Закономерности уплотнения осадочных пород
Предметом исследований являются осадочные породы. Приведенные результаты получены автором в процессе отбора проб из керна скважин и в шахтных выработках Донбасса, а также из литературных источников. Получены новые данные о закономерностях уплотнения пород на разных стадиях литогенеза....
Збережено в:
| Дата: | 2013 |
|---|---|
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України
2013
|
| Назва видання: | Геотехнічна механіка |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/87390 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Закономерности уплотнения осадочных пород / В.А. Баранов // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2013. — Вип. 112. — С. 83-100. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-87390 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-873902025-02-09T14:23:51Z Закономерности уплотнения осадочных пород Закономірності ущільнення осадочних порід Regularity of sedimentary rock compression Баранов, В.А. Предметом исследований являются осадочные породы. Приведенные результаты получены автором в процессе отбора проб из керна скважин и в шахтных выработках Донбасса, а также из литературных источников. Получены новые данные о закономерностях уплотнения пород на разных стадиях литогенеза. Предметом досліджень є осадкові породи. Приведені результати одержані автором в процесі відбору проб з керна свердловин і в шахтних виробках Донбасу, а також з літературних джерел. Одержати нові дані про закономірності ущільнення порід на різних стадіях літогенеза. Object of the researches is sedimentary rocks. The results presented were obtained by the author in process of sampling cores from mining holes and tunnels of Donetsk mines, and were found in different literary sources. To get new information on regularity of the rock compression in different stages of lithogenesis. 2013 Article Закономерности уплотнения осадочных пород / В.А. Баранов // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2013. — Вип. 112. — С. 83-100. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. 1607-4556 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/87390 551.352:552.14 ru Геотехнічна механіка application/pdf Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| description |
Предметом исследований являются осадочные породы. Приведенные результаты получены автором в процессе отбора проб из керна скважин и в шахтных выработках Донбасса, а также из литературных источников. Получены новые данные о закономерностях уплотнения пород на разных стадиях литогенеза. |
| format |
Article |
| author |
Баранов, В.А. |
| spellingShingle |
Баранов, В.А. Закономерности уплотнения осадочных пород Геотехнічна механіка |
| author_facet |
Баранов, В.А. |
| author_sort |
Баранов, В.А. |
| title |
Закономерности уплотнения осадочных пород |
| title_short |
Закономерности уплотнения осадочных пород |
| title_full |
Закономерности уплотнения осадочных пород |
| title_fullStr |
Закономерности уплотнения осадочных пород |
| title_full_unstemmed |
Закономерности уплотнения осадочных пород |
| title_sort |
закономерности уплотнения осадочных пород |
| publisher |
Інститут геотехнічної механіки імені М.С. Полякова НАН України |
| publishDate |
2013 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/87390 |
| citation_txt |
Закономерности уплотнения осадочных пород / В.А. Баранов // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. — Днепропетровск: ИГТМ НАНУ, 2013. — Вип. 112. — С. 83-100. — Бібліогр.: 7 назв. — рос. |
| series |
Геотехнічна механіка |
| work_keys_str_mv |
AT baranovva zakonomernostiuplotneniâosadočnyhporod AT baranovva zakonomírnostíuŝílʹnennâosadočnihporíd AT baranovva regularityofsedimentaryrockcompression |
| first_indexed |
2025-11-26T20:12:21Z |
| last_indexed |
2025-11-26T20:12:21Z |
| _version_ |
1849885139040993280 |
| fulltext |
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2013. №112
________________________________________________________________________________
83
- design obturators with taking into account quality of filtering elements and duration of their
exploitation;
- increase the contact closeness under the obturation bar through the reduced rigidity and width
of the obturator surface and material elasticity and properly chosen points for fastening the head-
band;
- make recommendations for individual half-mask fitting which would provide a stable position
of the FPBP on the face.
Keywords: protective efficiency of respirator, resistance of filtration, impermeability of ex-
pired valves.
Статья поступила в редакцию 05.04.2013
Рекомендовано к публикации д-ром техн. наук Т.В. Бунько
УДК 551.352:552.14
В.А. Баранов, д-р геол. наук, ст. научн. сотр.
(ИГТМ НАН Украины)
ЗАКОНОМЕРНОСТИ УПЛОТНЕНИЯ ОСАДОЧНЫХ ПОРОД
В.А. Баранов, д-р геол. наук, ст. наук. співр.
