Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Дисертаційні роботи України
Геолого-мінералогічні науки
Геологія, пошук та розвідка родовищ твердих горючих копалин

Диссертационная работа:

Привалов Віталій Олександрович. Тектонотермальна еволюція Донецького басейну : Дис... д-ра наук: 04.00.16 - 2005.

смотреть введение
Введение к работе:

Актуальність теми. Державною програмою “Мінеральні ресурси України” і Національною програмою “Нафта і газ України до 2010 р.” передбачається необхідність проведення наукових досліджень у галузі вивчення геологічної будови України і визначення нових напрямків геологорозвідувальних робіт з пошуків родовищ корисних копалин, у тому числі вуглеводневих покладів. Національною енергетичною програмою України на період до 2010 року розроблені шляхи ефективного забезпечення країни енергетичними ресурсами за рахунок активізації розвитку власного паливно-енергетичного комплексу. При цьому вугілля залишається і на перспективу головним вітчизняним енергоносієм. Разом з тим, у Національній енергетичній програмі чітко визначений напрямок використання альтернативних видів енергії, у тому числі за рахунок залучення метану вугільних родовищ у паливно-енергетичний баланс держави.

Один з найбільш значимих регіонів України по запасах корисних копалин і перспективам виявлення нових родовищ вуглеводнів, інтенсивно дислокований Донецький басейн, являє собою унікальну геологічну структуру для вивчення послідовності тектонотермальних подій на шляху перетворення внутрішньорифтового басейну в накладену складчасту споруду. Вивчення процесів тектонотермальної еволюції Донбасу з використанням нових методів являє собою актуальну наукову проблему сучасної геології. Її вирішення дозволить не тільки простежити еволюційні алгоритми геодинамічного розвитку однієї з ділянок протяжного авлакогену на південній периферії Східно-Європейської платформи, але і протестувати отримані модельні дані з погляду закономірностей розміщення корисних копалин, визначитися з перспективами пошуків нових родовищ, у тому числі вуглеводневої сировини. Вивчення умов утворення спільності горючих корисних копалин у Донбасі, розшифровка послідовності термальних подій і тектонічних імпульсів і їхнього впливу на міграцію, схоронність метану у вугленосній товщі Донбасу і формування викидонебезпечних зон є актуальною прикладною проблемою, що має важливе народногосподарське і соціальне значення.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота узагальнює результати досліджень, що здобуті автором у процесі виконання держбюджетних НДР на замовлення Міністерства освіти і науки України, Національної академії наук України, Міністерства екології і природних ресурсів України (номери державної реєстрації 0103U006690, 0104U004075, 0102U007319, 0101U003247, У-04-134/2, ГР У-00-121/1, 0103U001636) і міжнародних наукових проектів за програмами "Дніпро" (досьє EGIDE № 05078 РК, Франція), ІНТАС (досьє INTAS-97-0743, Європейський Союз).

Мета і задачі досліджень. Метою роботи є створення цілісної моделі тектонотермальної еволюції Донецького басейну для реконструкції умов формування спільності горючих корисних копалин, встановлення закономірностей локалізації газогенераційних імпульсів і формування газодинамічних зон.

Для досягнення поставленої мети в роботі сформульовані такі задачі:

1. Провести комплексний аналіз геолого-геофізичної інформації, що відображає специфіку геоструктурної позиції й еволюційних алгоритмів розвитку Донецького басейну в контексті структур південної периферії Східно-Європейської платформи.

2. Деталізувати основні елементи розломно-блокової структури фундаменту басейну й оцінити їхній вплив на еволюцію режимів напружно-деформованого стану, геоморфологічні характеристики древніх ландшафтів і палеогеографічні обстановки в межах окремих ділянок території досліджень.

3. Встановити просторово-часові і причинні взаємини між інтенсивністю прояву різновікових тектонічних рухів, локалізацією центрів магматизму і характером прояву режимів тектоно-магматичної активізації в Донбасі.

4. Розробити модель формування і розвитку основних структурних елементів Донбасу на шляху перетворення від басейну седиментації до накладеної складчастої споруди.

5. Протестувати за допомогою сучасних методів лабораторних досліджень і моделювання різні варіанти еволюції палеогеотермальних режимів у Донбасі, розробити й обґрунтувати оптимальний сценарій термальної історії розвитку басейну.

