщающего научного исследования положен историко-геологический метод анализа геодинамического развития региона и обусловленной им эволюции углеобразования на обширной территории Центральной Сибири от среднего девона до неогена включительно, а также метод комплексного формационного анализа, предусматривающий изучение вещественного состава, структуры, формы и размеров угленосных формаций, определяющих характер и масштабы их угленосности.

Методика исследований базировалась на статистическом, функциональном, формационном и системном анализе, геологическом моделировании, научном обобщении, прогнозировании, на проверке разработанных положений и методик в производственных условиях.

Личный вклад автора:

1. Проведение в качестве ответственного исполнителя и руководителя поисковых и разведочных работ в Улупсемском, Тунгусском, Канско-Ачинском, Минусинском и Иркутском бассейнах;

2. Научно-методическое руководство и личное участие в выполнении многочисленных тематических работ по анализу состояния и перспектив развития минерально-сырьевой базы угольной промышленности, разработке и совершенствованию методов прогноза угленосности и горно-геологических условий разработки месторождений, составлении сводных карт прогноза угленосности и ресурсов углей, атласов и альбомов геолого-промышленных карт бассейнов и регионов. Многие работы автора были связаны с проблемами топливноэнергетических комплексов Сибири, с геолого-экономической оценкой ресурсов углей и разработкой рекомендаций к планам геологоразведочных работ.

3. Научное руководство и личное участие в выполнении исследований по ряду целевых научно-технических программ, связанных с выявлением условий формирования и закономерностей размещения месторождений твердых горючих ископаемых Центральной Сибири, анализом, оценкой и воспроизводством минерально-сырьевой базы твердых горючих ископаемых, разработкой научных и методологических основ прогнозирования угленосности, научного обеспечения поисков и разведки угольных месторождений.

При подготовке диссертации использованы научные труды: И.И. Аммосова, В.М. Бошмазова, В.И. Будникова, В.Н. Волкова, B.C. Вышемирского, И.И. Горского, А.Б. Гуревича, А.И. Егорова, Ю.А. Жемчужникова, И.Н. Звонарева, Г.А. Иванова, Н.В. Иванова, Г.Ф. Крашенинникова, В.В. Кирюкова, В.Р. Клера, А.К. Матвеева, К.В. Миронова, Н.С. Малича, И.И. Молчанова, Н.И. Погребнова, A.A. Семерикова, Т.Н. Спижарского, B.C. Суркова, П.П. Тимофеева, A.B. Тыж-нова, В.М. Цейслера и др.

Автор глубоко благодарен коллегам-ученым и специалистам за эффективное научное сотрудничество, публикации по тем или иным вопросам, затронутым в диссертации: К.В. Гаврилину, М.В. Голицыну, В.П. Данилову, И.В. Еремину, Б.И. Журбицкому, В.К. Кабалову, Л.В. Лабунскому, М.И. Логвинову, Ю.Р. Ма-зору, Н.М. Максимову, Л.А. Марфутову, А.Я. Медведеву, И.А. Очеретенко, H.H. Погребнову, А.Н. Пономареву, А.Г. Портнову, Б.В. Смирнову, A.A. Тимофееву, O.E. Файдову, В.Ф. Череповскому, Ю.Я. Черненко, А.З. Юзвицкому,

Выполнение работы стало возможным благодаря разностороннему научно-производственному сотрудничеству с геологами-угольщиками учеными и производственниками в процессе проведения поисково-разведочных и тематических работ в угольных бассейнах Центральной Сибири: Т.Д. Антоновой, Л.А. Богдановой, В.И. Быкадоровой, A.M. Гурковой, В.В. Косаревым, Н.П. Лебедевой, Г.В. Левачевым, Л.А. Лосевым, Г.М. Лущихиным, Г.Ф. Макаренко, А.И. Марусом, В.М. Никольским, Б.Ф. Нифонтовым, Э.М. Пахом, Г.Г. Поздняковым, Г.П. Радченко, Н.И. Рубановым, Н.Ф. Рябоконем, В.Ф. Твердохлебо-вым, Е.В. Терентьевым, A.A. Томиловым, Н.В. Фудченко, М.Л. Шерманом, Й.К. Яковлевым и др.

Всем перечисленным и многим другим специалистам автор выражает свою глубокую признательность.

1. ЭВОЛЮЦИЯ УГЛЕОБРАЗОВАНИЯ В ПРОЦЕССЕ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО

РАЗВИТИЯ РЕГИОНАЛЬНЫХ СТРУКТУР ЦЕНТРАЛЬНОЙ СИБИРИ

1.1. Особенности геологического строения и угленосные формации региона

Рассматриваемый регион представляет собой неоднородную в геотектоническом отношении обширную территорию. Он включает структуры западной части древней Сибирской платформы и восточной окраины Западно-Сибирской эпипалеозойской плиты, складчатые сооружения Алтае-Саянской системы и Таймыра.

Сибирская платформа. Структурный план доугленосного основания Сибирской платформы сформировался в результате девонской тектономагмати-ческой активизации глобального масштаба, вызвавшей резкое поднятие территории, оживление древних и образование новых глубинных разломов, создание блоковой структуры фундамента. Дробление поднятий вызвало образование наложенных впадин - Канско-Тасеевской, Рыбинской, Средне-Ангарской, а к востоку от зоны краевых поднятий - Притурухаяско-Енисейского прогиба с Норильской и Курейской впадинами на севере, Бирю-синской впадиной на юге. Вся территория Сибирской платформы к востоку от Притуруханско-Енисейского прогиба представляла собой в среднем палеозое область сводового развития, на востоке которого сформировалась наложенная Вшпойская впадина. В отрицательных структурах и краевых зонах платформы в течение девонского времени накапливались континентальные, лагунно-мор-ские и прибрежно-морские отложения, местами с вулканогенными образованиями (Рыбинская впадина, Вшпойская синеклиза) (М.Л. Лурье, 1966). Этот структурный план сохранялся и в верхнем палеозое.

Современные контуры Сибирской платформы оформились на мезозойском этапе тектоно-магматической активизации. Главной отрицательной структурой платформы стала Тунгусская синеклиза. Это наложенная впадина, образование которой связано с проявлением в конце. перми и начале триаса интенсивного магматизма и проседания территории древнего Центрально-Тунгусского свода, сохранявшего тенденцию к поднятию в течение всего позднего палеозоя.

Структурами второго порядка в Тунгусской синеклизе являются впадины, где мощность туфолавовой толщи достигает 2-3 км: Сыверминская - на севере, Нижнетунгусская - на северо-западе, Центрально-Тунгусская - в центре, Средне-Ангарская - на юго-востоке. На юге Катангское погребенное поднятие отделяет Тунгусскую синеклизу от Ангаро-Тасеевской. Мархинское поднятие на востоке разделяет Тунгусскую и Вилюйскую синеклизы. На крайнем северо-западе платформы выделяются Норияьско-Хараелахский прогиб и Хантай-ско-Рыбинское поднятие.

Важнейшими элементами структуры Сибирской платформы являются глубинные разломы мантийного и корового происхождения и длительного развития. К глубинным мантийным разломам относятся Приенисейский - на западе, Главный Саянский - на юго-западе, Лено-Вилюйский на юго-востоке и

Приверхоянский - на востоке, отделяющие Сибирскую платформу от Западно-Сибирской плиты, Алтае-Саянской, Байкало-Патомской и Верхояно-Ко-лымской складчатых областей.

К сквозным коровым разломам относятся разломы, ограничивающие на севере Енисей-Хатангский, а на востоке Предверхоянский прогибы. Ко-ровые разломы прерывистого развития обусловили образование наложенных отрицательных структур в теле Сибирской платформы.

С основными структурными элементами западной, южной и северной частей Сибирской платформы связаны крупные угольные бассейны Центральной Сибири. Тунгусский бассейн в основной части приурочен к Тунгусской и Анга-ро-Тасеевской синеклизам, которые, как отмечено выше, в свою очередь подразделяются на более мелкие структуры. Иркутский бассейн связан с Приса-янским предгорным прогибом, расположенным на месте сопряжения Байкальской складчатой системы с Сибирской платформой. На юге Сибирской платформы, в области сопряжения основных геолого-тектонических элементов Восточной Сибири (Енисейского кряжа, Восточного Саяна и Кузнецкого Алатау), расположен Канско-Ачинский угольный бассейн.

Адтае-Саянская складчатая область. Это сложная горная система, входящая в состав Урало-Монгольского складчатого пояса, сложенная докембрий-скими, нижне- и среднелалеозойскими образованиями, в депрессиях развиты верхнепалеозойские и мезо-кайнозойские отложения.

По возрасту складчатых комплексов область неоднородна. Наиболее древней структурой является Восточный Саян (Протеросаян), представленный байкалидами. Большая же часть Алтае-Саянской области представлена кале-донидами, в меньшей степени - герцинидами.

С главнейшими депрессионными структурами связаны крупные угольные бассейны - Кузнецкий, Горловский, Минусинский, Улугхемский и Иркутский.

Таймырская складчатая область. Таймырская складчатая система, с которой связан Таймырский угольный бассейн, отделяется от Тунгусской синеклизы Сибирской платформы наложенным Лено-Енисейским мезокайнозойским прогибом.

Разрез отложений кембрия, ордовика, силура и нижнего карбона (турне-визе) на Таймыре представлен маломощными глинистыми и карбонатными толщами, сходными с одновозрастными образованиями Сибирской платформы (Муратов, 1972). По Ю.Е. Погребицкому (1971) платформенные условия осад-конакопления существовали на Таймыре как части и области перикратонного опускания на севере Сибирской палеоплатформы в течение нижнего и среднего палеозоя. Изменения в условиях осадконакопления здесь полностью совпадали во времени с тектоно-палеогеографическими преобразованиями на Сибирской платформе.

Таким образом к главным особенностям геологического строения территории Центральной Сибири относятся:

- гетерогенность доугленосного основания, в состав которого входят структуры древней Сибирской платформы, байкалид, ранних и поздних каледонид и герцинид;

- незавершенность замыкания каледонских структур и сосуществование в палеозое древних антиклинориев и унаследованных синклинорных зон, выполненных молассой;

- преобразованноеть структурного плана различных по возрасту складчатости региональных структур Алтае-Саянской области крупнейшей по интенсивности и масштабам девонской тектоно-магматической активизацией;

- унаследованность позднепалеозойских угольных бассейнов от девонского структурного плана;

-сосуществование в позднем палеозое региональных консолидированных структур и активных геосинклиналей;

- ограничение региональных структурных элементов глубинными разломами мантийного и корового происхождения и длительного развития;

- преобразованноеть структурного плана и формаций платформенного чехла Сибирской платформы позднепермско-триасовой тектоно-магматической активизацией (22,46).

Угленосные формации. При прогнозировании на твердые полезные ископаемые, и в частности на уголь, первостепенное значение приобретает определение формационной принадлежности угленосных толщ, поскольку с каждым типом формаций связаны определенные количественные параметры угленосности и качества углей, а также установление пространственных закономерностей размещения угленосных формаций, включая стадийность их формирования и зональность строения.

Современная изученность угленосных отложений позволяет считать угленосными формациями геологические тела, которые представляют собой, по определению П.П. Тимофеева, крупный циклически построенный комплекс преимущественно континентальных фаций, значительно обогащенных растительной органикой в концентрированной и рассеянной форме, приуроченных к определенной палеотектонической структуре (или ее части) и соответствующей определенному этапу развития региона, в пределах которого находится седиментационный бассейн. Это определение предусматривает принципиально новый подход к типизации угленосных формаций и подчеркивает возможность формирования полиформационных угольных бассейнов как промышленных объектов.

Главнейшие параметры угленосных формаций (структурная форма и площадь распространения, вещественный состав, строение, число и мощность угольных пластов) зависят от этапа развития земной коры, положения угленосных структур но отношению к мобильным и стабильным тектоническим элементам и от обусловленного этими факторами тектонического режима (38).

Разнообразие угленосных формаций рассматриваемого региона по их параметрам и по характеру угленосности обусловлено, прежде всего, галеотекто-ническими факторами. К ним относятся:

- положение площади осадконакогшения в пространстве по отношению к мобильным в тектоническом отношении и пассивным структурам;

- время формирования угленосных формаций в истории развития и взаимодействия активных и пассивных в тектоническом отношении структур (геосинклиналей, складчатых областей и консолидированных структур, активизированных жестких структур и не затронутых активизацией геоблоков и т.д.).

Эти два фактора, с нашей точки зрения, обуславливают:

- структурную форму седиментационного бассейна и его палеоструктур-ный план;

- геотектонический режим осадконакопления (по частоте и периоду проявления тектонических движений различной степени активизации).

В соответствии с геотектоническими этапами развития земной коры на территории Центральной Сибири выделяются среднепалеозойская (девон), позднепалеозойская (карбон-пермь), мезозойские (триасовая, юрская и меловая) и кайнозойская (олигоцен-миоценовая) угленосные формации, образующие вертикальные (в разрезе) и латеральные (в пространстве) форма-ционные ряды.

В зависимости от этапов развития рег иональных структурных элементов и обусловленного ими тектонического режима, а также положения в региональных структурах земной коры, нами выделено 4 угленосных формацион-ных комплекса (парагеосинклияальный, параплатформенный, орогенно-рифтогенный и платформенный плитный), включающие 11 типов угленосных формаций по принадлежности к типам палеоструктур. (25,31,38)

1.2. У преобразование в истории геологического развития региональных структур

Современное геологическое строение Центральной Сибири отражает длительность и сложность развития этой обширной территории и ее отдельных частей, по-разному проявивших свою активность в различные геологические эпохи. В зависимости от характера и интенсивности геодинамических проявлений здесь возникали различные палеогеографические условия и обстановки осадко- и торфонакопления.

Особенности геотектонического развития нашли отражение в определенной цикличности формирования осадочных комплексов. При этом каждый геотектонический этап развития консолидированных континентальных структур завершался формированием угленосных формаций, отражающих собой стадию наибольшей стабильности тектонических движений и максимальной пенепленизации расчлененного вначале рельефа местности.

Изменения геотектонического режима осадконакопления носили синхронный и региональный характер практически на всей территории Центральной Сибири. В связи с этим, несмотря на различие в литологическом составе и мощностях осадочных циклов, возможно достаточно достоверное сопоставление верхнепалеозойских угленосных формаций Кузнецкого, Горлов-ского, Минусинского, Тувинского, Тунгусского и Таймырского бассейнов, мезозойских и кайнозойских уровней угленосности и осуществление палеоре-конструкций условий торфонакопления на территории Центральной Сибири (4,10,13,14,15,32,35).

