Катагенез і деформації мінералів – провідні фактори впливу на геомеханічні властивості гірських порід

Abstract

В статті подані результати дослідження трансформації мінералів гірських порід вугільних родовищ Донбасу. Вивчались проби пісковиків середнього карбону з районів поширення вугілля марки Г периферійних ділянок регіону. В ході досліджень оптичними та іншими методами встановлена різниця інтенсивності геохімічних перетворень і мікродеформацій основних мінералів у відкладах на заході та сході. Геохімічні та структурні зміни мінералів пісковиків на обох ділянках схожі, але є ряд ознак, які свідчать про імпульсний характер тектонічних рухів і різну інтенсивність напруги – вищу на сході, ніж на південному заході регіону. Перша – встановлено диференціацію в поширенні типів мікродеформацій структури породотвірних мінералів. Пластична порушеність кварцу комбінаційно складніша на сході. Друга – температурний градієнт на сході вищий завдяки прихованим магматичним осередкам і „термальним куполам‖, які прискорюють зміни в польових шпатах, карбонатах і впливають на катагенез. Третя – в результаті деформацій відбувається розкриття структурних дефектів мінералів, змінюється морфологія пустотного мікропростору. В умовах нерівномірного об’ємного стискування породи збільшується ширина та довжина відкритих тріщин всередині мінералів і між зернами, що впливає на стан породного масиву.

В статье представлены результаты исследования трансформации минералов горных пород угольных месторождений Донбасса. Изучались пробы песчаников среднего карбона из районов распространения угля марки Г периферийных участков региона. В ходе исследований оптическими и другими методами установлена разница в интенсивности геохимических превращений и микродеформаций основных минералов в отложениях на западе и востоке. Геохимические и структурные изменения минералов песчаников на этих участках похожи, но есть ряд признаков, которые свидетельствуют об импульсном характере тектонических движений и разной интенсивности напряжения – более высоких на востоке, чем на юго-западе региона. Первый – установлена дифференциация в распространении типов микродеформаций структуры минералов комбинационно более сложных на востоке. Второй – температурный градиент на востоке выше благодаря скрытым магматическим очагам и „термальным куполам‖, которые ускоряют изменения в полевых шпатах, карбонатах и влияют на катагенез. Третий – в результате деформаций происходит раскрытие структурных дефектов минералов, изменяется морфология пустотного микропространства. В условиях неравномерного объемного сжатия пород увеличивается ширина и длина открытых трещин внутри минералов и между зернами, что влияет на состояние породного массива.

The research results of mineral transformation in the rocks of Donbass coalfields are presented in the article. Sandstones samples of medium carbon from the G-grade coal spreading areas in peripheral areas of the region were studied. In the course of optical and other researches, difference between intensity of geochemical transformations and microstrain of essential minerals in the western and eastern sediments was determined. Geochemical and structural changes of the sandstone minerals are similar in these areas, but there are a number of signs indicating an impulsive nature of tectonic movements and different stress intensity, which is higher in the east and lower in the southwest. The first sing is an established differentiation between microstrain types spreading in the rockforming minerals. Combinations of the quartz elastic deformations are more complex in the east. The second sign is that temperature gradient in the east is higher due to the hidden magma centres and "thermal domes", which speed up changes in the feldspars and carbonates and affect the katagenesis. The third sign is that in result of deformations, mineral structural defects are opened and morphology of cavitated microspace changes. In conditions of the rock uneven volumetric compression, width and length of the cracks opening inside and between the mineral grains increases. These processes affect the state of the rock mass.