6. Відтворити умови формування спільності горючих корисних копалин, механізми вуглефікації органічної речовини, а також деталізувати геологічні аспекти генерації, міграції і локалізації скупчень метану у вугленосних відкладах Донецького басейну.

7. Розробити модель формування викидонебезпечних зон у вугленосній товщі Донбасу, дослідити вплив сучасних тектонічних напружень як фактора активізації газогеодинамічних процесів.

Ідея роботи полягає у використанні сучасних методів аналізу гірничо-геометричних і кінематичних характеристик тектонічних порушень, даних фішн-трекових досліджень, чисельного моделювання древніх теплових потоків для розроблення збалансованої моделі тектонотермальної еволюції Донбасу.

Об'єктом дослідження є тектонічні структури, вугільні пласти, комплекси осадових і магматичних порід, що складають Донецьку складчасту споруду.

Предмет дослідження - процеси тектонотермальної еволюції Донбасу, геологічні умови формування вуглеводневих систем і зон скупчень метану у вуглепородному масиві.

Методи досліджень. Для вирішення поставлених задач у дисертації використано підхід, що включає комплексне оброблення й аналіз вихідної інформації (баз даних геолого-геофізичної і гірнично-технічної інформації, дистанційного зондування, польової документації кінематичних індикаторів і структурного картування) із застосуванням методів геоінформаційних (ГІС) технологій, морфометрії, фрактальної геометрії, тектонофізики, статистичного аналізу. Особлива роль у виконаній роботі приділяється лабораторним методам, серед яких фішн-трековий аналіз, термолітична газова хроматографія і діагностика біомаркерів. Для реконструкції хронології термальних подій, розшифровки генезису газогенераційних імпульсів у дисертації застосовувалися методи чисельного моделювання теплових потоків з використанням лабораторних даних про ступінь дозрівання органічної речовини і фішн-трекових датувань мінералів-геотермометрів. Крім того, для вивчення розподілу енергії пружних деформацій у масиві гірських порід під впливом сучасного тектонічного поля напружень використано метод фізичного моделювання.

Основні наукові положення, що захищаються в роботі:

1. Поліфазна історія геологічного розвитку Донецького басейну обумовлена:

а) здатністю Донбаського мегаблока, що розташований на перетинанні пізньопротерозойського лінеаментного поясу і палеорифту більш пізнього закладення, до човникових знакозмінних обертань під час зсувних активізацій крайових розломів;

б) наявністю в центральній частині басейну принципової дислокаційної зони (ПДЗ), що складається із серії кулісоподібних глибинних розломів і призсувних структур (пул-апартів), що їх розділяють, котрі періодично за умов зсувних активізацій функціонували як ділянки локального розтягання або стиснення.

2. Формування інверсійно-складчастої структури басейну викликано генерацією реактивних сил стиснення при лівому обертанні Донбаського мегаблока підчас уральської фази герцинського циклу і вертикальних тектонічних рухів, що пішли за цим, у зонах крайових глибинних розломів і секторах локального стиснення ПДЗ. Для більшості тектонічних фаз кімерійського й альпійського циклів були характерні режими правозсувної активізації ПДЗ, що супроводжувалися скрутним правим обертанням (крученням) Донбаського мегаблока з формуванням накладених складчастих і диз'юнктивних структур у приповерхній частині чохла.

3. У режимі правого зміщення призсувні структури (пул-апарти) у складі ПДЗ на рівні кристалічного фундаменту знаходилися в умовах розтягання, відкриваючи шляхи руху магми, гідротерм і флюїдів, і ставали найбільш сприятливими ділянками для локалізації інтрузивних тіл, підвищених теплових потоків і газогенераційних імпульсів.

4. У межах південно-західного і центрального Донбасу виявлені ділянки аномально високих післяінверсійних теплових потоків, формування яких відбувалося за умов локального розтягання під час пфальцької фази герцинського тектонічного циклу, що вказує на різновікову генерацію метану і дозволяє деталізувати умови його генерації, міграції і схоронності.

5. Локальні ділянки прояву газодинамічних явищ у вуглепородному масиві Донбасу контролюються регіональними зонами стиснення в областях розвитку концентричних і лінійних правозсувних поясів деформацій, концентрацією енергії пружних деформацій у масиві гірських порід під дією сучасного тектонічного поля напружень, якісними змінами вугільної речовини в процесі вуглефікації.