Девон. Девонский период явился главнейшим рубежом в развитии земной коры не только Центральной Сибири, но и планеты в целом. Это одна из величайших эпох существования теократического режима и проявления глобальной тектоно-магматической активизации, время появления первой наземной растительности и формирования в земной коре первых угольных пластов, в том числе в южной части Центральной Сибири.

К началу девонского времени в основном сложились основные структурно-тектонические элементы Алтае-Саянской складчатой области и западной части Сибирской платформы.

На обширной части Сибирской платформы в раннем девоне происходило накопление лагунных и континентальных отложений. Перерыв и резкая смена палегеографических условий были связаны с относительно резкими поднятиями обширных площадей. Как отмечает А.И. Егоров в этот период, по-видимому, произошло некоторое изменение во взаиморасположении литосфер-ных плит. В частности Сибирская плита сместилась по Енисейской системе разломов.

Вторая половина среднего девона и поздний девон большей частью практически были свободны от вулканических излияний, а преимущественно осадочные толщи начинают накапливаться еще раньше - почти с начала среднего девона, в основном в межгорных прогибах и впадинах. Характерным примером является Минусинская в Алтае-Саянской складчатой области.

Растительный покров в среднедевонское время существовал лишь на окраинах материков. Экогенетическая экспансия растительного покрова до конца девонского периода развивалась сравнительно медленно и осуществлялась вглубь аридных зон вдоль увлажненных побережий, а "парниковый эффект", связанный с большой концентрацией в воздухе углекислого газа и повышением его температуры, содействовал проникновению их в более высокие широты умеренного влажного пояса и даже формировал там небольшие залежи гумусо-сапропелевых углей. Небогатые залежи девонских углей оборазованы остатками растений двух формаций: в меньшей степени псилофитовой, ее позднейшей, среднедевонской генерацией, и в большей - археоптерисовой (А.И.Егоров, 1992).

В заметном количестве накопление липтобиолитовых, сапропелевых и са-пропелево-гумусовых углей началось в конце эйфельского века среднего девона, когда растительный покров завоевал площади материков, несколько удаленные от береговой линии, т.е. лежавших вне постоянного влияния морских вод. Именно в таких, или приближенных к ним, фациальных условиях формировались сохранившиеся месторождения и углепроявления Центрально-Сибирского региона: в Барзасском районе Кузбасса, Убрусское месторождение в Минусинском бассейне и углепроявления в районе г. Красноярска (5,10).

Исходя из особенностей девонской углесланценосной формации, можно сделать вывод, что время ее формирования представляет собой переходный этап от эпохи глобального ордовикско-силурийского сланцеобразовавия к эпохам широкомасштабного углеобразования. Этому способствовали геотектонические и палеогеграфические условия и климат девонского времени, существенно отличавшиеся от условий всех предыдущих эпох.

Едва начавшийся процесс торфонакопления в девоне прекратился в конце периода в связи с интенсивным прогибанием бассейнов осадконакопления и не проявлялся на протяжении всего турнейского и первой половины визейского веков - времени одной из великих трансгрессий в истории Земли.

Карбон. Центральная Сибирь в карбоне входила в состав Сибирско-Мон-гольского континента, окруженного со всех сторон морскими бассейнами. Моря распространялись на окраины континента, представлявшие собой зоны пе-рикратонных опусканий. Континент в целом представляя собой область сводового развития с сухим и еще жарким в начале карбона климатом. И все же начавшееся в конце девона смягчение климата в карбоне получило свое максимальное развитие и вызвало широкое расселение наземной растительности вглубь континента. Смягчение климата до гумидного, увеличение относительного содержания в атмосфере кислорода в связи с развитием реакции фотосинтеза обусловили интенсивное химическое выветривание на континентальных пространствах. Произошла смена преимущественно карбонатного осадконакопления на накопление тонкообломочных и глинистых осадков.

Вторая половина визейского века была переломной в истории развития Центральной Сибири. Повсеместно проявились тектонические движения положительного знака, что вызвало регрессию моря с континентальных окраин. В связи с высокой глинистостью их ложа, а также пенепленизированным характером рельефа происходило интенсивное заболачивание пркбрежно-бассейно-вых пространств и в конце раннего карбона началась более интенсивная концентрация растительного материала. С этого времени в процессе осадконакопления постоянно участвуют дельтовые, аллювиальные, пойменные, озерные и озерно-болотные осадки, формирующие угленосные комплексы пород. Произошло повсеместное расселение наземной растительности и на территории Центральной Сибири сформировалась Тунгусская палеозойская на-леофлористическая провинция, в контурах которой выделяется современная одноименная угленосная провинция (38).

По палеотекгоническим условиям торфонакопление в карбоне было приурочено к внутригеосинклинальным поднятиям (Ордынский район), континентальным окраинам (перикратонные опускания Сибирской платформы) и внутриконтинентальным зонам (Минусинский, Тувинский бассейны и месторождения Юго-Восточного Алтая).

Иные условия карбонового осадко-и торфонакопления существовали в при-геосинклинальных Горловском и Кузнецком прогибах. Инверсия в соседних геосинклиналях обусловила регрессию моря и образование в указанных прогибах остаточных морских, а затем полузамкнутых (заливы и лагуны) и замкнутых солоноватоводных и опресненных водоемов.

Континентальное осадконакопление в Горловском прогибе носило прерывистый характер, а отложения карбона в целом представлены преимущественно тонкообломочными и хорошо отсортированными разностями пород. В Кузнецком прогибе, глубоко вдающемся в континент, торфонакопление началось раньше, в конце раннего карбона.

Торфонакопление в среднем и позднем карбоне тяготело в основном к восточной половине Кузнецкого прогиба и получило максимальное развитие в его северо-восточной части. В направлении к центральной части прогиба интенсивность его резко снижается, а западная его половина была в целом неблагоприятной для торфонакопления.

В пределах перикратонных опусканий Сибирской платформы в карбоне продолжалась трансгрессия моря, лишь на короткий период покидавшего восточные окраины. Во внутрикошинентальных прогибах и впадинах карбоновое осадко- и торфонакопление резко отличалось контияентальностью и малой мощностью осадков, а также прерывистым характером их распространения. Заметного развития во внутриконтинентальных бассейнах торфонакопление достигло в средне-позднекаменноуголыюе время.

Большая часть территории Сибирской платформы в средне-позднекаменно-угольное время представляла собой приподнятую сушу и область сноса для унаследованных от предыдущих этапов погруженных зон, окаймлявших ее со всех сторон. На севере и востоке продолжали свое развитие зоны перикратон-ного опускания с мелководно-морскими и шельфовьми условиями осадконако-пления. На месте современной Тунгусской синеклизы существовало Центрально-Тунгусское поднятие сводового развития, являвшееся наряду с Ана-баро-Оленекской антеклизой и Ботуобинско-Мархинским валом областью сноса для остаточных внутриконтинентальных водоемов.

Наиболее благоприятным для торфонакопления в среднем-верхнем карбоне являлся Присаяно-Енисейский прогиб, в котором наибольшей угленосностью характеризуются Ниженетунгусская, Ангаро-Тасеевская и Среднеангарская впадины.

Таким образом, карбон на территории Центральной Сибири являлся переходным этапом от начального (девонского) к широкомасштабному пермскому углеобразованию.

Пермь. Для фанерозойской истории Центральной Сибири пермь являлась неповторимой во времени эпохой наиболее масштабной концентрации в земной коре органики как по частоте и длительности (количеству угольных пластов, их мощности), так и по площади ее проявления.

Характер торфонакопления в различных структурных зонах был различным в зависимости от степени их подвижности. Активизация и стабилизация тектонических движений носила пульсационный характер, что обусловило цикличность осадконакопления и наличие множества угольных пластов в разрезе пермских отложений, их мощность.

Широкомасштабное углеобразование на территории Алтае-Саянской складчатой области в пермский период связаны с Кузнецким прогибом и Минусинской впадиной. Кузнецкий прогиб в перми являлся крупнейшей контрастно выраженной отрицательной структурой, одноранговой по размерам с окружающими его приподнятыми блоками каледонид. Его жесткое основание и доугленосное осадочное выполнение большой мощности служили как бы амортизатором для тектоно-магматических процессов, активно проявившихся в перми на территории Алтае-Саянской области. Прогиб сохранял тенденцию однонаправленного относительного прогибания. Этим можно объяснить отсутствие сколько-нибудь значительных внутриформационных перерывов и сохранение в полном объеме разреза угленосной формации бассейна.

Относительная тектоническая пассивность прогиба и высокая активность граничных структур бассейна сыграли существенную положительную роль в процессе торфонакопления, в многократности его проявления, в формировании благоприятных фациальных обстановок для длительной концентрации органики на значительных площадях, в процессе захоронения и сохранения угольных пластов. Все изменения геотектонического режима в процессе взаимодействия Кузнецкого прогиба и окружающих его поднятий запечатлены в мощностях и цикличности угленосных отложений.

Прогрессирующее орогенное развитие Алтае-Саянской области во второй половине татарского века вывело Кузнецкий бассейн из процесса торфообразо-вания, а на его северную окраину начинается надвигание структур Колывань-Т омской складчатой системы, достигшее максимума уже в триасе.

Отмеченные особенности эволюции пермского утлеобразования в Кузнецком прогибе наблюдаются также и в соседней Минусинской впадине, хотя осад-конакопление в последней в большей степени регулировалось общими тенденциями развития континента в целом. Несмотря на это и различие мощностей одновозрастных угленосных отложений Кузнецкого и Минусинского бассейнов, осадконакопление в них по режиму колебательных движений и тор-фонакоплению было весьма сходным.

Пермское осадконакопление в Тунгусской синеклизе носило исключительно континентальный характер. В структурном и геоморфологическом плане оно унаследовало условия карбонового периода. На территории высокоприподнятой области сводового развития торфонакопление было приурочено к отрицательным структурам - прогибам и впадинам, в пределах которых накапливались бассейновые, дельтовые, аллювиальные, пойменные и озерно-болотные осадки, чередуясь во времени в соответствии с режимом колебательных движений. Главнейшими зонами торфонакопления были Присаяно-Енисейский прогиб на западе Тунгусской синеклизы, Ангаро-Тасеевская и Средне-Ангарская впадины на юге, а также склоны Центрально-Тунгусского свода.

Позднепермское торфонакопление началось после перерыва в осадконако-плении и размыва более древних, в том числе нижнепермских, а местами и средае-верхнекаменноугольных угленосных отложений. Пизы верхней перми в связи с этим, как правило, угленосны. Областями сноса продолжали оставаться Енисейская зона краевых поднятий, Центрально-Тунгусский свод, Анабаро-Оленекская антеклиза и южная окраина Сибирской платформы, а в Норильском районе, кроме того, и южная часта Хантайско-Рыбинского вала.

Торфонакопление в верхней перми было приурочено к гем же структурно-фациальным зонам, что и в ранней перми, кроме Ангаро-Тасеевской впадины, где сохранившиеся верхнепермские отложения не содержат продуктивных горизонтов. Основные площади торфонакопления были несколько смещены в направлении к поднятиям. Максимум торфонакопления был приурочен к западной окраине Тунгусской синеклизы (Нижне-Тунгусская впадина, Ку-рейский и Норильский районы) и происходило в позднепеляткинское и дегалинское время (казанский век и начало татарского), затухая к концу поздней перми.

Торфонакогшение в Таймырском бассейне началось в артинском веке ранней перми в западной его части и постепенно мигрировало по мере регрессии моря в восточном направлении, где его признаки впервые проявились в кунгурском веке. Начало поздней перми ознаменовалось интересней моря, просуществовавшего на Восточном Таймыре в течение уфимского и казанского веков. В первой половине татарского века заканчивается формирование верхнепалеозойской угленосной формации Таймыра.

Одной из главнейших особенностей условий формирования и строения верхнепалеозойской угленосной формации Центральной Сибири явилось широкомасштабное проявление траппового магматизма практически на всей ее огромной территории, явившееся заключительным этапом герцинского тектоно-магматинского цикла.

Триас. Триасовый период является началом нового, мезозойско-кайно-зойского геотектонического мегацикла развития территории Центральной Сибири, в котором выделяются триасовый, юрский, меловой и олигоцеы-миоце-новые этапы и соответствующие им седиментационные макроциклы. Каждый этап начинался тектоно-магматической активизацией и заканчивался стабилизацией тектонических движений и формированием угленосных формаций. Этап тектоно-магматической активизации на территории Центральной Сибири начался еще в перми, когда активное сводовое развитие привело к дроблению земной коры и широкомасштабному проявлению магматизма по разломам мантийного происхождения. Выход к поверхности магматических расплавов основного состава и их застывание вызвали проседание земной поверхности и завершающее формирование Тунгусской синеклизы, в пределах которой накопились отложения туфолавовой тошци, имеющей мощность 2-3 км.

Аналогичные процессы в это время происходили и в соседнем регионе - Западной Сибири, где проявление триасового тектогенеза, магматизма и проседания территории привели к формированию Западно-Сибирской гемисинекли-зы. Трапповый магматизм осложнил структуру верхнепалеозойской угленосной формации в пределах Тунгусского и Таймырского бассейнов, явился причиной активного поступления из недр тепла, нарушил закономерности регионального метаморфизма органического вещества углей, придав характер очагового аномального его проявления.

Для триасового периода нехарактерно широкомасштабное торфонакопление, однако его развитие на отдельных площадях имело место на Таймыре, юго-востоке Западно-Сибирской плиты, на Сибирской платформе и в Кузбассе.

Юра. В эволюции углеобразования юрский период в мезозое являлся, так же как и пермь в палеозое, эпохой максимального торфонакопления. В геотектоническом отношении это было время стабилизации тектонических движений послетриасовой тектоно-магматической активизации в пределах Сибирской платформы и Западно-Сибирской плиты. С другой стороны, в пределах окаймляющих платформы с юга палеозойских складчатых областях, где триасовая активизация проявилась слабее, это был следующий этап тектоно-магматической активизации с формированием грабенообразных структур. Наиболее интенсивное ее проявление приурочено к Забайкалью, в меньшей степени - к Алтае-Саянской области. Именно взаимодействию активизированных структур и платформ обязаны своим происхождением такие крупнейшие юрские угольные бассейны Центральной Сибири как Канско-Ачинский, Иркутский, Улугхемскнй.