(ІГТМ НАН України)
ЗАКОНОМІРНОСТІ УЩІЛЬНЕННЯ ОСАДОЧНИХ ПОРІД
V.A. Baranov, D. Sc. (Geol.), Senior Reseacher
(IGTM NAS of Ukraine)
REGULARITY OF SEDIMENTARY ROCK COMPRESSION
Аннотация. Предметом исследований являются осадочные породы. Приведенные результа-
ты получены автором в процессе отбора проб из керна скважин и в шахтных выработках
Донбасса, а также из литературных источников. Получить новые данные о закономерностях
уплотнения пород на разных стадиях литогенеза. Полученные результаты показывают, что
значение одного гравитационного давления явно недостаточно, для более полной характери-
стики свойств пород. К этому необходимо добавить среду уплотнения (обводненная или су-
хая), структуру вещества, размер обломочных зерен, стадию литификации. На каждой стадии
преобразования пород, процесс уплотнения может развиваться по-другому. Глубина стадии
диагенеза составляет десятки, сотни и тысячи метров. В отдельных районах рыхлые отложе-
ния сохраняются на глубине 2-3 км. Аргиллиты Донбасса, вмещающие карбоновые угли, на
стадии раннего катагенеза имеют плотность 1,7-2,2 г/см3, на стадии среднего катагене- за
плотность, в основном, укладывается в значения 2,2-2,6 г/см3, а к стадии позднего катагенеза
относятся аргиллиты с плотностью 2,6-3,0 г/см3. Приведенные цифры являются усредненны-
ми данными, но это типичные аргиллиты и их свойства для отложений Донбасса определя-
лись в больших объемах. Полученные данные на разных территориях хорошо иллюстрируют
максимально быстрое уплотнение для карбонатных пород и минимальное уплотнение для
песчаников и алевролитов. Аргиллиты, по степени уплотнения находятся, примерно, посере-
дине. Пористость на стадиях диагенеза и катагенеза уменьшается по установленной законо-
мерности с циклами в 1,5-2 раза. Полученные результаты указывают, на каких стадиях лито-
генеза и какие полезные ископаемые органического происхождения могут образовываться и
находиться при благоприятных условиях.
© В.А. Баранов, 2013
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2013. № 112
________________________________________________________________________________
84
Ключевые слова: осадочные породы, песчаники, катагенез, диагенез, уплотнение, ста-
дия литогенеза
Литогенез, в соответствии с Геологическим словарем (1978), включает сле-
дующие стадии: гипергенез – подготовка пород к разрушению, предразруше-
ние; седиментогенез – образование осадка и консолидация его в месте сноса;
диагенез – обезвоживание и литификация осадка, превращение его в плотную
породу; катагенез – структурные и минералогические преобразования осадоч-
ной породы в рамках ориентировочных температур (50-300º С)и давлений (10-
300 МПа), заканчивается образованием метаморфической породы.
На двух последних стадиях литогенеза формируются биолиты (породы раз-
ного состава с рассеянной органикой менее 50 %) и каустобиолиты (органиче-
ского вещества более 50 %, в виде пластовых скоплений). Кроме лититов (твер-
дых образований), на этих стадиях формируются углеводороды в газовом, жид-
ком и смешанном – газоконденсатном виде.
Проблемы образования и преобразования углеводородов, каустобиолитов и
биолитов, формирование их скоплений и месторождений, а также свойств вме-
щающих эти скопления пород, имеют непреходящую актуальность, поскольку
перечисленные органические образования являются базой энергетики вообще и
нашей республики, в частности.
Данная статья, написанная по авторским материалам и результатам, изло-
женным в публикациях, нацелена на определение одного из ведущих факторов
литогенеза – уплотнениt осадочных пород на разных его стадиях и установле-
ние возможности получения определяющих закономерности данного процесса.
Результаты и их обсуждение. В начале и середине двадцатого века, когда
шло становление литологии, как отдельного геологического направления, было
предложено несколько моделей уплотнения осадочных пород (Л.Е. Эти, 1930 г.;
X.Д. Хедберг, 1936 г.; Ж.И. Уэллер, 1959 г.; Н.Б. Вассоевич, 1960 г.; М.К. Пау-
эре, 1967 г.; Ю.Ф. Берет, 1969 г. и др.). В большинстве этих моделей опреде-
ляющим фактором уплотнения является гравитационное давление. Различные
исследователи выделяют от двух до четырех стадий уплотнения. Однако еди-
ной закономерности уплотнения осадков и глинистых пород, в частности, для
всех формаций и разрезов на настоящее время не существует. Каждый регион,
область, формация и разрез в соответствии с возрастом, скоростью осадконако-
пления, минералогическим составом глин, геотермической обстановкой и исто-
рией геологического развития характеризуется своими условиями консолида-
ции осадочных образований и кривыми их уплотнения.
В.М. Добрынин (1965 г.), анализируя характер необратимых деформаций
осадочных пород, ввел коэффициент необратимого уплотнения βп:
βп ≈ - 1/[0,014(1-kп) kп] × (Δkп/Δh),
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2013. №112
________________________________________________________________________________
85
где Δkп/Δh – средний градиент изменения коэффициента пористости пород в
изучаемом интервале глубин, kп – коэффициент пористости в верхней части ис-
следуемого интервала.
Исследования во многих районах показали, что процессам уплотнения наи-
более подвержены глинистые породы. Глины имеют важное значение не только
как основные нефтематеринские породы, по мнению некоторых исследовате-
лей, но и как покрышки и источник выжимаемых при уплотнении флюидов.
