Вплив зсувної дислокаційної зони Західного Донбасу на формування газових скупчень у вугленосних відкладах

Abstract

Мета. Метою роботи є розроблення концепції геодинамічного розвитку зсувної дислокаційної зони Західного Донбасу (ЗД) на основі аналізу результатів визначення природної газоносності на прикладі ділянки розвідки Свидівська з використанням сучасних засобів опрацювання інформації та візуалізації; встановлення головних закономірностей впливу зсувної тектоніки на формування газових скупчень у вугленосних відкладах ЗД. Методика. Для аналізу структурно-геологічної інформації застосовані методи цифрової геологічної картографії, гірничо-геометричного моделювання та геолого-структурного аналізу (діагностична геометрія парагенезу розривних структур); використаний комплекс методів статистичного опрацювання даних про тектонічну порушеність – оцінювання частоти зустрічі азимутних орієнтувань розривів методом роз-діаграм. Для виявлення структурних елементів у вугільному пласті використовували комплексний аналіз, що містить морфометричні та морфоструктурні дослідження деформаційних процесів, тобто тренд-аналіз поверхні підошви вугільних горизонтів і оцінена швидкість деформаційного процесу на локальних ділянках з використанням градієнтного аналізу поверхні залишку через вилучення регіонального фону. Під час опрацювання та аналізу визначень природної газоносності за допомогою керногазонабірників КА 61, досліджень вугільних пластів випробувачем КВІ-65, газового каротажу використано прийоми інтерполяції початкових даних природної метаноносності вугільних пластів та візуалізації поверхонь ізогаз. Дослідження проводилися на 134 свердловинах по 8 вугільним пластам (с1, с4 2, с5,, с6в, с7н, c8в, c8н, c10в) та становили 102 проби газового вугілля. Результати. Запропонована модель формування дислокаційної зони ЗД в умовах утворення зсуво-розсуву уподовж трансформного розриву субмерідіанального простягання, транстенсії, що викликала формування пулл-апарта, з подальшим розвитком структур типу «доміно» в результаті лівозсувної активізації. Виявлено, що розриви північно-західного орієнтування (азимут простягання 340°) східного крила шахти Дніпровська та ділянки Свидівської утворюють єдину тектоносмугу, орієнтовану паралельно до Криворізько-Павлівської шовної зони та упродовж зміщувача якої спостерігається правий зсув. Виділена тектоносмуга розділяє Центральний блок Самарського блоку практично на дві рівні частини. На ділянці Свідовської (ЗД) виявлені зони знижених та підвищених значень природної газоносності, що зумовлені (відповідно) присутністю тектоносмуги – серії малоамплітудних розривів – ліві зколи (зсуви) Ріделя R1 та прирозривної складчастості, яка субпаралельна простяганню основних скидових структур району, що виникли унаслідок геодинамічного режиму стиску-розтягу в зсувній зоні. Наукова новизна. Вперше запропонована модель формування дислокаційної зони ЗД в умовах утворення зсуво-розсуву упродовж трансформного розриву субмерідіанального простягання, транстенсії, що викликала формування пулл-апарта, з подальшим розвитком структур «доміно» в результаті лівозсувної активізації, що безпосередньо вплинула на газоносність відкладів у зонах тектоносмуг зсувної природи. Вперше констатовано, що виявлена в межах вугільних пластів зона знижених значень природної газоносності північно-східного простягання зумовлена присутністю в масиві гірських порід тектоносмуги, що представлена серією малоамплітудних тектонічних порушень, морфологічно зсуви – ліві синтетичні зколи Ріделя R1, які простежені в межах гірничих відведень шахт Західно- Донбаська та Павлоградська. Практична значущість. Встановлені в роботі закономірності впливу зсувної тектоніки на формування газових скупчень у вугільних пластах Західного Донбасу важливі не тільки уточненням механізму тектоногенезу та природи формування вуглегазових родовищ, але і можливістю оптимізації пошуків газоносних структур, об’єктів та умов їхнього виникнення й локалізації у вуглепородному масиві. Структурно-тектонічний аналіз у сукупності з аналізом фактичних даних про природну газоносність вугільних пластів вугледобувних територій дасть змогу зменшити витрати на пошук перспективних (рентабельних) ділянок з підвищеним вмістом метану, а так само у разі експлуатації вугільного родовища, надійно прогнозувати структурно-тектонічні неоднорідності.Purpose. The objective of the work is to develop the concept of geodynamic evolution of the Western Donbass (WD) shear dislocation zone on the basis of determining the natural gas content results analysis with the help of Svidovska site example using modern information processing and visualization facilities; the establishment of the main regularities for influence of shear tectonics on the formation of gas accumulations in coal-bearing sediments of WD. Methodology. For the structural-geological information analysis methods of digital geological mapping, mining-geometric modeling, and geological-structural analysis (diagnostic geometry of the discontinuous structures paragenesis) were applied. A set of methods for statistical data processing of tectonic disturbance was used, which is an estimate of azimuth ruptures orientations occurrence frequency calculated using the method of rose diagrams. A complex analysis was used to reveal structural elements in the coal seam, which include morphometric and morphostructural studies of deformation processes that are a trend analysis of the soil surface of coal horizons and the rate of deformation in local areas using gradient analysis