Грабенообразные прогибы Алтае-Саянской области, выполненные нижне-среднеюрской угленосной формацией, приурочены к крупнейшей Алтае-Куз-нецкой зоне разломов, простирающейся от Кузнецкого Алатау и Горной Шории в пределы Монгольского Алтая. Юрская угленосная формация развита в Кузнецком бассейне. Широким распространением она пользуется в пределах Западно-Сибирской шиты, в том числе в Приенисейской зоне. На Сибирской платформе она приурочена к крупнейшему мезозойскому Анга-ро-Ленскому прогибу, простирающемуся от Вилюйской сикеклизы до Алтае-Саянской области.

Юрская угленосная формация Южной Сибири детально изучена П.П. Тимофеевым. Проведенные здесь в последующие годы геологоразведочные работы подтвердили его представления об условиях формирования юрской угленосной формации.

Различная структурная позиция седименгационных бассейнов сказалась в неодинаковой продолжительности и интенсивности концентрации органики и вмещающих осадков на платформах и их складчатом обрамлении. В пределах последнего явно преобладало накопление местного обломочного материала при незначительном развитии торфонакопления. На платформах в составе угленосной формации преобладает мелко- и тонкообломочный материал, а угольные пласты большой мощности неоднократно повторяются в разрезе.

В Канско-Ачинском бассейне усиление интенсивности торфонакопления с соответствующим расширением занимаемых площадей отмечается от нижней юры к средней. Зона максимального торфонакопления в Улугхемской впадине мигрировала во времени с запада и юго-запада Тувинского прогиба в восточном и северо-восточном направлениях. Ширина торфообразующей зоны контролировалась палеотектоническими и палеогеографическими факторами. Распределение угольных пластов в угленосной формации Иркутского бассейна весьма неравномерно. Наибольшей угленосностью и развитием мощных угольных пластов характеризуется внутриплатформенное «рыло или Оки-но-Бельское поднятие, которое в период формирования угленосной формации имело замедленный темп погружения. В юрской угленосной формации Кузнецкого бассейна заключено от 6 до 18 невыдержанных пластов и прослоев угля сложного строения.

Мел. Меловой период являлся временем следующего геотектонического этапа развития Центральной Сибири. Он начался с позднеюрско-меловой тектоно-магматической активизации, наиболее интенсивно проявившейся в смежных районах Забайкалья. В пределах же Центральной Сибири многие районы испытали в мелу сводовое развитие и явились областями сноса терригенного материала для Вилюйской синклизы, Предверхоянского прогиба, Усть-Енисейской и Хатангской впадин, где формировалась меловая угленосная формация. Прибрежно-бассейновые, озерно-болотные и болотные ландшафты существовали по всей северной окраине Сибирской платформы.

Угленосная формация Усть-Енисейской впадины вскрыта скважинами на Малохетском валу, Яковлевском куполе и Сопочная Карга и содержит до 32 угольных пластов и пропластков мощностью до 4 м. Меловая угленосная формация на Северном Таймыре включает до 12 пластов и пропластков бурых углей мощностью до 5 м.

Олигоцен-миоцен. Конец палеогена ознаменовался новой тектонической активизацией, явившейся началом следующего (неотектонического) этапа развития Центральной Сибири. Контрастные тектонические движения конца олигоцена - начала миоцена сопровождались оживлением древних и образованием новых многочисленных разломов с формированием на юге Сибирской платформы грабен-синклиналей (Тункинская, Прибайкальская и др.), которые стали областями интенсивного торфонакопления. В Тункинской впадине буроугольные пласты и углистые породы встречены при бурении в разных интервалах до глубины 1400 м. Мощность отдельных пластов сильно изменяется и достигает 26 м. На Енисейском кряже в эрозионных впадинах сформировалась олигоцен-миоценовая угленосная формация (Бельско-Мотыгинское месторождение), включающая 8 пластов бурого угля мощностью до 7 м.

1.3. Пространственно-временные закономерности размещения угленосности и прогноз перспективных площадей

Анализ особенностей стратиграфического и структурно-тектонического размещения угленосности на территории Центральной Сибири с реконструкцией геодинамических обстановок углеобразования послужил генетической основой прогнозирования перспективных площадей.

В результате осуществленных реконструкций составлена хроно-страти-графическая модель углеобразования в пределах Центрально-Сибирского региона, определены основные уровни (этапы) и главнейшие эпохи углеобразования, выделены узлы наиболее интенсивного углеобразования и наиболее перспективные площади вероятного и возможного распределения угленосности.

Для характеристики геологических процессов формирования разноранго-вых угленосных объектов нами введено новое понятие в геологии ископаемых углей -углегенез (по аналогии с термином рудогенез) (44).

Углегенез - происхождение (генезис) угольных объектов охватывает весь процесс образования и преобразования месторождений от зарождения до современного состояния, определяемый совокупностью многих геолого-географических факторов от локально-региональных до планетарных. Он включает такие этапы как воспроизводство биомассы или торфообразование (генезис исходного материала), палеотектонические и палеогеографические условия ее концентрации или торфонакопления (генезис торфяников), геологические и физико-химические условия углеобразования - превращение торфа в уголь (генезис угля), геодинамические условия образования и преобразования угольных объектов - поясов и узлов, бассейнов и месторождений (генезис месторождений).

Уровни углегенеза. Процессы углегенеза на территории Центральной Сибири совершались с небольшими паузами на протяжении всего угленосного фа-нерозоя, отличаясь объемом, угаенасыщенностью формаций и интенсивностью процессов формирования. Анализ материалов по многочисленным угленосным объектам позволил установить ряд закономерных связей между ресурсами углей, объемом угленосных формаций и продолжительностью их накопления, отражающих противоречивый характер формирования основных параметров угленосности.

Анализ хроно-стратиграфической модели Центральной Сибири показывает сложную картину стратиграфического размещения параметров углегенеза на ее территории. Выделяются три главных уровня (этапа) углегенеза - палеозойский, мезозойский и кайнозойский. Каждый из названных уровней обладает сложной внутренней структурой.

Палеозойский уровень углегенеза выделяется в диапазоне отложений среднего девона - поздней перми. Абсолютный максимум концентрации ресурсов углей здесь находится в пермских отложениях - 2526274 млн.т. Этот уровень характеризуется резким падением объема угленосных формаций после первоначального "всплеска" в среднедевонских отложениях до почти полного исчезновения в нижнекарбоновых. После нижнекарбоновой паузы вновь отмечается рост объема угленосных формаций от 55446 кмЗ в средне-позднекарбоновых отложениях до 299444 кмЗ в пермских. Аналогично изменяется угленасыщенность формаций - от 1,871 млн.т/кмЗ в среднем девоне до 8,437 млн.т/кмЗ в перми. Особенно резкий скачок в 6,5 раз приурочен к рубежу средний-поздний карбон-пермь.

Мезозойский уровень углегенеза занимает интервал от начала юры до начала позднего мела и резко отделяется от позднепалеозойского уровня практически отсутствием угленосности в отложениях триасового возраста. По количеству общих ресурсов углей - 497935 млн.т этот уровень значительно уступает позднепалеозойскому уровню углегенеза, но превышает последний по угленасыщеиности формаций - 9,197 млн.т/кмЗ.

Для характеристики кайнозойского уровня углегенеза данных недостаточно; мы располагаем лишь сведениями об угленосности Прибайкальского угленосного района, Тункинской впадины и отдельных месторождений.

Хроно-стратиграфическая модель углегенеза показывает, что при практически растянутом в течение угленосного фанерозоя процессе углеобразования имеются эпохи "взрыва" продуктивности и периоды ее полного отсутствия. Эта картина неслучайна и обусловлена эволюцией эндо- и экзогенных глобальных геологических процессов.

Эпохи углеобразования. Внутри алеозойского уровня углегенеза выделяются девонская, каменноугольная и пермская, внутри мезозойского - юрская и меловая и внутри кайнозойского - палеоген-неогеновая эпохи углеобразования.

Девонская эпоха углеобразования характеризуется относительно малочисленными месторождениями (Барзасское) и углепроявлениями (Убрусское, Красноярское), имеющими крайне ограниченное промышленное значение.

В каменноугольную эпоху процессы углеобразования в регионе проявились в более широких масштабах. Наиболее крупные скопления углей этого возраста сосредоточены в Кузнецком, Минусинском и Тунгусском бассейнах. По результатам прогнозных оценок ресурсы карбоновых углей определяются в 79 млрд.т.

Значительно более продуктивной эпохой углеобразования в рассматриваемом регионе оказалась пермская (2526 млрд.т). С нею связана основная угленосность таких бассейнов как Кузнецкий, Тунгусский, Таймырский и значительная часть Минусинского.

Юрская эпоха углеобразования по продуктивности (498 млрд.т), является второй после пермской. С нею связана преимущественная угленосность таких бассейнов как Канско-Ачинский, Иркутский и Улугхемский, Енисейско-Ха-тангской впадины, Северного Таймыра и ряда других районов.

Меловая эпоха углеобразования связана с резким сокращением площадей торфонакопления, приуроченным в основном к северным областям региона. С нею связаны ресурсы Усть-Енисейского и Анабаро-Хатангского районов, Северного Таймыра и ряда других. По современным оценкам доля ресурсов углей этого возраста незначительна и составляет 6,2 млрд.т.

Палеоген-неогеновая эпоха углеобразования проявилась в регионе в крайне ограниченных масштабах. С нею связано ряд месторождений Прибайкалья и отдельные месторождения в депрессионных впадинах Енисейского кряжа. Общие ресурсы кайнозойских углей ограничены и оцениваются примерно в 3,4 млрд.т.

Узлы и бассейны углеобразования. Размещение угольных бассейнов и месторождений на территории Центральной Сибири, как и в целом на земном шаре, подчинено определенным закономерностям, обусловленным особенностями ее геологического развития в фанерозое.

Выдвинутая П.И. Степановым идея о поясах и узлах углеобразования нашла свое дальнейшее развитие в трудах многих ученых (А.И. Егоров, Ю.А. Жем-чужников, Н.М. Страхов и др.). К настоящему времени пояса углеобразования уже многими понимаются как глобально простирающиеся природные геозоны (А.И. Егоров, 1989), обязанные своим происхождением прежде всего климатическому фактору,а современное "аномальное" климатическое положение многих их фрагментов обусловлено последующим перемещением лишсфер-ных плит (Н.М. Максимов, A.A. Тимофеев, 1989).

Иными словами, эффект "попадания" обширных территорий в благоприятные для торфообразования климатические условия находит вполне удовлетворительное объяснение с геодинамических позиций. Роль геодинамических факторов видится здесь не только в механическом перемещении и попадании плит или их частей в благоприятные для накопления органического вещества условия. Геодинамические процессы сами являются активными агентами климатических изменений, так как приводят к перераспределению площадей океанических и континентальных пространств, изменению направлений океанической циркуляции и других климатоконтролирующих факторов и, следовательно, непосредственно участвуют в формировании поясов и узлов углеобразования.

Выяснение связей углегенеза с геодинамическими обстановками, возникающими в литосфере, их закономерной сменяемостью, обусловленной эволюцией внутренних оболочек Земли, составляет содержание нового научного направления в геологии углей, названного нами - геодинамика углегенеза (44).

Главными задачами при установлении связи углегенеза с геодинамическими обстановками являются:

- получение сведений об угленосности структур земной коры и ее параметрах;

- выявление особенностей угленосности осадочных комплексов, сформированных в различных геодинамических обстановках;

- выяснение характера и степени преобразоваипости угленосных объектов, вызванных сменой геодинамических обстановок.

Таким образом, в основе геодинамики углегенеза лежит геодинамический анализ формирования и размещения структур земной коры.

Наиболее угленасыщенные площади в пределах пояса углеобразования принято называть "узлами углеобразования". Они могут состоять из одного или объединять несколько бассейнов и месторождений. Общностью всех объектов, включаемых в эту систему, по мнению А.И. Егорова, служит единство тектонического режима и его эволюции во времени, чем определяется однотипность формационного ряда, закономерное изменение вещественного состава и мощностей угленосных формаций в целом и их отдельных элементов в пределах узла и в его периферической зоне.

При всей важности климатического фактора и обусловленного им пышного расцвета растительного мира, для формирования узлов и бассейнов углеобразования этого недостаточно. Не менее важным фактором, обусловливающим образование угольных залежей, следует считать благоприятные для осад-ко- и торфонакопления геодинамические обстановки развития земной коры, периодическая сменяемость активизации и стабилизации тектонических движений, которые являются главной причиной неравномерности процесса углеобразования в геологической истории Земли.

Анализ эволюции углегенеза Центральной Сибири позволяет установить определенные закономерности территориального размещения угленосности. Как было отмечено, существенную роль в формировании отдельных угольных бассейнов и месторождений сыграла гетерогенность доугленосного основания и ограничение разновозрастных региональных структур глубинными разломами длительного развития. Как правило, эти разломы являлись граничными между мобильными структурными элементами (геосинклинальными, складчатоорогенными, зонами тектоно-магматической активизации) и более жесткими геоблоками земной коры, в пределах которых формировались надразломные, межразломные и приразломные структуры угольных бассейнов. Так Горловский бассейн размещается в пределах Горловско-Зарубинского прогиба, развивавшегося на стыке каледонид и герцинид. На стьнсе герцинид, поздних и ранних каледонид сформировался Кузнецкий бассейн. На стыке поздних и ранних каледонид расположен Минусинский бассейн и палеозойские месторождения Тувинского прогиба. Основная продуктивно-угленосная часть Тунгусского бассейна размещена в пределах Присаяно-Енисейского прогиба, граничащего с байкалидами западной зоны краевых поднятий и Восточного Саяна. Таймырский бассейн сформировался в пределах авлакоге-на, являющегося надразломной структурой.

Палеозойские угольные бассейны региона образуют три крупнейших узла углеобразования: Алтае-Саянский, Тунгусский и Таймырский. В тектоническом отношении - это консолидированные жесткие геоблоки, или их углы, окаймленные герцинскими мобильными геосинклинально-складчатыми зонами или активизированными докембрийскими структурами. Характерным для позднепалеозойских угольных бассейнов является их формирование на доугленосном чехольном основании, которое являлось как бы амортизатором всех структурных (в том числе деструктивных) преобразований. Это способствовало созданию условий длительного и частого накопления органики, ее захоронению и сохранению в ископаемом состоянии. Значительное структурное преобразование палеозойские угольные бассейны претерпели лишь в постседиментационные мезозойские и неотектонический этапы активизации, когда многие угольные толщи были выведены на поверхность и частично размыты.