Последние контролируют направление и объем миграции углеводородов (УВ) и
могут быть причиной образования аномально высоких пластовых давлений
(АВПД). Глины могут являться структурообразующей породой и указывать на
подземные условия дренажа. К этому мнению К. Магары (1980) следует доба-
вить, что глины вряд ли могут быть эффективными покрышками по той причи-
не, что это не консолидированные породы и пористость в них достигает 30-40
%, проницаемость также высокая. По этой причине, говорить об АВПД в таких
отложениях, не корректно. Речь, вероятно, идет об аргиллитах.
В сборнике специалистов по нефтяной геологии под редакцией Г.Д. Хобсо-
на (1980) представлены кривые изменения пористости и плотности глинистых
пород с глубиной залегания для различных регионов мира. Значительный раз-
брос кривых подтверждает сделанное выше предположение. Кривые, которым
соответствуют относительно высокие значения пористости и минимальные
значения плотности на глубине, могут быть обусловлены, как это указывалось
ранее, повышенным по сравнению с нормальным (гидростатическим) давлени-
ем флюидов. Кривые же, характеризующиеся повышенными значениями плот-
ности и пониженной пористостью, отвечают полностью консолидированным
(уплотненным глинам, перешедшим в аргиллиты) глинистым породам.
Сопоставление с ними зависимостей, полученных А.О. Огневым и др. (1986)
для условий Северного Устюрта и Южного Мангышлака, показало, что в верх-
ней части разреза они близки к кривым, соответствующим консолидированным
породам, ниже постепенно сближаются с кривыми, построенными Н.Б. Вассое-
вичем для глин олигоценового возраста. Проведенное сопоставление позволило
сделать вывод о том, что молодые по возрасту глинистые отложения Северного
Устюрта и Южного Мангышлака достаточно уплотнены, а более древние не
достигли еще этого состояния и могут содержать в себе флюиды.
Более детальный анализ изменения физических параметров осадочных от-
ложений, проведенный указанными авторами на основе расчета детальных пет-
рофизических разрезов, показал, что в разрезе Северного Устюрта и Южного
Мангышлака достаточно уверенно выделяется несколько стратиграфических
интервалов, отличающихся как абсолютными значениями параметров, так и ха-
рактером их изменения с глубиной залегания. В качестве примера на рис. 1
приведен разрез общей пористости глинистых отложений скв. 17 Каракудук.
Верхнемеловая – палеогеновая часть разреза отличается повышенной плотно-
стью и пониженными значениями пористости (18-11 %, βп =31,8·10-3 1/МПа).
Залегающие ниже апт-альбские глинистые отложения нижнего мела выделяют-
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2013. № 112
________________________________________________________________________________
86
ся повышенными значениями пористости (20 – 13 %) и уменьшенной способ-
ностью пород к уплотнению (βп = 28,8·10-3 1/МПа). Этот интервал хорошо кор-
релируется с резким увеличением скорости осадконакопления альбских глин (φ
= 120 м/млн. лет). Глины и аргиллиты средне-верхнеюрского и неокомского
возраста отличаются повышенной способностью к уплотнению (βп = 43,6·10-3
1/МПа) и относительно высокими значениями пористости (20–9 %).
Наличие инверсии в распределении общей пористости может быть следст-
вием различия в скорости осадконакопления, возможных изменений глинистых
минералов (например, гидрослюдизация монтмориллонита) либо перерывов в
осадконакоплении. И, наконец, нижняя часть разреза (нижняя юра - триас) от-
личается резко заниженными значениями пористости (до 5-4 %) и потерей спо-
собности глинистых образований к уплотнению (βп = 18,7·10-3 1/МПа). Для этой
части разреза характерны значительные перерывы в осадконакоплении.
Рисунок 1 - Сопоставление разреза общей пористости глинистых отложений (а)
с графиком скорости осадконакоплений (б) на площади Каракудук, по данным
А.О. Огнева и др. (1986)
Латеральные изменения βп глинистых пород рассматривались авторами на
примере юрско-неокомских образований. Значения коэффициента βп в пределах
западной части Туранской плиты (Южный Мангышлак, Бузачи, Северный и
Южный Устюрт) изменяются от 18,6 до 65·10-3 1/МПа. На указанной террито-
рии области повышенных значений коэффициента βп чередуются с зонами от-
носительно пониженных (<35·10-3 1/МПа).
Известно [1-2], что процессы уплотнения оказывают существенное влияние
на условия миграции и аккумуляции УВ в осадочных породах (особенно в гли-
нистых). Повышенные значения βп указывают на замедленное захоронение
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2013. №112
________________________________________________________________________________
87
осадков либо значительное воздействие термодинамических факторов, следст-
вием которых явилась практически полная консолидация глинистых отложений
(преобразовались в аргиллиты). Естественно предположить, что в этих областях
произошло максимальное выжимание флюидов (в том числе, возможно, и УВ)
из осадков и их миграция за пределы области или в ее периферийные структур-
но-повышенные участки. Это предположение находит подтверждение в разме-
щении месторождений нефти и газа, открытых в юрско-меловых отложениях.