Обґрунтованість і надійність наукових положень, висновків і рекомендацій забезпечується:

- значними обсягами польових геологічних досліджень, різнобічної геолого-геофізичної інформації, що після ретельного аналізу були оброблені і проінтерпретовані в рамках єдиної концепції з урахуванням даних про глибинну будову регіону досліджень;

- комплексністю експериментальних даних, серед яких: а) виміри показника відбиття вітриніту Ro у 23 свердловинах Красноармійського, Донецько-Макіївського, Південно-Донбаського, Чистяково-Сніжнянського і Центрального районів Донбасу (266 проб з вугільних пластів з визначенням середнього значення Ro у кожній пробі за даними дискретних вимірів у 200 точках кожного аншліфа); б) визначення 18 549 довжин фішн-треків у 309 зернах апатиту і 60 зернах циркону з 20 зразків пісковиків (Красноармійський, Донецько-Макіївський, Південно-Донбаський, Чистяково-Сніжнянський і Амвросіївський райони); в) визначення біомаркерів, вуглепетрографічних показників, бітумного і водневого індексів у 91 пробі вугіль, що були відібрані в межах 23 шахтопластів Красноармійського, Донецько-Макіївського, Південно-Донбаського і Чистяково-Сніжнянського районів Донбасу; г) виміри 1664 мікротектонічних індикаторів деформацій у 43 кар'єрах і групах скельних оголень; д) 10 визначень абсолютного віку (40Ar/39Ar метод) у 9 зразках магматичних порід; е) побудовані з використанням 49 основних і 62 допоміжних геологічних розрізів карти різновікових амплітуд регіональних порушень Північної окраїни Донбасу.

Наукова новизна одержаних результатів.

1. Розроблена нова геодинамічна модель Донбасу, що дозволяє з'ясувати механізми формування специфічних режимів осадко- і вугленакопичення, інверсійного підйому і складкоутворюючих рухів, еволюційні алгоритми розвитку дислокацій і морфотектонічних форм.

2. Встановлено, що геологічний розвиток Донецького басейну і його трансформація в накладену складчасту споруду відбувалися в полі дії двох основних процесів: човникових знакозмінних обертань осадової призми Донбаського мегаблока, зсувних активізацій і вертикальних тектонічних рухів блоків у контурі принципової дислокаційної зони (ПДЗ).

3. Розширено теоретичні уявлення про термальну історію розвитку басейну, фактори й режими вуглефікації. Вперше отримані кількісні оцінки значень теплових потоків під час максимального занурення відкладів карбону на доінверсійній стадії.

4. Встановлено закономірності просторово-часової локалізації ділянок, у межах яких виявився післяінверсійний тепловий імпульс і отримано оцінки його інтенсивності.

5. Встановлено еволюційні зміни в режимах термогенної генерації рідких і газоподібних вуглеводнів у процесі вуглефікації і їхній вплив на метаноносність і викидонебезпечність вугільних пластів.

Практичне значення одержаних результатів:

- виконано детальне вивчення розподілу у вугленосній товщі ділянок дилатаційних і компресійних призсувних деформацій, що має першочергове значення при проведенні геологорозвідувальних робіт і визначенні типу пасток метанових покладів;

- виділено перспективні “квіткові” структури в осадовій товщі Донбасу, для пошуків великих газових скупчень, що розвиваються в зонах зсувних дислокацій;

- дано оцінку ролі альпійського і неотектонічного тектогенезу у формуванні морфоструктури Донецької височини і викидонебезпечних зон;

- обґрунтовано перспективи газоносності ряду районів південно-західного і центрального Донбасу з визначенням зон післяінверсійного газонакопичення і першочергових ділянок для проведення пошуково-розвідувальних робіт.

Реалізація висновків і рекомендацій роботи. Наукові результати роботи, які було висвітлено в монографії і статтях, використані на практиці в: державному регіональному геологічному підприємстві "Донецькгеологія" (м. Артемівськ) при виконанні структурно-тектонофізичних досліджень блокової тектоніки, пошуків газових родовищ у вугленосних відкладах Південно-Західного Донбасу; ш/у ім. М.І. Калініна ВО "Донецьквугілля" щодо прогнозування тектонічної порушеності й викидонебезпечності вугільних пластів, що відпрацьовуються; інститутах УкрНДМІ НАН України і ІГТМ НАН України при виконанні науково-дослідних робіт із прогнозу зон і ділянок скупчення метану у вуглепородному масиві.