of Purpose. The objective of the work is to develop the concept of geodynamic evolution of the Western Donbass (WD) shear dislocation zone on the basis of determining the natural gas content results analysis with the help of Svidovska site example using modern information processing and visualization facilities; the establishment of the main regularities for influence of shear tectonics on the formation of gas accumulations in coal-bearing sediments of WD. Methodology. For the structural-geological information analysis methods of digital geological mapping, mining-geometric modeling, and geological-structural analysis (diagnostic geometry of the discontinuous structures paragenesis) were applied. A set of methods for statistical data processing of tectonic disturbance was used, which is an estimate of azimuth ruptures orientations occurrence frequency calculated using the method of rose diagrams. A complex analysis was used to reveal structural elements in the coal seam, which include morphometric and morphostructural studies of deformation processes that are a trend analysis of the soil surface of coal horizons and the rate of deformation in local areas using gradient analysis ofЦель. Целью работы является разработка концепции геодинамического развития дислокационной сдвиговой зоны Западного Донбасса (ЗД) на основе анализа результатов определения природной газоносности на примере участка Свидовской с использованием современных средств обработки информации и визуализации; установление основных закономерностей влияния сдвиговой тектоники на формирование газовых скоплений в угленосных отложениях ЗД. Методика. Для анализа структурно- геологической информации применены методы цифровой геологической картографии, горно- геометрического моделирования и геолого-структурного анализа (диагностическая геометрия парагенеза разрывных структур); использован комплекс методов статистической обработки данных о тектонической нарушенности – оценка частоты встречаемости азимутальных ориентировок разрывов методом роз- диаграмм. Для выявления структурных элементов в угольном пласте использован комплексный анализ, который включает морфометрические и морфоструктурные исследования деформационных процессов, то есть тренд-анализ поверхности почвы угольных горизонтов и оценена скорость деформационного процесса на локальных участках с использованием градиентного анализа поверхности остатка путем исключения регионального фона. При обработке и анализе определений природной газоносности с помощью керногазонаборников КА 61, испытаний угольных пластов пластоиспытателем КИИ-65, газового каротажа, использованы приемы интерполяции начальных данных природной метаноносности угольных пластов и визуализации поверхностей изогаз. Исследования проводились на 134 скважинах по 8 угольным пластам (с1, с42, с5,, с6в, с7н, c8в, c8н, c10в) и составили 102 пробы газового угля. Результаты. Предложена модель формирования дислокационной зоны ЗД в условиях образования сдвиго-раздвига вдоль трансформного разрыва субмеридианального простирания, транстенсии, вызвавшей формирование пулл-апарта, с последующим развитием структур «домино» в результате левосдвиговой активизации. Выявлено, что разрывы северо-западной ориентировки (азимут простирания 340°) восточного крыла шахты Днепровская и участка Свидивской образуют единую тектонополосу, ориентированную параллельно Криворожско-Павловской шовной зоне и вдоль сместителя которой наблюдается правый сдвиг. Выделенная тектонополоса разделяет Центральный блок Самарского блока практически на две равные части. На участке Свидовской (ЗД) выявлены зоны пониженных и повышенных значений природной газоносности, обусловленные (соответственно) присутствием серии малоамплитудных разрывов – левыми сколами (сдвигами) Риделя R1 и приразрывной складчатостью, субпараллельной простиранию основных сбросовых структур района, возникшие вследствие геодинамической обстановки сжатия-растяжения в сдвиговой зоне. Научная новизна. Впервые предложена модель формирования дислокационной зоны ЗД в условиях образования сдвига-раздвига вдоль трансформного разрыва субмеридианального простирания, транстенсии, вызвавшей формирование пулл-апарта, с последующим развитием структур «домино» в результате левосдвиговой активизации, которая оказала непосредственное влияние на газоносность отложений в зонах тектонополос сдвиговой природы. Впервые констатировано, что выявленные в пределах угольных пластов зоны сниженных значений естественной газоносности северо-восточного простирания обусловлены присутствием в массиве горных пород тектополосы, представленной серией малоамплитудных тектонических нарушений, морфологически − сдвиги – левые синтетические сколы Риделя R1, которые прослежены в пределах горных отводов шахт Западно-Донбасская и Павлоградская. Практическая значимость. Установленные в работе закономерности влияния сдвиговой тектоники на формирование газовых скоплений в угольных пластах ЗД важны не только уточнением механизма тектоногенеза и природы формирования углегазовых месторождений, но и возможностью оптимизации поисков газоносных структур, объектов и условий их возникновения и локализации в углепородном массиве. Структурно-тектонический анализ в совокупности с анализом фактических данных о естественной газоносности угольных пластов угдедобывающих территорий позволяет уменьшить расходы на поиск перспективных (рентабельных) участков с повышенным содержанием метана, а также, в случае эксплуатации угольного месторождения, устойчиво прогнозировать структурно-тектонические неоднородности.