Влияние геологического возраста пород на степень их уплотнения подчер-
кивалось рядом исследователей. Так, О.А. Черников (1981), изучая степень из-
мененности песчано-алевролитовых пород Южного Мангышлака, установил
различие в значениях вторичных преобразований для песчаников юрского воз-
раста (от нижней юры до батского яруса средней юры). Б.К. Прошляков (1974),
для условий Прикаспийской впадины выявил зависимость коэффициента уп-
лотнения kσ (отношение объемной плотности породы (σ) к плотности ее твер-
дой фазы (σт)), от геологического возраста песчаников и глин. Первую попытку
установления количественной связи между коэффициентом βп и их геологиче-
ским возрастом сделал Л.А. Буряковский (1982 г.). Используя данные Дж. Уэл-
лера, Б.К. Прошлякова, В.М. Добрынина и Н.Б. Вассоевича, для глинистых от-
ложений Л.А. Буряковский и др. выявили следующую эмпирическую зависи-
мость βп = (26,61g Т – 8,42) × 10-3, где Т- геологический возраст пород, млн. лет.
В полулогарифмическом масштабе эта зависимость представляется в виде пря-
мой линии. Исследования А.О. Огнева и др., проведённые для условий Южного
Мангышлака и Северного Устюрта, показали несостоятельность установленной
выше зависимости.
Данными авторами анализировались результаты изменения с глубиной зале-
гания общей пористости песчано-глинистых отложений различного геологиче-
ского возраста (от верхнемеловых до нижнетриасовых). Характер изменения
величины βп от геологического возраста (в полулогарифмическом масштабе)
отличается от линейного (рис. 2).
Рисунок 2 - Зависимость βп осадочных пород от геологического возраста
(Северный Устюрт), по А.О. Огневу и др. (1986)
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2013. № 112
________________________________________________________________________________
88
Значение βп с увеличением возраста отложений вначале возрастает, а затем
уменьшается, наибольшие его значения отмечаются для продуктивной толщи
средней и нижней юры.Приведенные результаты наглядно демонстрируют ме-
тодические ошибки авторов. Сравнивать можно только однотипные породы,
преобразованные в однотипных условиях. В данном случае, эти условия не бы-
ли соблюдены (сравнивались разные породы – песчано-глинистые, сформиро-
ванные в разное время и в разных условиях). Подобные исследования можно
проводить лишь с отложениями одного состава, образованными в одно время.
Если степень уплотнения их разная (и вторичные преобразования, тоже), тогда
нужно моделировать или искать различие в условиях преобразования. Основ-
ные условия сводятся к трем – температура, давление и состав пород. Тем не
менее, фактор времени играет свою немаловажную роль, но время в геологии
не абстрактное понятие.
В монографии Л.М. Марморштейна (1985) указывается, что в ряде случаев
отмечается связь скорости распространения упругих колебаний с такими харак-
теристиками, как размер зерен и их окатанность. Причем чем больше размер
зерен, тем выше скорость распространения упругих волн. Эти показатели (раз-
мер зерен и окатанность) контролируют величину проницаемости и сказывают-
ся на значениях параметра пористости. Такие связи отмечаются в отдельных
случаях. В общем же картина более сложная и зависит от специфических усло-
вий района. Кроме этого, общее содержание цемента или его составляющие
компоненты оказывают иногда существенное влияние на физические свойства
пород. Так, для некоторых исследованных пород скорость распространения уп-
ругих колебаний существенно зависит от содержания карбонатного цемента.
Таким образом, изменение физических свойств пород автор определил тремя
основными факторами: межзерновой пористостью, структурой пород и их ми-
нералогическими особенностями.
По данным А.А. Ханина (1976), на небольших глубинах глины (особенно
монтмориллонитовые) имеют плотность до 2,1-2,3 г/см3 и являются хорошими
покрышками для нефти и газа. На палеоглубине свыше 2 км эти глины уплот-
няются до 2,3-2,6 г/см3, теряют свободную воду и, превращаясь в аргиллитопо-
добные породы и аргиллиты, становятся трещиноватыми, теряют свои экрани-
рующие свойства и могут даже перейти в разряд трещинных коллекторов. Та-
кие же изменения могут происходить с известняками, мергелями, реже ангид-
ритами и гипсами. В известняках и доломитах проницаемость снижается при
давлении 7,8 - 17 МПа, в гипсах - при 16 - 19 МПа, а в ангидритах - при 11
МПа.
Приведенные цифры и названия пород вызывают сомнение, поскольку ар-
гиллиты Донбасса, вмещающие карбоновые угли, на стадии раннего катагенеза
имеют плотность меньше, чем у вышеприведенного автора (но глинами эти по-
роды не называются) 1,7-2,2 г/см3, на стадии среднего катагенеза плотность, в
основном, укладывается в значения 2,2-2,6 г/см3, а к стадии позднего катагенеза
относятся аргиллиты с плотностью 2,6-3,0 г/см3. Приведенные цифры являются
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2013. №112
________________________________________________________________________________
89
усредненными данными, но это типичные аргиллиты и их свойства для отложе-
ний Донбасса определялись в ИГТМ НАН Украины в больших объемах.