Особистий внесок здобувача. Ідея роботи, постановка проблеми і шляхи її вирішення запропоновані автором. Основні теоретичні і прикладні положення, що виносяться на захист, стали підсумком шістнадцятирічних досліджень і отримані здобувачем особисто. Дисертаційна робота виконана на основі результатів, отриманих автором при проведенні як наукового керівника і відповідального виконавця науково-дослідних робіт з держбюджетної тематики кафедри геології Донецького національного технічного університету. Ініційовані автором і виконані за його особистої участі експериментальні дослідження з використанням методів фішн-трекового аналізу і термолітичної газової хроматографії проведені в Леобенському гірничому університеті, Австрія (разом з Р. Саксенхофером, К. Шпігель) і університеті А. Пуанкаре, Франція (разом з А. Ізаром), тектонофізичне моделювання - у Дзиліньському технічному університеті, КНР (разом з Ван Чен Джином). Збір і оброблення даних польових тектонофізичних досліджень у 1999-2001 рр., відбір магматичних проб для радіоізотопних датувань віку проведені спільно з фахівцями з Вільного університету м. Амстердама, Нідерланди (А. Санто, А. Брем), ІГН НАН України (О.М. Кичка), ДРГП "Донецькгеологія" (М.В. Жикаляк), CRPG-CNRS, Франція (Ф. Шало-Пра).

Апробація результатів роботи. Основні результати роботи були докладені й обговорені на: Всесоюзній конференції "Проблеми гірничопромислової геології" (Москва, 1990), Всесоюзній конференції "Геологія, пошуки і розвідка родовищ корисних копалин Східного Сибіру" (Іркутськ, 1990), XXII робочому засіданні маркшейдерської комісії 1 ISN (Донецьк, 1992), Міжнародній геофізичній конференції "Анізотропія. Фрактали. Проблеми практичного застосування" (Київ, 1994), Міжнародному конгресі "Економічна геологія Європи і за її межами" (Кейворт, 1994), 11-й Міжнародній конференції з тектоніці (Потсдам, 1994), Республіканській науковій конференції "Проблеми геологічної науки й освіти в Україні" (Львів, 1995), Міжнародних конференціях за програмою ЄВРОПРОБА (Ялта-Гурзуф, 1996; Цюріх, 1997; Олеана, 1998; Тулча, 1999; Гурзуф, 2000), 2-й Міжнародній конференції "БРМ-97" (Донецьк, 1997), 63-й конференції Європейської асоціації вчених і інженерів, що вивчають Землю EAGE (Амстердам, 2001), 7-й Міжнародній конференції з тектоніці плит ім. Л.П. Зоненшайна (Москва, 2001), 5-й Європейській вугільній конференції (Монс-Фрамері, 2002); IV Міжнародній конференції "Геодинаміка і нафтогазоносні структури Чорноморсько-Каспійського регіону" (Гурзуф, 2002), Міжнародному симпозіумі "Металогенія докембрійських щитів" (Київ, 2002), Міжнародній конференції "Ефузивно-осадовий літогенез і рудогенез" (Сімферополь-Судак, 2002), Нараді спілки австрійських седиментологів (Відень, 2002), XV Міжнародному конгресі з стратиграфії карбону і пермі (Утрехт, 2003), II науково-виробничій нараді геологів-зйомщиків України (Світлодарськ, 2003), 3-й Міжнародній конференції щодо пом'якшення наслідків викидів метану й оксидів азоту (Пекін, 2003), Європейській регіональній конференції асоціації геологів-нафтовиків AAPG (Прага, 2004), Міжнародній конференції "Гірнича геологія. Геомеханіка. Маркшейдерія" (Донецьк, 2004), наукових семінарах кафедр геології, корисних копалин і екологічної геології Донецького національного технічного університету (Донецьк, 2001, 2003, 2004).

Публікації. Основні положення дисертаційної роботи висвітлено автором у 70 наукових працях, з яких одна монографія, 34 статті в наукових журналах і збірниках наукових праць (у тому числі 22 статті в спеціалізованих виданнях, що затверджені ВАК України, 6 статей у міжнародно-визнаних зарубіжних спеціалізованих журналах), інше – матеріали і тези доповідей на наукових конгресах, симпозіумах і конференціях.


© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net