Мезозойский узлы углеобразования ограничены зонами континентальной тектоно-магматической активизации. Они сформировались в пределах структур с более древним осадочным выполнением и представляют собой, как и палеозойские, углы жестких блоков, окаймленных мобильными структурами. Чулымо-Енисейский узел углеобразования окаймлен активизированными в мезозое Енисейским поднятием и структурами Алтае-Саянской области, Абанско-Иркутский узел - Енисейско-Байкальской зоной активизации, Улугхемский узел - активизированными каледонидами. Угленосные структуры формировались также в пределах активизированных зон. Это - межразломные и приразломные прогибы с активным режимом осадконакопления (Балахтинское, Саяно-Партизанское месторождения, Рыбинский угленосный район, меловые месторождения Таймыра). Аналогичные месторождения формировались и в кайнозое.

Общей закономерностью для всех узлов углеобразования является определенное положение продуктивно-угленосных зон. В пределах низменных па-леоравнин, испытывавших тенденцию к погружению и характеризовавшихся преимущественно бассейновым осадконакоплением, продуктивно-угленосные зоны расположены или в сводовой части палеоподнятий или на их склонах. Угольные пласты этих зон выклиниваются в грубообломочной толще, сформировавшейся вблизи областей сноса, и замещаются углистыми аргилитами и алевролитами в бассейновых осадках. На территории континентальных холмистых палеоравнин продуктивно-угленосные зоны приурочены к впадинам (Тунгусский бассейн в палеозое, Алтае-Саянская область в мезозое).

Критерии прогноза угленосности. Для прогнозирования угленосности использовались как непосредственно наблюдаемые, так и реконструируемые признаки, относящиеся к отдельным участкам, фрагментам или в целом объектам прогнозирования или поисков. Такими диагностическими признаками являлись стратиграфические, структурно-тектонические, фациально-палеогеографи-ческие и другие формационные по своей природе характеристики геологических объектов, так или иначе отражающие вероятное положение объекта прогнозирования или поисков в разрезе угленосных формаций, современных или древних геоструктурах, фациально-палеогеографических зонах и т.д. В некоторых случаях имели значения и неформационные признаки: геофизические, геохимические, геоморфологические, ландшафтные и другие.

Анализ закономерностей изменчивости углеобразования дал возможность выделить и охарактеризовать ряд региональных и локальных критериев прогноза угленосности, позволивших производить более обоснованное прогнозирование возможности выявления новых скоплений ископаемых углей с теми или иными параметрами угленосности (мощность, строение и выдержанность угольных пластов, качество и метаморфизм углей, тектоническое строение и др.). Из региональных критериев, позволяющих прогнозировать угленосность слабоизученных площадей, использовались стратиграфические (геохронологические), структурно-тектонические и литолого-фациальные.

Стратиграфические критерии базировались на разной интенсивности проявления процессов углеобразования во времени и выделении уровней с различной угяенасьпценностью осадочных отложений. Кроме этого они имели и географический аспект, поскольку одновозрастные угленосные отложения достаточно четко приурочиваются к определенным образованиям как планетарного (пояса), так и регионального плана (узлы,бассейны).

В основу структурно-тектонических критериев прогнозирования были положены развиваемые представления о ведущей роли в образовании промышленных скоплений углей тектонического фактора (геодинамический режим развития, структурное положение площадей торфонаколления, эндогенные процессы тектоно-магматической активизации и т.д.), приуроченности подавляющего большинства угольных бассейнов как платформенных, так и складчатых областей к зонам, примыкающим к крупным разломам (Кузнецкий, Иркутский, Канско-Ачинский (восточная часть) Таймырский бассейны). Это объясняется тем, что приразломные зоны, особенно если они приурочены к области сочленения различных структур земной коры, являются благоприятными для формирования соответствующих прогибов.

Этот критерий является одним из ведущих при прогнозировании новых угленосных площадей в слабо изученных районах. Кроме того, использование этого критерия дало возможность, на основании положения угленосной формации в структуре земной коры, осуществлять прогнозирование ряда промышленных параметров угленосности.

Использование литолого-фациального критерия определялось тем, что угольные пласты тесно ассоциируют с определенным набором преимущественно континентальных (реже с участием морских) отложений, накопившихся в определенной фациальной обстановке (прибрежно-морской, прибрежно-бас-сейновой, бассейновой, прибрежно-континентальной и континентальной). Для потенциально угленосных пород и их сочетаний характерен целый ряд структурных, текстурных и других признаков, позволяющих прямо или косвенно судить о палеогеографических условиях осадконакоплених и возможной угленосности осадочной формации, что достигается путем применения литоло-го-фациальных и специальных методов изучения. Литолого-фациальный критерий имел важное значение при прогнозировании угленосности слабо-изученных территорий по комплексу косвенных данных.

Для прогнозирования потенциально перспективных угленосных площадей нередко использовались палеотектонический и палеогеографический критерии, первый из которых основан на восстановлении и анализе истории тектонического развития изучаемой площади, а второй - на выделении в ее пределах благоприятных для угаеобразования ландшафтных зон.

Таким образом, выявленные и охарактеризованные особенности и закономерности пространственно-временного размещения угленосности и критерии их определяющие позволили осуществить прогноз перспективных в отношении угленосности площадей в рассматриваемом регионе (1,2,3,7,23,26,27,29,34,41):

Алтае-Саянская область. 1. Синклинорные зоны унаследованного в герцин-ский этап развития, где известны месторождения и многочисленные угле-проявления палеозойского возраста (Курайская группа, Пыжинское месторождение). В первую очередь это Кузнецко-Чуйская зона позднепалеозойского углеобразования, продолжающаяся в пределы Монголии, где известны промышленные месторождения угля. Ряд прогибов зоны имеет мощное осадочное выполнение, в составе которого возможно наличие верхнепалеозойского угленосного этажа.

2. Межразломные и приразломные прогибы и впадины в пределах древних байкальских массивов и каледонид, образовавшиеся в период герцинской, мезозойской и кайнозойской активизации. На Бийско-Катунском и Чулышман-ском древних массивах это палеозойские Верхнечулышманская, Центрально-чулышманская, Эжеминская, Пыжинская, Закатунская впадины. В пределах Горного Алтая - Королдойская впадина. На территории Барнаульского массива - впадины типа Маслянинской, В пределах Минусинских впадин перспективными являются слабо изученные Присаянская, Алтайско-Дубенская, Монастырская, Коморово-Дубенская и Кутень-Булукская мульды. Это мезозойские гребенообразные прогибы типа Балахтинского, Серяигаемского и др. и кайнозойские впадины типа впадин Чуйской, Прибайкальской, Тункинской группы.

3. Краевые прогибы перед Колывань-Томской и Иртыш-Зайсанской герцин-скими системами, расположенные к северу от Кузнецкого бассейна и продолжающиеся к юго-западу от Горловского прогиба.

4. Палеозойские прогибы типа Ордынского на склонах внутригеосинкли-нальных палеоподнятий Буготакско-Митрофановской зоны.

5. Мезозойские прогибы и впадины в пределах приразломной зоны на западном продолжении Ачинского района Канско-Ачинского бассейна, находящиеся уже в краевой части Западно-Сибирской плиты, Присаянская зона складок (Саяно-Партшанское месторождение, месторождения Иркутского бассейна).

Сибирская платформа. До сегодняшнего дня считается, что к западной части Сибирской платформы приурочен Тунгусский угольный бассейн-гигант, большая часть которого занята Тунгусской синеклизой с верхнепермско-триасовой туфолавовой толщей. Верхнепалезозойские отложения на территории синеклизы до глубины 1800 м считались потенциально угленосными и входили в контуры подсчета прогнозных ресурсов углей. Однако анализ палеореконструций условий осадконакопления и угаеобразования на протяжении палеозоя позволяет сделать следующие выводы.

1. Площадь, занятая сегодня главным образом полем развития туфолавой толщи, начиная с докембрия и в течение всего палеозоя представляла собой область сводового развития (Центрально-Тунгусское поднятие), большая часть которой являлась источником сноса терригенного материала в период позднепалеозойского осадконакопления. Возможные в ее пределах палеовта-дины, заполненные грубообломочными осадками при подчиненном значении угленосных отложений не представляют промышленного интереса.

2. Перспективной по угленосности в генетическом плане является зона, окаймляющая Центрально-Тунгусское палеоподнятие, включающая Нориль-ско-Хараелахский прогиб, Нижнетунгусскую, Ангаро-Тасеевскую, Средне-ангарскую впадины и Восточнотунгусский прогиб, переходящий в Маймеча-Котуйское ограничение Анабаро-Оленекской палеоантеклизы. Максимально продуктивные угленосные отложения в пределах названных структур приурочены или к палеопонижениям (мульды южных и восточных районов перспективной зоны), или к склонам крупных палеопрогибов и палеовпадин (Норильско-Хараелахский прогиб и Нижнетунгусская впадина), к центру которых происходит замещение угольных пластов углистыми аргиллитами и алевролитами.

3. В современном структурном плане перспективными площадями в пределах генетических контуров распространения наиболее продуктивных отложений являются "окна" верхнего палеозоя в пределах поля развития туфолавой толщи, площади с малой ее мощностью, или площади с незначительным развитием траппов (Курейско-Норильский район).

2. МЕТАМОРФИЗМ УГЛЕЙ В УГОЛЬНЫХ БАССЕЙНАХ РАЗЛИЧНЫХ СТРУКТУРНО-ГЕНЕТИЧЕСКИХ ТИПОВ

2.1. Геоэнергетические факторы преобразования органического вещества углей

Общие положения. Образование углей в ряду бурый уголь - антрацит геологами-угольщиками рассматривается как метаморфический процесс, с которым связаны наиболее значительные физико-химические изменения в структуре и составе органического вещества. Поскольку при этом происходит окончательное формирование свойств углей, определяющих их ценность и направления использования, вопросам метаморфизма угля, как одного из важнейших показателей качества, на протяжении многих десятилетий отводилось значительное внимание в работах геологов, химиков, физиков. Тем не менее, проблема метаморфизма углей оказалась настолько многофакторной и трудной, что даже по ее узловым положениям до сих пор еще не стерлись противоречия во взглядах.

Под метаморфизмом углей в современном представлении понимается необратимый процесс последовательного повышения содержания углерода в результате изменения химического состава, физических свойств и внутреннего строения ископаемых углей, главным образом под действием температуры и давления, развивающихся в результате геологических процессов. С позиции предлагаемой геоэнергетической концепции метаморфизм углей понимается нами как термодинамическая функция состояния теплоэнергетики угленосной толщи, а зональность метаморфизма рассматривается как установленная общая закономерность метаморфических изменений на больших площадях, обусловленная геотермическим градиентом Земли. Все отклонения от этой общей региональной закономерности надо искать в причинах аномального изменения теплового поля земли в конкретных геоструктурах и режима воздействия его на угли.

Успех и степень достоверности прогностических построений размещения углей различной степени метаморфизма в разрезе и на площади, во многом определяется выяснением (установлением) геоэнергетических источников тепловой энергии в процессе углегенеза, характере ее трансформации, интенсивности и длительности воздействия. Все это составляет содержание нового научного направления в системе углегенеза - геоэнергетика углегенеза. С учетом методических принципов теории систем (системного анализа) процесс метаморфизма рассматривается как элемент более сложных геологических процессов, обладая при этом определенными специфическими связями и отношениями к ним, требуя применения собственной методики исследований и преследуя решение своих собственных задач.

Физико-химическая сущность процесса метаморфизма углей. Образование торфа, бурых, каменных углей и антрацитов представляет собой отдельные стадии единого природного процесса последовательного превращения исходного растительного материала (углефикации), который может протекать по различньш линиям, в зависимости от состава исходного вещества и геологических факторов, определяющих источник и характер теплового и барометрического воздействия на него.

В области углехимии наибольшую популярность получили представления о структуре углей, как высокомолекулярной смеси органических веществ, среди которых наиболее представительными и однородными являются петрографические микрокомпоненты группы витринита. Последний всегда наиболее реакционнослособен по отношению к различным внешним факторам, в наиболее значительном количестве содержится в углях и является, в сущности, главным носителем основных свойств углей (И.И. Аммосов, Тань-Сю-И, 1961). Показатель отражения витринита является надежным индикатором метаморфизма утлей, поэтому большинство исследователей, разрабатывая различные структурные модели и формулы углей, относят их, как правило, к витринитам, представляя последние высококонденсированными системами (В.И. Касаточкин, Н.К. Ларина, 1975).

При широких геологических обобщениях предоставляется целесообразным пользоваться геохимической градацией фаз метаморфизма углей, в основу которой положено понятие о переломных моментах (геохимических границах) в эволюции метаморфического созревания углей (Н.В. Лопатин, 1983). Первая граница отмечается между бурым и каменным углями (стадиями 03 и 1), поскольку здесь происходило резкое уменьшение влажности и пористости, скачкообразное возрастание плотности углей. Вторая граница проходит между стадиями газовых и жирных углей (стадиями II и III), так как в этом интервале процесс деструкции растительных тканей достигает максимума развития, основная масса становится пластичной, угли приобретают свойства спекае-мости. Третья граница между отощенно-спекающимися и тощими углями (стадиями V и VI) совпадает с кардинальными изменениями молекулярной структуры углей (началом кристаллизации), выравниванием отражающей способности мацералов групп витринита и лейптинита, максимальным увеличение газовыделения, после чего наступает его резкий спад. Наконец четвертая граница намечается между антрацитами и графитизированными углями, за которой угольное вещество превращается в аморфную минеральную массу.

Соответственно этим природным геохимическим границам различаются и четыре фазы метаморфической зрелости утлей: низкометаморфизованные, ереднеметаморфизованные, высокометаморфизованные и ультраметаморфизо-ванные. Такая градация углей объективно отражает основные этапы истории их геохимической эволюции и, благодаря своей упрощенности, более приемлема для широких геологических обобщений фактического материала по метаморфизму.