По данным [1], по мере погружения на глубину глины претерпевают суще-
ственные изменения структуры, которые выражаются в отжатии свободной во
ды, увеличении плотности и уменьшении пористости и проницаемости. Рабо-
тами этого исследователя показано, что каолинитовые глины с небольшим со-
держанием гидрослюды уплотняются больше, чем глины со смешанно-
слойными минералами. Это объясняется особенностью строения кристалличе-
ской решетки, влияющей на степень дегидратации. Так, минералы, включаю-
щие большое количество связанной воды (например, монтмориллонит) уплот-
няются при тех же нагрузках меньше, так как вода в этом случае играет боль-
шую роль буфера. Начиная с глубины 400-800 м из глины удаляется в основном
свободная вода, затем происходит вторичное уплотнение, обусловленное вы-
жиманием оставшейся свободной и связанной воды. В монтмориллонитовых
глинах содержится 10-24 % связанной воды, в каолинитовых глинах 1-6 %, по-
этому монтмориллонитовые глины меньше уплотняются и в них образуется
меньше трещин, что и способствует улучшению экранирующей способности
этих глин.
В работе К.А. Абдурахманова и др. (1974) показано существенное измене-
ние структуры порового пространства пород с глубиной. Были проанализиро-
ваны породы - покрышки на глубине от 650 до 3700 м. Как видно из рисунка 3,
размеры пор с глубиной существенно уменьшаются. При этом породы-
покрышки различных типов, начиная с определенной глубины (в рассмотрен-
ном случае - с глубины > 2000 м), по своим показателям близки друг к другу.
0
5
10
15
20
25
650 980 1800 2600 3700
Глубина, м
П
ор
ис
то
ст
ь
от
кр
ы
та
я,
%
Рисунок 3 - Характер изменения порового пространства глинистых пород-покрышек с
глубиной (Абдурахманов К.А. и др., 1974)
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2013. № 112
________________________________________________________________________________
90
В работе [2] выделяется четыре степени уплотнения глинистых пород:
- породы глинистые слабого уплотнения, пористость открытая > 13 %, тре-
щин нет;
- породы глинистые умеренного уплотнения с уплотненными глинами, по-
ристость открытая 8 - 13 %, трещиноватость слабая;
- породы глинистые сильного уплотнения, аргиллитоподобные глины, по-
ристость открытая 4 - 8 %, трещиноватость заметная;
- породы глинистые очень сильного уплотнения, аргиллитоподобные глины
и аргиллиты, пористость открытая < 4 %, трещиноватость значительная.
От одной степени уплотнения к другой трещиноватость растет скачками.
Авторы этой работы показали, что на глубине около 3 км, при определенных
давлениях и температурах, происходит катагенетическая гидрослюдизация
монтмориллонита, отмечаемая при переходе разбухающих глин к гидрослюди-
стым аргиллитам. Данная граница отмечена указанными авторами и на других
площадях, с небольшими вариациями по глубинам. Следует отметить, что ис-
следовались кайнозойские отложения и указанная глубина трансформации
структуры глин в более древних отложениях может быть меньше, тем более что
приведенная глубина является не начальной, а конечной глубиной преобразо-
вания глин. В этом случае резко уменьшается количество монтмориллонита и
появляется сложное смешанослойное образование, состоящее из слюдистых
(иллитовых) и монтмориллонитовых пакетов. Указанную зону можно рассмат-
ривать как сочетание политипных модификаций гидрослюды 2М1>1М.
В работе [3], представлены результаты экспериментальных определений по-
ристости и гранулометрии шельфа Черного моря для разных литологических
типов: крупно- и среднезернистых песков, мелкозернистых песков, алевритов,
илов, пелитов (глин). Анализ и обработка приведенных в статье данных позво-
лили их сгруппировать и представить по литологическим типам в табл. 1.
Таблица 1 - Усредненные данные свойств черноморских осадков (по данным [3])
Литотипы пород Средний диа-
метр зерен, мм
Пористость,
%
Плотность,
г/см3
Скорость
продольных
волн, м/сек
Крупно- и средне-
зернистые пески
0,420 39,5 2,02 1750
Мелкозернистые пески 0,190 44,9 1,96 1690
Крупнозернистые алевриты 0,110 46,3 1,95 1704
Мелкозернистые алевриты 0,018 63,2 1,66 1500
Крупнозернистые илы 0,012 77,0 1,39 1462
Илы 0,006 76,0 1,32 1480
Пелиты 0,001 74,5 1,45 0
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2013. №112
________________________________________________________________________________
91
Графические построения полученных усредненных данных позволили на-
глядно установить зависимости плотности донных осадков, пористости откры-
той и скорости продольных волн, от размера обломочных зерен (рис. 4,5,6). На
графиках хорошо отражается закономерное увеличение плотности осадков при
увеличении размера зерен. В целом, от тонкозернистых пелитов, до крупнозер-
нистых песков, плотность увеличивается в полтора раза. Следует отметить, что
размер в 0,01-0,02 мм, является своеобразным рубежом, выше которого плот-
ность увеличивается существенно, а ниже которого она изменяется мало.
На рис. 5 представлен график изменения значений открытой пористости от
размера зерен донных осадков (мм). От тонкозернистых пелитов, до крупнозер-
нистых песков, пористость увеличивается почти в два раза.
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
0,4
0,45
0 0,5 1 1,5 2 2,5
Плотность донных осадков, г/см3
Ра
зм
ер
зе
ре
н,
м
м
Рисунок 4 – График изменения плотности (г/см3) от размера зерен донных осадков (мм)
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
0,4
0,45
0 20 40 60 80 100
Пористость открытая, %
Ра
зм
ер
зе
ре
н,
м
м
Рисунок 5 – График изменения пористости (%) от размера зерен донных осадков (мм)
Здесь так же размер зерен в 0,01-0,02 мм является своеобразным рубежом,
выше которого пористость уменьшается существенно, а ниже которого изменя-
ется незначительно.
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2013. № 112
________________________________________________________________________________
92
На рис. 6 представлен график изменения значений скорости продольных
волн от размера зерен донных осадков (мм). Полученный результат наглядно
демонстрирует закономерное увеличение скорости волн с увеличением размера
обломочных зерен. Здесь, как и на предыдущих графиках, размер зерен в 0,01-
0,02 мм, является своеобразным рубежом, выше которого скорость продольных
волн увеличивается, а ниже которого изменяется незначительно. Изменение
скорости для исследованных разностей, включающих пелиты, алевриты и пес-
ки, в пределах 20 %.
0
0,05
0,1
0,15
0,2
0,25
0,3
0,35
0,4
0,45
0 500 1000 1500 2000
Скорость продольных волн, м/сек
Ра
зм
ер
зе
ре
н,
м
м
Рисунок 6 – График изменения скорости продольных волн (м/сек) от размера зерен
донных осадков (мм)
Таким образом, больше всего в исследованных разностях меняются значе-
ния пористости, меньше – плотности, еще меньше – скорости продольных волн.
Чем же характерен выделенный граничный размер 0,1-0,2 мм. Во первых,
это не абсолютный размер и если бы мы имели большее количество первичных
данных, вероятно, можно было бы отметить определенные колебания, в одну
или другую сторону. Тем не менее, указанный размер принят в геологии как
переход алевролитов в илы и пелиты, которые с некоторой долей упрощенно-
сти, геологи именуют глинами.
Полученные результаты показывают, что значение одного гравитационного
давления явно недостаточно, для более полной характеристики свойств пород.
К этому необходимо добавить среду уплотнения (обводненная или сухая),
структуру вещества и, в первую очередь, размер обломочных зерен, а также –
стадию литификации. Иными словами, на каждой стадии литификации, про-
цесс уплотнения может развиваться по разным законам.
По данным В.И. Копорулина (1962,1972), интенсивность литогенеза песча-
но-гравийных пород зависит от гранулометрии и степени отсортированности.
Эта интенсивность тем выше, чем больше размерность породообразующих зе-
рен и выше его отсортированность. По этой причине, если в хорошо отсортиро-
ванных гравелитах и крупнозернистых песчаниках вторичный цемент уже пол-
ностью сформировался, то в этих же породах с низкой степенью сортировки, а
также в мелкозернистых и некоторых среднезернистых песчаниках, часто на-
блюдается мало измененное исходное вещество цемента.
По приведенным средним данным (см. рис. 4-6) пористость от песчаников
(крупно- среднезернистых) до пелитов (глин), изменяется в два раза. Это диаге-
нетические осадки, находящиеся на глубине 10-40 м, существенно обводнен-
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2013. №112
________________________________________________________________________________
93
ные. При дальнейшем отжатии воды, пористость будет уменьшаться, в первую
очередь, в глинах. При переходе осадка в консолидированную толщу, на уровне
углей не существующей нынче марки БД, по данным Б.И. Воеводы и др. (1976),
пористость глин, алевритов и песков практически сравнивается и равна 17,3 –
17,7 %. Это первая инверсия, согласно данным приведенных авторов. Вторая
инверсия прослеживается на уровне углей марки Т. Там пористость трех основ-
ных литотипов равна примерно 3 %. До первой инверсии глины имеют более
высокую пористость, для нее характерен более высокий градиент уменьшения
под действием нагрузки. После литификации осадков пористость больше у пес-
чаников и это прослеживается до перехода консолидированных отложений из
средней стадии катагенеза в позднюю. После чего пористость аргиллитов опять
несколько выше.
Приведенные данные хорошо согласуются с полученными результатами, по
выделению среднего катагенеза [4]. По крайней мере, вторая инверсия, близка к
границе среднего и позднего катагенеза (пористость около 5 %), а первая ин-
версия отражает переход осадков в осадочные породы или литификацию осад-
ков. Примерная пористость 20-30 %, отражает именно эту инверсию. К сожале-
нию, по физико-механическим данным пока нет четкого перехода раннего ката-
генеза в средний, но анализ приведенных данных позволяет считать эту грани-
цу по значениям пористости 15-20 %, это примерные глубины 2,5-3 км, а угли
марки Г.