Геоэнергетика метаморфических преобразований углей. Идеи и научные предпосылки, касающиеся оценки роли энергетических факторов в процессах преобразования вещественного состава горных пород и тех природных условий породообразования, которые эти изменения обуславливают, развиваются в трудах В.И. Вернадского, А.Е. Ферсмана, П.Ф. Швецова, Л.В. Пустовалова, П.Н. Кропоткина, В.М. Гвоздовского, П.Н. Панюкова, Р. Керн, А. Вайсброд и др.

Воздействие различных форм энергии на превращения минеральных и органических веществ в ходе осадочного процесса рассматриваются в работах Б.М. Кедрова, П.П. Тимофеева, A.B. Щербакова, В.А. Ильина. В последнее десятилетие ряд вопросов изучения энергетики процессов гипергенеза, се-дименто-, и литогенеза изложен во множестве статей и в специализированных сборниках. Но по рассмотрению метаморфизма углей с позиций геоэнергетики известны только отдельные фрагментарные сообщения. Проблема, фактически, только поставлена, и ее решение составляет новое научное направление развития угольной геологии, которое мы предлагаем обозначить как геоэнергетика углегенеза.

Степень метаморфической зрелости углей, фиксируемой показателями R, V, С, Н, является одним из приоритетных термодинамических параметров системы, изменение которого происходит пропорционально нарастанию внешнего тепла. Угли, как сложное химическое соединение и как физическое тело, быстрее чем другие компоненты вещественного состава угленосной формации, путем селективного отбора термически наиболее устойчивых соединений углерода, приспосабливаются к новым термодинамическим условиям системы. Это действительно наиболее чуткие и надежные индикаторы термодинамического состояния системы. В процессе перехода системы из одного равновесного состояния в другое возможны необратимые (неравновесные) изменения степени метаморфизма углей. Метаморфические реакции углей могут продолжаться и приведут к повышению степени метаморфизма только при соответствующем изменении термодинамической обстановки. Движущей силой процессов метаморфизма, в сущности, являются энергетические импульсы геологических процессов (43).

Общей количественной мерой внутренней энергии системы служит теплота. Но ее абсолютное значение в практических условиях обычно не определяется и в расчет принимаются только те составляющие (параметры) системы, которые изменяются в рассматриваемых процессах. Самый простой метод оценки внутренней энергии тела угленосных формаций основан на использовании показателей отражения витринита в ряду "бурый уголь - антрацит" и известные для этих стадий температурные интервалы метаморфических преобразований.

Таким образом, термодинамическое понимание процессов метаморфизма углей в своей основе содержит энергетическое начало и исходит из необходимости учитывать энергию поступающего внешнего тепла, потенциал накапливаемой внутренней энергии системы и энергетику геологических процессов. Энергетическая эквивалентность данных форм движения позволяет измерять их количество в одних и тех же единицах, открывая тем самым возможность объективно сравнивать при аналитических расчетах. Для этого могут быть использованы единицы измерения энергии системы МГС, СГС или СИ. Таким путем удается свести в единое целое и сопоставить самые разнообразные, весьма отличительные по своей физической, химической и геологической сущности природные процессы. В данном случае термодинамические исследования метаморфизма углей аналитически связываются с количественным анализом энергетики геологических процессов формирования месторождений и это является главным преимуществом данной методики (43).

2.2. Метаморфизм углей в процессе геологического развития угольных бассейнов и месторождений

В геологической эволюции угольных бассейнов различается, по крайней мере, четыре крупных исторических этапа, знаменуемых резкой сменой термодинамического состояния угленосной толщи.

Первый этап включает устойчивое погружение палеопрогиба с высокой скоростью седиментации осадков 0,3-0,4 мм/год, при котором термодинамический процесс регулировался тепловой энергией, связанной с глубиной погружения и степенью открытости системы угленосной формации.

Второй этап характеризуется сменой нисходящих тектонических движений восходящими, формирующими общее сводовое поднятие накопленных толщ. При этом глубинная тепловая энергия в виде мощного кратковременного (в течение орогенной фазы) теплового потока поглощалась не только механической работой, но и кинетическими процессами внутри тела угленосной формации (центральные районы Кузбасса).

Третий этап включает процессы складчатости, при которых поступающие из глубин тепловые импульсы определялись степенью разломной нарушенно-сти угленосных формаций и расходовались главным образом на механическую работу, не исключающие и создание локальных тепловых полей с более высоким термическим напряжением.

Четвертый этап характеризуется внедрениями расплавленных вулканических пород, создававшими в течение короткого промежутка времени местные напряженные термические поля, также способные активно воздействовать на процесс метаморфических преобразований углей (Тунгусский, Таймырский бассейны).

В ходе геологической эволюции тектоно-магматические процессы каждого из перечисленных этапов приводили к существенным нарушениям равновесного состояния термодинамической системы угленосной толщи, выступая одновременно и как трансформаторы поступающей извне тепловой энергии и как источники собственных энергетических импульсов. Таким образом, метаморфизм углей в определенной геотектонической обстановке может и должен рассматриваться как довольно продолжительный перманентный природный процесс.

Различают разнообразные геологические механизмы формирования геотермических полей и соответственно разнообразные геологические факторы метаморфизма. По продолжительности воздействия этих факторов и величине площадного распространения изменений угля выделяют: региональный, термальный и контактовый виды метаморфизма углей. По отношению к процессу складкообразования - доинверсионный, инверсионный, доорогеновый, ороге-новый и послеорогеновый, палеометаморфизм и неометаморфизм углей. По другим факторам: динамометаморфизм, радиоактивный, статический метаморфизм углей (А.К. Матвеев, 1973).

В последние годы превалируют представления, о метаморфизме углей как многоактном (эволюционном) природном процессе, протекавшем на протяжении всей геологической истории формирования месторождений, трансформируя тепловую энергию целого ряда сменяющих друг друга геологических процессов (Левенштейн и др., 1973, Москвин, 1981, Быкадоров и др., 1989).

Согласно этой точки зрения, угли, получив при погружении в палеопрогибе определенный импульс тепла, приобретали некоторую метаморфическую зрелость, которая могла оставаться неизменной вплоть до завершения всего цикла формирования геологической структуры месторождения. Но, когда захватившие их постинверсионные геологические процессы обладали более высокой энергетической мощностью, метаморфизм продолжался и угли, в конечном итоге, приобретали метаморфическую зрелость, эквивалентную суммарному тепловому эффекту всех тех геологических процессов, которые были запрограммированы исторически сложившимися геотектоническими условиями образования данного месторождения.

Таким образом, метаморфизм углей, с нашей точки зрения, не разделяется по действию (или по результатам) отдельных природных факторов (температура, давление, время) и рассматривается во всей совокупности проявления их в качестве единой системы множества элементов, находящихся в детерминированной причинно-следственной взаимосвязи и образующих пространственно-временные отношения.

2.3. Закономерности распределения углей различной степени метаморфизма

Основные принципы моделирования зональности метаморфизма. В процессе поисков и разведки для установления возможных наиболее рациональных направлений использования углей определяются, как известно, многочисленные показатели их качества, в том числе и степень метаморфической преобразованное™. Знание ее позволяет увереннее решать вопрос о характере и объемах последующих исследований качества углей, дает представление о промышленной ценности месторождения, а при использовании методики геоэнергетического анализа решать и некоторые геологические задачи.

Неоспоримым достоинством предложенной методики является совместное изучение продуктов физико-химических реакций в угольном веществе с изучением геологических процессов, приведших к формированию тектонических структур и образованию месторождения.

В методическом плане прогнозирование зональности метаморфизма углей осуществляется путем решения двух задач. В первой из них (прямая задача) по известной геотектонической природе и по уже известной тектонической структуре месторождения устанавливается возможная степень метаморфической зрелости углей и путем геоэнергетического анализа определяется возможная схема их пространственного распределения. Во второй (обратная задача) по известной степени метаморфизма углей истолковывается геотектоническая природа разведываемого месторождения, оценивается энергетическая напряженность и мощность тех геологических процессов, которые принимали участие в его образовании на протяжении всей геологической истории.

Решение этих задач выполняется в логической связи с общегеологаче-скими построениями, а получаемые при этом результаты в равной мере представляют практический интерес как при производстве поисковых работ, так и при проведении разведки. Различия состоят лишь в неодинаковой глубине обработки исходных данных и в степени достоверности получаемых выводов.

Критерием выделения зон метаморфизма выступает оценка энергетической мощности ведущих геологических процессов: компенсированного прогибания осадконакоплением (мощность угленосной толщи) и сводовых воздыманий (коэффициент инверсии). Несомненно, даже самые общие и очень приближенные расчеты энергетической эффективности геологических процессов приводят к более объективному решению задачи по прогнозированию зональности метаморфизма, чем формальные интерполяции и экстраполяции количественных показателей. Энергетический анализ может ответить на вопрос об источниках энергии и их мощности на той или иной стадии метаморфического процесса. Лишь бы все анализируемые виды энергии были выражены в одной и той же системе физических величин. Такая операция осуществляется с помощью специальных переходных коэффициентов (Чертов, 1977).

При выделении зон метаморфизма в качестве опорных данных используются не сами абсолютные значения количественных показателей метаморфизма и геоэнергетики, а величины, характеризующие темпы их изменения (градиенты). Последние условно можно признать своеобразными индекс-параметрами, по которым могут быть построены тренды в изолиниях равного значения. Используя обычные приемы математических вычислений на геометрических поверхностях с числовыми отметками, легко установить типичные пространственные соотношения изоград и таким путем прийти к выделению зон метаморфизма.

Энергетические модели метаморфизма углей и их природные аналоги. Произведенный анализ фактических геологических материалов угольных бассейнов и аналитические расчеты геоэнергетики показали, что выделенные четыре фазы метаморфической зрелости углей везде отчетливо коррелируются с нарастанием степени напряженности энергетического поля. На этом основании в иерархическом ряду энергетических моделей метаморфизма углей можно различить также четыре группы природных объектов, заключающих в себе эти угли.

Первую группу составляют энергетически слабо напряженные месторождения бурых углей, образование которых происходило в основном без воздействия каких-либо внешних источников энергии и носило характер самопроизвольных диагенетических преобразований торфа преимущественно под давлением покрывающей толщи осадков.

Вторую группу образуют энергетически умеренно напряженные месторождения с низкометаморфизованными углями (Я = 0,50-0,84), образованными с участием энергетически мало эффективных геологических процессов.

Третью группу представляют энергетически напряженные месторождения, заключающие угли средней фазы метаморфической зрелости (Я = 0,85-2,39). Последние образованы достаточно моицгыми энергопродуцирующими геологическими процессами.

Четвертую группу составляют энергетически сильно напряженные месторождения с высокометаморфизованньши углями (Я = 2,40-4,49), образование которых инициировано исключительно очень мощными энергопродуцирующими геологическими процессами.

Формирование структуры энергетического шля каждой такой группы рассматривается как следствие термодинамического эволюционного природного процесса, протекавшего на протяжении всей истории образования месторождения с участием самых разнообразных энергопродуцирующих геологических процессов и явлений.

Месторождения бурых углей. Превращение торфа в бурый уголь представляет собой самопроизвольный диагенетический процесс в восстановительной низкотемпературной среде, на ход которого значительное влияние оказало давление веса покрывающих осадков. Под влиянием последнего происходила дегидротация торфа, уплотнение и отжим лоровых вод. Главным энергоносителем (источником химической энергии) служило само растительное вещество, в котором осуществлялись соответствующие физико-химические и биохимические реакции.

Время, как фактор диагенеза растительного вещества, не играло сколько-нибудь заметной роли. Главным условием преобразования органического вещества являлась надежная консервация продуктов диагенеза в течение всех последующих интервалов геологического времени при относительном покое геологических процессов. Когда в действие вступали внешние источники энергии, процесс диагенеза прекращался, уступая место метаморфизму уже образованных бурых углей.

Буроуголыше месторождения всегда приурочены только к слабоактивным в энергетическом отношении геоструктурам. Типичными представителями углей этой группы являются угли месторождений Канско-Ачинского бассейна, северо-западной части Иркутского бассейна.

Месторождения низкометаморфизованных углей. Образование месторождений низкометаморфизованных углей представляет собой пример проявления протометаморфизма углей, протекавшего в залежах бурых углей вследствие возникновения благоприятных геотектонических и энергетических предпосылок.

Решающее значение здесь имело вступление в действие энергопродуцирующих геологических процессов, нарушавших равновесное состояние термодинамической системы тел угленосной формации и способствовавших тем самым метаморфическим превращениям бурых углей в каменные.

В образовании месторождений низкометаморфизованных углей вне зависимости от их возраста активную роль играли умеренно энергоемкие процессы, гласным образом, процессы формирования неглубоких палеопрогибов, малоамплитудных орогенических поднятий с коэффициентом инверсии до ОД и такие же слабые тектонические деформации толщи с коэффициентом сжатия структуры не менее 0,8-0,9. Обычно такие геологические процессы проявлялись при формировании унаследованных межгорных прогибов на каледонском складчато-глыбовом фундаменте (Минусинский бассейн), при образовании угленосных структур на активизированных верхнепалеозойских прогибах (Улутхемский бассейн), а иногда и в платформенных условиях, тектонический режим которых определялся положением площадей по отношению к зонам глубинных разломов (Иркутский бассейн).

Месторождения среднеметаморфизованных углей. Опыт построения эталонных шкал метаморфизма углей Донецкого, Кузнецкого, Печорского и других бассейнов показал, что наибольший градиент метаморфизма имеют угли в интервале ряда Ж, К, ОС. На каждые 100 м разреза угленосной толщи изменения выхода летучих веществ на горючую массу у них достигает 0,10-0,18, что значительно выше, чем в интервалах распространения низко- и высокомета-морфизованных углей. Такое же отличие градиентов среднеметаморфизованных углей отмечается и по отражательной способности витринита. Благоприятные термодинамические условия для них создаются при формировании глубоких палеопрогибов в зоне оптимального энергетического потенциала, соседствующей вверху с зоной пониженной, а внизу повышенной энергонапряженности. В разрезе глубоких палеопрогибов отмечается весь метаморфический ряд углей от длиннопламенных до антрацитов.

Такая геотектоническая обстановка свойственна только политгашым угольным бассейнам, характеризующимся дифференцированным по площади режимом тектонических движений. Типичным примером распространения месторождений среднеметаморфизованных углей является Кузнецкий политип-ный бассейн.