В приведенных материалах показаны результаты эмпирических исследова-
ний, согласно которым выявилась неоднородность отложений по их способно-
сти к уплотнению в стратиграфическом разрезе. Указанные авторы объясняют
это различие разными стадиями катагенетических изменений глинистых пород,
не учитывая, видимо, что на всех стадиях катагенеза глин уже нет, есть только
аргиллиты разной степени преобразований. Эта степень, как указывалось выше,
зависит от давлений, температуры, состава отложений и геологического време-
ни.
Степень уплотнения или плотность породы - отношение массы породы (т) к
ее объему (м3). Плотность зависит от плотности твердой, жидкой и газообраз-
ной фаз, структурно-текстурных признаков породы, пористости. Различные ли-
тологические типы пород с глубиной уплотняются по-разному. Б.К. Прошляков
(1974), предложил коэффициент уплотнения породы (Куп), представляющий
собой отношение плотности породы к плотности твердой фазы или минерало-
гической плотности. Коэффициент уплотнения представляет собой безразмер-
ную величину, показывающую во сколько раз плотность породы меньше плот-
ности ее твердой фазы. По мере уплотнения, значения коэффициента уплотне-
ния породы уменьшаются. Коэффициент уплотнения связан с величиной пол-
ной (абсолютной) пористости (kп) следующим соотношением: Куп = 1-kп. Гли-
нистые породы (аргиллиты) достигают Куп = 0,80-0,85 (или абсолютной порис-
тости 15-20 %) к глубине 1,5-2 км, затем темп уплотнения понижается. Песча-
ные и алевролитовые породы достигают Куп = 0,90-0,95 (пористости 5-10 %) к
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2013. № 112
________________________________________________________________________________
94
глубинам 3,5-5 км. Быстро уплотняются хемогенные известняки. Куп = 0,95-
0,97 (пористости 3-5 %) на глубине 0,5-1 км.
Эти данные, собранные на значительной территории, хорошо иллюстрируют
максимально быстрое уплотнение для карбонатных пород и минимальное уп-
лотнение для песчаников и алевролитов. Аргиллиты, по степени уплотнения
находятся, примерно, по середине.
Для условий Донбасса объемная плотность песчаника карбоновых пород
меняется от 1,8 г/см3 на шахте Кураховская, Красноармейского горнопромыш-
ленного района, до 2,88 г/см3, на участке Северо-Родинский, того же района.
Такой значительный перепад может быть обусловлен не только составом по-
род, разным составом цемента песчаников, но и тектоническим воздействием
на породы, вернее разностью его воздействия на разных участках опробования.
Приведенные данные подтверждаются в фундаментальном труде [5], где
указано, что изменение плотности пород в большой степени зависит от литоло-
гического состава. Так, средняя плотность карбонатных отложений живетского
яруса девона изменяется от 2,68 до 2,73 г/см3, а средняя плотность песчаников,
алевролитов и аргиллитов составляет соответственно 2,36, 2,52 и 2,57. Если
средняя плотность отдельных стратиграфических подразделений в разрезе па-
леозойских отложений изменяется от 2,32 до 2,71, то плотность отдельных ти-
пов пород колеблется от 1,84 (битуминозные и углистые аргиллиты) до 2,94
(ангидриты). По значениям плотностей отдельных стратиграфических горизон-
тов и комплексов для осадочной толщи Татарии и прилегающих территорий
было установлено, что средняя плотность осадочной толщи изменяется от 2,52
до 2,60. При сопоставлении средней плотности со схемой рельефа поверхности
фундамента отмечается, что зонам повышенных значений плотности соответст-
вуют районы приподнятого залегания фундамента (Татарский и Токмовский
своды), а зонам пониженных значений - прогибы. Эти изменения плотности в
пределах крупных структур тектонических элементов Татарии в связи с отно-
сительно неглубоким залеганием фундамента обусловлены глубиной залегания
комплексов, фациально-литологическим замещением пород, а также воздейст-
вием тектонических факторов в тектонически активных зонах. Таким образом,
для осадочных отложений различных по генезису пород платформенных, гео-
синклинальных и переходных областей получены данные для плотностей ката-
генетических отложений, сопоставимые с нашими, по Донбассу (1,76 – 2,88
г/см3). Полученный результат показывает наличие региональных закономерно-
стей свойств и состояния катагенетических отложений, несмотря на возможные
локальные отклонения, вследствие различия в условиях формирования.
Приведенная качественная зависимость плотности пород от приподнятого
или пониженного их залегания, имеет важное значение, поскольку для Донбас-
са значения плотности пород увеличиваются также в зонах поднятия [6]. На ри-
сунке 7 наглядно видно увеличение плотности пород Донбасса с юго-запада на
северо-восток (на графике данные только со стадии среднего катагенеза).