Месторождения высокометаморфизованных углей (антрацитов). Наиболее распространенным представлением образование антрацитов происходило через последовательное превращение каменных углей по мере погружения их в зоны очень высоких (до 300° С) температур осадочного чехла. Пласты углей самых нижних стратиграфических горизонтов достигали зоны наибольшего воздействия теплового потока быстрее, чем вышележащие, чаще переходили от одного термодинамического состояния в другое и многократно подвергались воздействию внешних тепловых энергетических импульсов. Вследствие этого они оказались более метаморфизованными (нижние горизонты ряда районов южной части Кузнецкого прогиба, Таймырского бассейна).

Другой реальный геологический механизм образования антрацитов связан с резкими неоднократными конверсиями термодинамического состояния тел угленосной толщи, обусловленными весьма активным тектоническим развитием некоторых структур, таких, например, как Горловский бассейн под влиянием позднегерцинской Томь-Колыванской складчатой системы. Здесь образоваше антрацитов можно рассматривать как термодинамические последствия необычайно энергетически мощных геологических процессов на протяжении всей истории развития бассейна.

Кроме этого, образование высокометаморфдаованных углей, включая антрациты, связано с активным воздействием на угли интрузивных комплексов трапповой формации (Тунгусский и Таймырский бассейны) (14,15).

Прогнозирование углей различной степени метаморфизма. Охарактеризованные выше геоэнергетические процессы преобразования органического вещества и установленные закономерности их проявления в пределах разнотипных структурных элементов являлись методической основой прогнозирования метаморфизма углей. Процедура прогнозирования сводилась к определению структурно-генетического типа угольного бассейна, анализу геологической истории региона и районированию угленосных территорий по степени тектонической сложности.

Формирование палеозойских угленосных формаций на территории Центральной Сибири происходило в период сосуществования и развития геосинклинально-складчатых систем и консолидированных жестких, а также плитных и платформенных структур. Наиболее метаморфизованные палеозойские угли распространены в угольных бассейнах, связанных с развитием пригеосинкли-нальных, краевых, надавлакогенных прогибов (Горловский, Таймырский, Кузнецкий), расположенных вблизи наиболее термоактивных зон глубинных (преимущественно мантийных) разломов. В меньшей степени метаморфизова-ны угли в наложенных внутриконтинентальных прогибах и впадинах, формирование которых было связано с развитием разломов (Минусинский бассейн, месторождения юго-восточного Алтая). Наименьшей фоновой степенью метаморфизма углей характеризуются угленосные формации платформенных синеклиз (Тунгусский бассейн).

Внутрибассейновая зональность метаморфизма углей обусловлена теми же причинами. Как правило, наиболее метаморфизованные угли распространны в прнразломных зонах, характеризующихся высокой термоактивностью (Про-копьевско-Киселевский, Бунгуро-Чумышский, Томь-Усинский районы Кузбасса, приразломные зоны Минусинского бассейна, Норильский и Приенисейекий районы Тунгусского бассейна) (6,12,14,15,28).

В мезозойских угленосных формациях метаморфизм углей нарастает от внутриплатформенных частей синеклиз и прогибов (мульды Канско-Ачинского бассейна, северная часть Иркутского бассейна) к приразломным зонам приорогенных прогибов (Приалатаусская зона Канско-Ачинского бассейна, юго-западная часть Иркутского бассейна) и грабен-синклиналям внутренних зон областей тектоно-магматаческой активизации (Балахтинское и Саяно-Партизанское месторождения, Улутхемский бассейн). В пределах грабен-синклиналей наиболее метаморфизованне угли распространены в прнразломных зонах. Аналогичный характер изменения метаморфизма характерен для кайнозойских углей. Наименее метаморфгаованными (углефицированны-ми) являются угли, приуроченные к локальным впадинам и мульдам Прибайкальского прогиба, Енисейского кряжа и др., а более метаморфизованными -к грабен-синклиналям (Тункинская котловина).

Существует закономерная связь зон различной степени метаморфизма углей и современной структурой региона. Как правило, наиболее метаморфизованные угли связаны с наиболее тектонически сложными зонами.

Особые методические приемы прогнозирования углей различной степени метаморфизма используются в Тунгусском бассейне, где угленосная толща поражена конседиментационным и постседиментационным трапповым магматизмом (О.И. Гаврилова, А.Б. Гуревич и др., 1992).

3. ПРОГНОЗ РАЗВИТИЯ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ БАЗЫ УГЛЕЙ ЦЕНТРАЛЬНОЙ СИБИРИ

Общий ресурсный потенциал углей Центральной Сибири составляют разведанные запасы и прогнозные ресурсы Кузнецкого, Горловского, Минусинского, Тунгусского, Таймырского, Улугхемского, Канско-Ачинского и Иркутского бассейнов, месторождений Тувы, Алтая, Прибайкальского прогиба, Туруханско-го угленосного района, угленосной площади Северного Таймыра, а также Ана-баро-Хатангскош района Ленского бассейна.

Как следует из приведенных в табл. 1 данных, Центральная Сибирь занимает ведущее место в России как по общему количеству ресурсов (67 % от общероссийских), так и по разведанным балансовым запасам (78 %) и прогнозным ресурсам (66 %).

В соответствии с "Концепцией энергетической политики России в новых экономических условиях", стратегия долгосрочного развития угольной промышленности страны определяется наличием потенциальных ресурсов углей, во много раз превышающих ресурсы нефти и газа.

Несмотря на наличие значительного количества разведанных запасов, в состоянии угольной сырьевой базы Центральной Сибири имеется ряд отрицательных моментов, препятствующих более полной реализации сырьевых возможностей угольных бассейнов и месторождений региона. Это, с одной стороны, связано с несовершенством сырьевой базы действующих угледобывающих предприятий и подготовленного резерва для нового строительства, с другой - появлением в последние годы новых негативных явлений, обусловленных существенными изменениями политической и экономической ситуации в России, вызвавших резкое снижение объемов поисковых работ по дальнейшей оценке реальных ресурсных возможностей угольных бассейнов и месторождений, изучению новых перспективных территорий. Отмеченные особенности состояния угольной сырьевой базы требуют активизации поисково-разведочных работ как в осваиваемых бассейнах и угленосных районах, так и на прогнозных перспективных площадях, не получивших однозначной геолого-промышленной оценки, но по комплексу горно-геологических характеристик представляющих интерес для решения соответствующих задач на конкретных территориях.

Таблица 1

Ресурсный потенциал углей Центральной Сибири

Показатели Россия, всего млн.т Центральная Сибирь млн.т %%

1. Добыча (1995 г.), всего 239 144 60 в т.ч. коксующиеся 71 52 73 антрациты 14 0,9 6 открытым способом 146 96 66

2. Всего ресурсов угля 4778774 3190398 67 в том числе:

2.1.Разведанные запасы, всего 328115 255232 78 из них:

2.1.1 .Балансовые запасы 280294 217577 78

Каменные, всего 123210 95897 78 в т.ч. коксующиеся 49128 39545 80

Бурые 148163 120120 81

Антрациты 8921 1560 17

Для открытых работ 173463 150794 87

Запасы:

- на действующих и строящихся предприятиях 31419 21240 68

- на резервных участках "а" и "б" 79337 63485 80

- на разведываемых и перспективных участках 111824 84270 75

- на прочих участках 57715 48581 84

2.1.2.Неучтенные балансом 47821 37655 78

2.2.Прогнозные ресурсы 4450659 2935166 66 в т.ч.каменные 3106486 2500284 80 из низ коксующиеся 380451 281546 74

Бурые 1319758 419392 32

Антрациты 24415 15490 63

Для открытых работ 254677 64467 25

Необходимость наращивания ресурсного потенциала и поиск новых месторождений с более благоприятными горно-геологическими и технико-экономическими параметрами освоения в Центрально-Сибирском регионе диктуется еще и тем обстоятельством, что в прогнозируемых уровнях добычи углей в Российской Федерации доля Центральной Сибири будет возрастать и к 2010 г. составит не менее 350-360 млн.т или 65 % от общероссийской добычи.

Расширение географии поисковых работ, необходимость переоценки перспектив известных угольных бассейнов и месторождений, оценки новых угленосных районов и площадей, а также усложнение условий прогнозирования угленосности на новых закрытых площадях и глубоких горизонтах - все это требует глубокого научного анализа и обоснования по важнейшим направлениям геологической науки об угле, поискам и разведке, горно-геологическому и геолого-экономическому прогнозированию.

Формирование и укрепление сырьевой- базы угольной промышленности требует систематического, целенаправленного наращивания ресурсов ископаемых углей. Решение связанных с этим задач должно основываться на создании эффективной системы прогнозирования угленосности, разработки и применения новых подходов к управлению развитием и воспроизводством угольной сырьевой базы.

Разработанные и предложенные научно-методологические принципы прогноза угленосности исходят из особенностей образования и строения угленосных формаций, базируются на прогрессивной методологии научного предвидения и реализации принципов системности, непрерывности, научной обоснованности и верификации прогнозов, организации прямой и обратной информационной связи между системами прогнозирования угленосности, планирования и проведения поисковых работ на уголь (36).

Научно-методической и технологической базой обоснования, постановки и эффективного проведения поисково-разведочных работ служили разработанные системы управления воспроизводством и развитием угольной сырьевой базы и оперативного управления геологоразведочными процессами, а также система геологического и технологического обеспечения эффективной угледобычи и использования углей (42).

Первая из названных систем исходит из принципа обеспечения необходимых и достаточных пропорций в структуре ресурсного потенциала углей. Она используется с целью принятия решений о необходимых темпах наращивания ресурсов (запасов) угля и выбора объектов для первоочередной постановки поисково-разведочных работ. Система оперативного управления процессом поисков и разведки исходит из принципа доведения запасов и прогнозных ресурсов углей до необходимой и достаточной степени изученности, отвечающей требованиям нормативно-правовых документов или конкретного заказчика (потребителя) и содержит блоки автоматизированного многофакторного прогнозирования параметров угленосности, оперативной обработки информации, получаемой в процессе поисков и разведки с доведением ее до требуемого уровня достоверности. Наконец, геолого-технологическая система обеспечения эффективной добычи и использования углей включает в качестве обязательных элементов многофакторный анализ состояния, геолого-промышленную и геолого-экономическую оценку эффективности и очередности освоения и использования угольной сырьевой базы.

3.1. Анализ состояния и геолого-промышленная оценка запасов углей региона

Центральная Сибирь обладает крупной и разнообразной разведанной и освоенной угольной сырьевой базой. Ее состояние на 1.01.96 г. приведено в табл.2. По запасам на действующих и строящихся предприятиях она составляет 68 % от общероссийских, по разведанным запасам 78 %, а по запасам на ре

Таблица 2

Разведанные запасы углей Центральной Сибири

Объекты Разведанные запасы,млн.тонн

Всего Балансовые запасы кат.А+В+С1+С2 (на 1.01.96 г.) Не учтенные балансом

Всего В т ом ч и еле

Благоприятные для пром. освоения (активные запасы) Каменные Бурые Антрациты Для отбытых работ На действующих и строящихся пред-х На резервных участках "а" и "б" На разведываемых и перспективных участках На прочих участках мля.т %% Всего Из них коксующиеся

Центральная 48581 37655

Сибирь, всего 255232 217577 161425 74 95897 39545 120120 1560 150794 21241 63485 84270 в том числе но бассейнам: 34955

1.Кузнецкий 109394 74439 47477 64 73594 35439 31 814 18560 13460 15014 43065 2965

2.Горловский 1209 747 635 85 - - - 747 571 204 95 447 - 462

3.Минусинский 5320 5320 3794 71 5320 - - - 3659 340 2390 1344 1247

ПУшусский 5335 4480 1047 23 4478 244 2 - 1100 112 320 668 3380 855

5.Таймырский 89 89 89 - - - - - - - 89

5.Улугхемский 1131 1131 665 59 1131 938 - - 132 78 584 465 4 и м-нкя Тувы 33778

7.Канско-Ачин- 118988 118988 96883 81 1624 1576 117365 - 115491 5934 43387 35890 кий З.Ирктожий 12204 12204 10885 89 9617 1305 2586 - 11111 1155 1691 2235 7122

Э.Прочие р-ны 1563 180 43 43 137 - 171 9 5 157 10 1383 им-ния зервных участках 80 % от их общего количества по России. Аналогичный удельный вес приходится на разведанные запасы каменных (78%), коксующихся (80%) и бурых (81 %) углей. Запасы для открытых работ составляют 87%. Все это делает регион Центральной Сибири поистине угольным энергетическим центром России.

Однако, широкое вовлечение угольных богатств Центральной Сибири в промышленное освоение сдерживается относительно низкими экономическими показателями добычи углей (рентабельность, себестоимость, конкурентоспособность). В связи с этим, дальнейшее эффективное развитие угольной промышленности региона становится невозможным без всестороннего анализа и геолого-промышленной оценки существующей сырьевой базы, определения реального ресурсного потенциала и промышленной значимости месторождений.

Важным и одним из основных элементов прогнозирования развития угольной сырьевой базы является ее геолого-экономическая оценка. Она позволяет решать как стратегические (с единых методологических позиций определять реальный экономический и промышленный потенциал угольной сырьевой базы на региональном и территориальном уровнях), так и тактические (принимать решение о балансовой принадлежности запасов, необходимости дальнейшего изучения или освоения конкретного участка или месторождения и др.) задачи воспроизводства угольной сырьевой базы (42,45).

Разработанной для этих целей методикой геолого-экономической оценки ресурсов углей предусматривалось:

- определение основных принципов сравнительной геолого-экономической оценки месторождений;

- обоснование критериев для проведения оценки;

- технология многовариантных расчетов;

- использование экономико-математических моделей при выполнении оценки;

- порядок и алгоритмы проведения оценки для выполнения ее на ПЭВМ.

Посредством предложенной методики осуществлялось решение в основном двух задач: сравнительная оценка месторождений, участков и их ранжирование по степени промышленной значимости и выделение запасов, пригодных для разработки в современных технико-экономических условиях. Она также использовалась на предприятиях, в геологических организациях, в НИИ и проектных институтах при оценке состояния и составлении прогнозов развития угольной сырьевой базы, выделении "активных" для освоения запасов, ранжировании объектов для проведения первоочередных геологоразведочных работ.

Таким образом, сравнительная геолого-экономическая оценка в структуре системы управления угольной сырьевой базой представляет собой совокупность геологических исследований, технических и технологических решений, экономических расчетов по каждому из множества оцениваемых объектов. Выполненные при этом (1993-1995 г.г.) исследования по анализу и переоценке угольной сырьевой базы Центральной Сибири позволили впервые выявить реальный ресурсный потенциал углей региона, выделить активные запасы, которые могут эффективно разрабатываться в современных экономических условиях, получить объективную информацию о промышленном значении разведанных запасов и возможной очередности их дальнейшего изучения и освоения.

В целом по Центральной Сибири из числящихся балансовых запасов категорий А+В+С1+С2 на 1.01.96 г. в количестве 217,6 млрд.т благоприятными для промышленного освоения в современных экономических условиях признано 161,4 млрд.т или 74 %, с колебаниями по бассейнам от 23 % (Тунгусский бассейн) до 89 % (Иркутский бассейн).

Результаты проведенных исследований нашли свое практическое выражение при подготовке таких материалов, как:

- ежегодных Госдокладов МПР России "О состоянии минерально-сырьевой базы Российской Федерации", 1995-1997 г.г.;

- "Предложения к Генеральному проекту геологоразведочных работ на уголь на 1996 г. и на перспективу до 2010 года", 1995 г.;

- "Результаты анализа балансовых запасов углей Российской Федерации", 1995 г.;

- "Анализ и оценка минерально-сырьевой базы угольной промышленности Российской Федерации. Часть 1У. Состояние, перспективы развития и освоения.", 1995 г.

3.2. Прогнозная оценка ресурсного потенциала углей

Прогнозирование и оценка прогнозных ресурсов полезных ископаемых в целом представляет собой разномасштабный, многоцелевой и многостадийный процесс, а данные о прогнозных ресурсах представляют собой базу для планирования поисковых и поисково-оценочных работ.

Целью проводившихся оценок прогнозных ресурсов углей являлось уточнение их количественной и качественной структуры и приведение ее в соответствие с требованиями к степени изученности, а также новых методик количественной оценки и порядка учета. На этой основе производилась корректировка состояния сырьевой базы и ресурсного потенциала угольных бассейнов и месторождений для обоснования направлений и выбора объектов поисково-разведочных работ на соответствующий период времени.

Проведение периодических оценок и переоценок прогнозных ресурсов углей до последнего времени, как правило, не сопровождалось выполнением специальных исследований, а исходными данными для оценки служили материалы, полученные при разномасштабных съемках, геофизических исследованиях, поисках и разведке других видов полезных ископаемых, нефтегазовом бурении, являвшиеся зачастую недостаточными для обоснования количественных характеристик подсчета ресурсов. Особенно это касается оценки прогнозных ресурсов таких бассейнов как Тунгусский и Таймырский, а также Усгь-Енисейский район и Анабаро-Хатангский прогиб.

По мере повышения требований промышленности к оценке балансовых запасов, повышались требования и к оценке прогнозных ресурсов: к выбору оценочных параметров (мощность, зольность и др.), определению предельных глубин подсчета ресурсов, повышению достоверности количественной и качественной оценок, необходимости геолого-промышленной и геолого-экономической оценок на всех уровнях прогнозирования (23).

Решение всех этих вопросов было связано с разработкой рациональной системы прогноза, предусматривающей комплексный анализ всего многообразия факторов, участвующих в формировании угленосной толщи и обусловленных ими связей и зависимостей. Конечной целью такого анализа являлось выделение ведущих признаков - критериев прогноза генетических и промышленных показателей. В целом, разработанная система (модель) взаимосвязей генетических показателей, факторов и признаков и рациональная последовательность выполнения исследований позволяли в каждом конкретном случае более обосновано подходить к оценке прогнозных ресурсов.

Сущность предложенной методики оценки заключалась в матричном моделировании геолого-промышленной информации по угольным объектам с прогнозными ресурсами и ее анализе по комплексу критериев потенциальной промышленной значимости. Составляемые при этом матричные модели объектов позволяли определять относительную роль разных факторов и связей для конкретных площадей и выделять из них ведущие или их совокупности, а также устанавливать корреляционные зависимости и связи (33).

Результаты оценки прогнозных ресурсов углей Центральной Сибири (табл.3), свидетельствуют об огромном прогнозном потенциале углей региона, составляющем 2935 млрд. т или 66 % от общего их количества в целом по России. В общем ресурсном потенциале углей региона на прогнозные ресурсы приходится 92 %, что свидетельствует о крайне низкой изученности угольной сырьевой базы и об огромных потенциальных возможностях наращивания, в случае необходимости, запасов промышленных категорий.

Основное количество прогнозных ресурсов сосредоточено в Тунгусском (64 %), Кузнецком (14 %), Канско-Ачинском (11 %) и Таймырском (6 %) бассейнах.

В структуре прогнозного потенциала углей региона преобладают каменные угли (85 %); на долю бурых углей приходится 14 %, антрацитов 0,5 %. Ресурсы углей для открытых работ оцениваются в 64,5 млрд.т (2 %), для коксования - 281,5 млрд.т (10 %).

Таким образом, научно-методологической основой геолого-промышленной и прогнозной оценки ресурсного потенциала углей Центральной Сибири послужили установленные количественно-качественные взаимоотношения параметров угленосности и качества углей, горно-геологических условий их освоения со структурно-тектоническим положением и условиями формирования угленосных формаций того или иного бассейна или района. Произведенная геолого-промышленная оценка прогнозных ресурсов позволила выявить наиболее перспективные площади и участки, представляющие интерес для первоочередного изучения и возможного промышленного освоения (8,9,10,16,19).

Таблица 3

Прогнозные ресурсы углей Центральной Сибири

Объекты Кондиционные прогнозные ресурсы, млрд. т

Всего В гом числе

Каменные Бурые Антрациты Для открытых работ

Всего в том числе коксующиеся

Россия, всего 4450,6 3106,5 380,4 1319,8 24,4 254,6

Центральная

Сибирь, всего 2935,2 2500,3 2815,5 419,4 15,5 64,5

Бассейны, районы:

1.Тунгусский 1878,8 1859,4 31,3 19,4 5,1

2.Кузнецкий 422,0 407,9 157,6 3,9 10,2 12,7

3 .Канско-Ачин- ский 312,1 2,8 309,3 37,1

4. Таймырский 185,5 185,5 75,6

5.Минусинский 15,0 15,0 б.Улугхемский 14,5 14,5 13,7

7. Иркутский 13,6 13,5 1,7 ОД 8,0

8.Гордовский 5,2 5,2

9.Прочие р-ны, месторождения 88,4 1,7 1,7 86,7 1,5

3.3. Перспективные направления поисков и разведки угольных месторождений

Анализ состояния угольной сырьевой базы и тенденций развития угольной промышленности в новых экономических условиях свидетельствует о том, что имеющийся разведанный ресурсный потенциал углей Центрально-Сибирского региона в целом обеспечивает ее развитие на ближайшую перспективу. Вместе с тем, отмеченные выше недостатки сырьевой базы, связанные с ее территориальным размещением, особенностями качественного состава углей и степенью благоприятности условий освоения требуют проведения соответствующих объемов геологоразведочных работ. Целью этих работ является дальнейшее совершенствование структуры угольной сырьевой базы и устранение имеющихся негативных моментов ее размещения, качества, условий освоения и отрицательного воздействия на окружающую среду, а также изучения технологических свойств углей и связанных с ними полезных ископаемых для обеспечения рационального комплексного, в том числе нетрадиционного, их использования. В основном здесь больше идет речь не о количественном, а о качественном улучшении сырьевой базы, достижения ее сбалансированности с прогнозируемой потребностью (11,18,21,24,37).

Наряду с этим, по-прежнему актуальной остается задача общего регионального изучения перспективных в отношении угленосности территорий с оценкой прогнозных ресурсов. Здесь научной базой, определяющей выбор перспективных направлений поисково-разведочных работ, служили составленные карты регионального и локального прогноза угленосности и метаморфизма углей, как результат анализа эволюции углегенеза в процессе развития региональных структур, палеотектонических и палеогеографических реконструкций и научно обоснованные рекомендации по проведению научных исследований и геологоразведочных работ в основных бассейнах региона, предусматривающие (17,20,30,39):

- в Кузнецком бассейне - поиски и оценку участков для высокоэффективной добычи углей и в первую очередь коксующихся и под открытые работы;

- в Горловском бассейне - поисковые работы по выявлению новых перспективных участков и в первую очередь пригодных для открытых работ на юго-западном продолжении бассейна;

- в Минусинском бассейне - поиски участков более высокометаморфизован-ных, в том числе спекающихся, углей в южной и юго-западной части бассейна;

- в Улугхемском бассейне - поиски более высокометаморфизованных углей, пригодных для коксования, в южной части бассейна, а также оценка перспектив и промышленной значимости ресурсов палеозойских углей;

- в Канско-Ачинском бассейне - оценка Присаянской зоны бассейна с целью выявления углевмещающих структур типа Саяно-Партизанской, Балахтин-ской с более высокометаморфизованными каменными углями, решение вопросов эффективного комплексного, в том числе нетрадиционного, использования бурых углей;

- в Иркутском бассейне - оценка перспектив выявления участков низкосернистых каменных углей и углей более высокометаморфизованных в Присаянской части бассейна;

- в Тунгусском и Таймырском бассейнах - выявление перспективных площадей с коксующимися углями, антрацитами, естественньми термоантрацитами и графитами, а также участков под открытые работы в географически благоприятных условиях;

- в Прибайкальском прогибе - выяснение перспектив угленосности локальных впадин и комплексное изучение углей как сырья для нетрадиционного использования (гуминовые удобрения, горный воск и др.).

Разработка первоочередных направлений поисково-разведочных работ по воспроизводству угольной сырьевой базы в конкретных бассейнах и районах основывалась на учете основных принципов ее формирования в условиях перехода к рыночной экономике ("Минерально-сырьевые ресурсы" N 4, 1993). Для конкретных бассейнов и территорий принимались в расчет прежде всего наличие и перспективы развития потребности в угольном сырье, состояние сырьевой базы и прогнозируемые возможности угольных бассейнов и угленосных площадей, экономическая эффективность их освоения.

Эти принципы, в совокупности с изложенными результатами геолого-промышленой и прогнозной оценки сырьевой базы, намечаемыми уровнями добычи и потребления углей, ориентируют геологоразведочные работы на решение следующих основных групп задач:

1. Выявление, изучение и подготовка объектов с благоприятными условиями эксплуатации для скорейшей компенсации выбывающих мощностей угольной промышленности, продления сроков службы, реконструкции и увеличения мощности действующих предприятия.

2. Совершенствование структуры угольной сырьевой базы в количественном и качественном отношении для удовлетворения прогнозируемых уровней добычи и потребления:

- по характеру территориального размещения;

- по марочному составу и группам использования углей;

- по благоприятности горно-геологических условий и технико-экономических показателей освоения.

3. Оценка перспектив угольных объектов в районах, где ожидаются благоприятные изменения экономической ситуации, конъюнктуры угольного рынка и др.

Перечень рекомендованных объектов поисково-разведочных работ в каждом конкретном случае обосновывался результатами геолого-прогнозных исследований, геолого-промышленной и геолого-экономической оценок запасов и прогнозных ресурсов. Разработанные рекомендации по направлениям поисково-разведочных работ в рассматриваемом регионе легли в основу "Государственной программы изучения недр и воспроизводства минерально-сырьевой базы твердых полезных ископаемых на 1992-1995 г.г. и на перспективу до 2000 г." (1992г.), а также в основу "Предложений к генеральному проекту геологоразведочных работ на уголь на 1996 г. и на перспективу до 2010 г.", разработанных при участии автора и направленных в МПР России в 1995 г.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные результаты проведенных автором многолетних исследований в Центрально-Сибирском регионе и изложенных в настоящем докладе, сводятся к следующему:

1. Выполненное исследование в целом представляет собой первое теоретическое обобщение по проблеме эволюции углеобразования во времени и пространстве на территории всей Центральной Сибири, направленное на решение важной задачи, связанной с оценкой ресурсного потенциала углей этого крупнейшего угольного региона страны. В диссертации впервые с единых научно-методических позиций рассмотрены геолого-генетические факторы, обусловившие закономерности формирования и размещения угленосности, и дана прогнозная геолого-промышленная оценка ресурсного потенциала углей региона.

2. Анализ особенностей геологического строения рассматриваемого региона с учетом последних данных геолого-геофизических работ позволил установить, что временное и площадное разнообразие угленосных формаций обусловлено гетерогенностью доугленосного основания, в состав которого входят структуры древней Сибирской платформы, байкалиды, ранние и поздние каледониды и герциниды Алтае-Саянской и Таймырской складчатых систем.

3. Рассмотрение условий образования угленосных формаций и распределения в них углей показало, что размещение формаций имеет вполне закономерный характер, отвечающий особенностям геологического строения и развития главнейших структурных элементов региона.

4. Установлено, что важнейшие параметры угленосных формаций (структурная форма и площадь распространения, вещественный состав, строение, угленосность) зависят от геодинамики земной коры, положения угленосных структур по отношению к мобильным и стабильным (жестким) структурным элементам и от обусловленного этими факторами тектонического развития, определяющего палеогеографическую обстановку и режим осадко- и торфонакопления.

5. В результате осуществленных палеореконструкций и прогнозных построений составлена хроно-стратиграфическая модель углегенеза Центрально-Сибирского региона, уточнены основные уровни (этапы) и главнейшие эпохи углеобразования (торфонакопления).

6. Сравнительный анализ угленосных формаций, разнотипных по условиям образования, позволил создать их структурно-генетическую типизацию и осуществить прогноз угленосности 'региональных и локальных структур "земной коры рассматриваемого региона.

7. Предложено и охарактеризовано новое геолого-генетическое понятие в угольной геологии - у глегенез (по аналогии с понятием рудогенез), включающее совокупность геологических процессов формирования разно-ранговых угленосных объектов от процесса воспроизводства биомассы до современного состояния угольных объектов (месторождений).

8. Придавая важную роль геодинамическому фактору не только в механическом перемещении литосферных плит (блоков и их частей) в условия благоприятные для торфонакопления, но и в активном создании соответствующих ландшафтных и климатических изменений, сменяемости активизации и стабилизации тектонических движений, предложено выделить новое научное направление в геологии углей - г е о д и н а м и к а е н е з а, В ее основе лежит геодинамический 1шалиЗ формирования и размещения угленосных структур, выяснение связей углегенеза с геодинамическими обстановками, возникающими в литосфере, их закономерной сменяемостью, обусловленной эволюцией внутренних оболочек земли.

9. Решение задачи по выяснению основных закономерностей преобразования органического вещества углей в процессе формирования угленосных формаций, наряду с использованием традиционных подходов, осуществлялось с позиций предложенной геоэнергетической концепции метаморфизма углей. При этом метаморфизм углей не разделяется по действию (или по результатам) отдельных природных факторов (температура, давление, время), а рассматривается во всей совокупности проявления их в качестве единой системы множества элементов, находящихся в детерминированной причинно-следственной взаимосвязи.

10. Несомненным достоинством термодинамической методики анализа причинно-следственных связей метаморфизма углей, является комплексность проводимых исследований угля и геологических процессов, предусматривающая необходимость совместного изучения продуктов физико-химических реакций в угольном веществе (углехимия, углепетрография) с изучением геологических процессов, приведших к образованию месторождений (геотектоника, палеогеография, литогенез и др.).

11. Геоэнергетическая модель метаморфизма углей позволяет осуществлять решение как прямой задачи - по известной геотектонической природе и структуре месторождения устанавливать возможную степень метаморфической зрелости углей, так и решение обратной задачи - по известной степени метаморфизма углей восстанавливать геотектоническую природу месторождения и оценивать энергетическую мощность тех геологических процессов, которые принимали участие в его образовании на протяжении всей геологической истории.

12. Прогнозная оценкаресурснош-потенциадау-осущесшленная на базе установленных закономерностей формирования и распределения угленосности с единых геолого-методических, геолого-экономических позиций и критериев, позволила достаточно объективно определить реальный ресурсный потенциал активных запасов и прогнозных ресурсов углей Центральной Сибири.

13. Результаты исследований автора по выяснению пространственно-временных закономерностей размещения угленосности послужили научной основой для выделения перспективных площадей. Эти геолого-генетические предпосылки, наряду с геолого-промышленной оценкой и геолого-экономическими соображениями, являлись основанием при разработке рекомендаций по основным направлениям производства поисково-разведочных работ в регионе, в том числе включенных в "Федеральную программу развития минерально-сырьевой базы Российской Федерации на 1994-2000 годы".

СПИСОК опубликованных работ автора, положенных в основу настоящего доклада

1. Основные черты угленосности Тунгусского бассейна. В кн: "Материалы Сибирской темат. комиссии по истории угленакопления", вьш.2. СО АН СССР. -Новосибирск, 1962.

2. Геологическое строение, угленосность, качество и запасы утлей западной части Тунгусского бассейна. В кн: "Геология м-ний угля и горючих сланцев СССР". М„ Недра, 1964, т.8. - С. 199-226. (Совместно с И.К. Яковлевым).

3. Геологическое строение, угленосность, качество и запасы углей центральной части Тунгусского бассейна. В кн: "Геология м-ний угля и горючих сланцев СССР". М., Недра, 1964, т.8. - С.226-246. (Совместно с Г.Л. Бельговским и A.A. Томиловым).

4. История геологического развития и закономерности палеозойского и мезозойского угленакопления на территории Красноярского края, Иркутской области и Тувинской АССР. В кн: "Геология м-ний угля и горючих сланцев СССР". М., Недра, 1964, т.8. - С.751-762 (Совместно с Н.Ф. Рябоконь и С.М. Ткалич).

5. Девонские углепроявления в пределах Канско-Ачинского бассейна. В кн: "Геология м-ний угля и горючих сланцев СССР". М., Недра, 1964, т.8. -С.514-515.

6. Некоторые вопросы метаморфизма и зонального распределения углей различного качества в районе р.Нижней Тунгуски. В кн: "Геология углей Сибири и Дальнего Востока". М., Наука, 1965,-С.85-92.

7. Геологическое строение, угленосность и качество углей Южной окраины Тунгусского бассейна. В кн.: "Геология углей Сибири и Дальнего Востока". М., Наука, 1965. - С.107-117. (Совместно с A.A. Томиловым).

8. Состояние разведанности и современное освоение угольных бассейнов и месторождений СССР (Канско-Ачинский и Минусинский бассейны). В кн.: "Геологическое строение месторождений углей и горючих сланцев СССР, разведанные запасы и перспективы освоения". М., 1970. - С.90-100.

9. Общий обзор угольных бассейнов и месторождений Красноярского края. В кн.: "Геология СССР". М., Недра, 1971, т. XV, ч.П. - Красноярский край.

10. Характеристика угольных бассейнов Красноярского края (Тунгусский, Канско-Ачинский, углепроявления девонского возраста). В кн.: "Геология СССР", т. XV, ч. П - Красноярский край. М., Недра, 1971. - 9с (Совместно с З.Ф. Лейбович и A.A. Томиловым).

11. Общие перспективы угленосности и основные направления дальнейших геологоразведочных работ в Красноярском крае. В кн.: "Геология СССР". ' Красноярский край. М., Недра, 1971,- т. XV, ч. П.- 8с.

12. К вопросу прогнозной оценки качества углей Центральной части Тунгус- > ского бассейна. В кн.: "Геология угля". М., 1972,- С.49-56.

13. Минусинский бассейн (геология, угленосность, качество углей, история геологического развития, запасы). В кн.: "Угленосные формации верхнего палеозоя СССР". М„ Недра, 1975.- С.247-257.

14. Тунгусский бассейн. (Геология, качество и метаморфизм углей, история геологического развития, запасы). В кн.: "Угленосные формации верхнего палеозоя СССР". М., Недра, 1975,- С.259-280. (Совместно с Ю.Р. Мазором).

15. Таймырский бассейн (геология, угленосность, качество и метаморфизм углей, история геологического развития, запасы). В кн: "Угленосные формации верхнего палеозоя СССР". М., Недра, 1975,- С.281-295. (Совместно с Ю.Р. Мазором).

16. Геолого-промышленная характеристика Канско-Ачинского бассейна и задачи его дальнейшего изучения. В кн.: "Геолого-технологическая оценка вскрышных пород угольных м-ний". Киев, 1976.- С.3-7 (Совместно с А.П. Красавиным, Л.В. Лабунским, А.М. Кабаковым).

17. Качество углей Канско-Ачинского бассейна и основные направления комплексного их использования. В кн.: "Ресурсы бурых и длиннопламенных углей СССР, комплексное рациональное их использование в народном хозяйстве". Минск, 1980. - С.73-77.

18. Геология и ресурсы углей Канско-Ачинского бассейна. Обзор ВИЭМС, сер. "Геология, методы поисков и разведки м-ний тверд.горюч.ископ." М., 1980. - 28с. (Совместно с К.В. Гаврилиным).

19. Угольная сырьевая база топливно-энергетических комплексов восточных районов СССР. - Обзор ВИЭМС, сер. "Геология, методы поисков и разведки м-ний тверд, горюч, ископ.". М., 1981. - 50с. (Совместно с A.A. Тимофеевым, В.Ф. Череповеким).

20. Основные проблемы изучения перспектив угленосности восточных районов СССР с целью расширения минерально-сырьевой базы угольной промышленности. В кн.: "Ресурсы твердых горючих ископаемых, их увеличение и комплексное рациональное использование в народном хозяйстве". (Тез. докл. VII Всесоюзн. угольн. совещ., ч.1). Ростов-на-Дону, 1981. - С.60-64. (Совместно с A.A. Тимофееевым).

21. Ресурсы углей для различных направлений использования и задачи геологоразведочных работ по Южно-Сибирскому углепромышленному региону. - В кн.: "Ресурсы тверд.горюч. ископ., их увеличение и комплексное рациональное использование в народном хозяйстве". (Тез. докл. VII Всесоюзн. угольн. совещ., ч.1). Ростов-на-Дону, 1981. - С.79-82 (Совместно с К.В. Гаврилиным, H.H. Звонаревым, И.И. Молчановым, Э.С. Цадером).

22. Региональные угленосные структуры юга Красноярского края. В кн: "Минерально-сырьевая база Красноярского края и Тувинской АССР и перспективы ее расширения в XI пятилетке" (Тез. докладов. Краев, научно-практическая конференция). Красноярск, 1981,- С. 100-102 (Совместно с Н.И. Погребновым и A.A. Тимофеевым).

23. Руководство по оценке прогнозных ресурсов твердых полезных ископаемых. М., Уголь, 1982. - С.25-35. (Совместно с А.Г. Портновым и С.Ф. Трофимовым). v 24. Разведка, подготовка и освоение топливной сырьевой базы КАТЭКа. Энциклопедический ежегодник. М., 1982.

25. Угленосные и сланценосные формации Южной Сибири. В кн: "Комплексное изучение ресурсов твердых горюч, ископ. Южно-Сибирского региона и их использование в народном хозяйстве" .М., 1983. - С.43-46. (Совместно с И.Н. Звонаревым, A.A. Тимофеевым и А.З. Юзвицким).

26. Закономерности размещения угленосности и углей различного качества в бассейнах Южно-Сибирского региона. В кн: "Комплексное изучение ресурсов твердых горючих ископаемых Южно-Сибирского региона и их использование в народном хозяйстве". М., 1983. - С.48-50. (Совместно с A.A. Тимофеевым).

27. К вопросу о роли тектоники в формировании и размещении угольных месторождений с высокой утлеплотностью в районе Северного Казахстана и Южной Сибири. В кн.: "Роль тектоники в формировании горногеологических факторов угольных месторождений". JI., 1983. - С.51-66. (Совместно с Л.А. Марфутовым и А.Н. Пономаревьм).

28. Влияние тектоники на качество углей. В кн.: "Роль тектоники в формировании горногеологических факторов угольных месторождений". Л., 1983. - С.176-183. (Совместно с И.И. Молчановым).

29. Геология, угленосность и качество углей Южно-Сибирского региона. -Обзор ВИЭМС, сер. "Геол. методы поисков и разв. м-ний тверд, горюч, ис-коп." М., 1983. - 45с. (Совместно с A.A. Тимофеевым).

30. Основные направления изучения угленосности восточных районов СССР с целью расширения минерально-сырьевой базы угольной промышленности. В кн.: "Вопросы комплексного изучения ресурсов углей и горючих сланцев". Л., 1983. - С.46-50. (Совместно с А.А. Тимофеевым и А.Г. Порхновым).

31. Угленосные формации Южной Сибири. В кн.: "Геолого-промышленная оценка угольных бассейнов Южной Сибири". Л., 1984. -С.47-55. (Совместно с A.A. Тимофеевым).

32. Эволюция углеобразования в процессе развития региональных структур Южной Сибири. В кн.: "Тез. докл. 27 МПС". М., Наука, т. VTI, 1984. -С. 149. (Совместно с A.A. Тимофеевым).

33. Системный многофакторный анализ как основа повышения достоверности прогноза угленосности. В кн.: "Основные направления научно-технического прогресса при поисках и разведке тверд.горюч. ископ." (Тез. докл. VIII Всесо-юзн. утольн. совещ. Ростов-на-Дону, 1986. - С.31-32. (Совместно с А.Я. Медведевым).

34. Фундаментальные научные исследования в изучении закономерностей размещения углей в земной коре с целью повышения достоверности прогноза угленосности. В кн.: "Перспективы развития сырьевой базы углей и горючих сланцев". Ростов-на-Дону, 1986. - С.5-11. (Совместно с A.A. Тимофеевым, В.Ф. Череновским).

35. Позднежаменноугольно-пермская минерагеническая эпоха. В кн.: "Геологическое строение СССР и закономерности размещения полезных ископаемых", Сибирская платформа, т.4. Л., Недра, 1987. -С.294-301. (Совместно с Н.С. Маличем, В.Н. Будниковым и Л.Б. Гуревичем).

36. Научно-методические основы прогноза угленосности. - Советская геология, 1988, N9. - С.27-35. (Совместно с Б.И. Журбицким, Б.В. Смирновым, A.A. Тимофеевым).

37. Ресурсы углей и торфа. Советская геология, 1989, N6. -С.87-93.

38. Угленосные провинции, эпохи углеобразования. В кн.: "Геологическое строение и минерагения СССР", т. 10, кн.2 - Закономерности размещения полезных ископаемых СССР. Л., Недра, 1989. - С.53-78. (Совместно с А.Г. Порт-новым, A.A. Тимофеевым и В.Ф. Череповским).

39. Основные направления тучных исследований в области угольной геологии в СССР. В кн.: "Ресурсы углей и торфа" (Докл. сов. геол. на XXVIII сессии Междунар. геол. кошр.). М., 1989. - С.5-11. (Совместно с В.Ф. Череповским, М.В. Голицыным, В.Р. Клером, Б.В. Полянским).

40. Метаморфизм углей в различных геоструктурных зонах Земли. В кн.: "Ресурсы углей и торфа" (Докл. сов. геол. на XXVIII сессии Междунар. геол. конгр.). М., 1989. - С. 106-113. (Совместно с Ю.Р. Мазором, А.К. Матвеевым, Ю.В. Степановым).

41. Прогнозирование угленосных структур по reo лого-геофизическим данным. М., Недра, 1989. - 120с. (Совместно с Б.И. Журбицким и A.A. Тимофеевым).

42. Система планирования развития угольной сырьевой базы в современных условиях. Советская геология, 1990, N5. - С.3-9. (Совместно с В.К. Кабаловым, Г.И. Старокожевой, O.E. Файловым).

43. Энергетический анализ процессов метаморфизма углей Горловского, Кузнецкого и Минусинского бассейнов. В кн.: "Ресурсы, качество, комплексное использование углей, экология" (Тез. докл. IX Всесоюзн. геол. угольн. совещ., т.Ш). Ростов-на-Дону, 199]. - С. 180-182. (Совместно с И.А. Очеретенко).

44. Геодинамика углегенеза. (Докл. на XXX сессии МПС, Пекин, 1996. Ж. Отечественная геология, N4, 1996. (Совместно с Н.М. Максимовым).

45. Ресурсы углей России и проблемы их эффективного использования. (Доклад на XXX сессии МГК, Пекин, 1996). Ж. Отечественная геология, N4, 1996. (Совместно с Б.В. Смирновым и O.E. Файдовым).

46. Некоторые особенности глубинного строения и угленосные структуры Центральной Сибири. (Докл. на XXX сессии МГК, Пекин, 1996). Ж. Отечественная геология, N5, 1996. (Совместно с Ю.Я. Черненко).