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2013. №112
________________________________________________________________________________
95
2,1
2,2
2,3
2,4
2,5
2,6
2,7
1 2 3 4 5 6 7
Районы: 1 - ППР; 2 - Красноармейский; 3 - Кр-ский; 4 -
Центр.; 5 - Центр.; 6 - Краснодонский; 7 - Алмазный
П
ло
тн
ос
ть
п
ес
ча
ни
ко
в,
г
/с
м3
Рисунок 7 – График распределения средних значений плотности песчаников с запада на
восток, по районам Донбасса: 1. – Павлоградско-Петропавловский; 2 - 3. – Красноармейский;
4 – 5. - Центральный; 6. – Краснодонский; 7. – Алмазный
Эта зависимость хорошо согласуется с последними результатами геофизи-
ков, полученными на профиле ДОБРЕ [7]. Согласно их данным, в Донбассе не
было инверсии, а было внедрение магматического штока на северо-востоке бас-
сейна в раннепермское время, ставшее причиной размыва покрывающих карбон
отложений в данном регионе и выхода углей на поверхность.
По данным В.М. Добрынина (1970), процесс формирования осадочных по-
род начинается с момента отложения их в бассейне осадконакопления. По мере
накопления осадки уплотняются под действием веса более молодых образова-
ний.
Это уплотнение, известное под названием гравитационной консолидации,
для большинства осадочных пород происходит в водной среде. На первона-
чальной стадии гравитационной консолидации, при небольшом уплотнении,
между отдельными близко соприкасающимися частицами породы возникают
первые, весьма слабые, неустойчивые связи благодаря взаимодействию адсорб-
ционных пленок воды, которые, однако, способны в ряде случаев обеспечить
связность грунтов в объеме целых массивов.
Одновременно с гравитационной консолидацией в порах образовавшихся
пород начинается формирование более жестких и устойчивых связей вследст-
вие выпадения из водного раствора новых минеральных образований (кальцита,
силикатов, лимонита и т.д.). Эти процессы переотложения минеральных обра-
зований в период литогенеза ускоряются в результате увеличения растворимо-
сти минералов под действием возрастающих давлений и температуры при по-
гружении осадочных пород.
Процесс осадконакопления в естественных условиях, например при образо-
вании мощной толщи осадочных пород в геосинклинальной области, согласно
общепринятым представлениям сопровождается вертикальными колебатель-
ными движениями земной коры. Хотя продолжительность отдельных периодов
колебательных движений земной коры измеряется десятками, сотнями тысяче-
летий и более на фоне еще более продолжительной геологической истории
формирования осадочной толщи, воздействие вертикальных колебательных
движений земной коры будет подобно процессу многократного нагружения по-
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2013. № 112
________________________________________________________________________________
96
роды. Кроме того, породы в период формирования подвергаются воздействию,
по-видимому, большого числа кратковременных нагружений во время различ-
ных землетрясений и тектонических подвижек, что также способствует ускоре-
нию процесса уплотнения пород (таблица 2).
Данный автор указывал на значительное влияние температуры на уплотне-
ние пород и конечные значения пористости и проницаемости.
Анализируя данные об уплотнении пород, рассмотрим границу перехода
рыхлых диагенетических отложений в плотные, сцементированные – катагене-
тические, применительно к угленосным отложениям. Глубина этой границы
существенно изменяется.
Таблица 2 – Пористость песчаников в разных условиях, по В.М. Добрынину (1970)
Возраст
Пород
Район Интервал глубин в
котором определена
пористость Δh, м
Пределы измене-
ния максимальной
пористости, до-
ли единицы
Автор, по данным
которого произве-
дены вычисления
Плиоцен Калифорния 1500-3600 0,40-0,26 Дж. Максвелл
Миоцен Луизиана и Техас 2500-4500 0,40-0,28 То же
Олигоцен Луизиана 3000-4500 0,38-0,26 То же
То же Техас 2100-3300 0,40-0,29 То же
Юра + ниж-
ний мел
Центральное и Вос-
точное Предкавказье
1500-3500 0,34-0,18 Б.К. Прошляков
То же Прикаспийская впа-
дина (Арал-Сор)
1500-2500 0,32-0,27 В.М. Добрынин
Карбон Техас, Оклахома 1500-4500 0,27-0,14 Дж. Максвелл
Ордовик Нью-Мексико, Техас
Оклахома, Канзас
3000-4500 0,23-0,17 То же
В работе В.М. Добрынина (1970), указывается, что в Ленском угольном бас-
сейне с глубины обычно 1500 м начинается зона распространения углей, пере-
ходных от бурых к каменным, а в Вилюйской синеклизе этого же бассейна, зо-
на длиннопламенных углей (начало катагенеза) распространена глубже 2500 м.
В Среднеамурском (нижневизейском) угольном бассейне, выполняющие впа-
дину осадочные образования представлены толщей рыхлых пород до нижнего
мела, на глубину до 1200 м. Стратиграфический разрез Днепровского буро-
угольного месторождения показывает наличие рыхлых отложений (включая от
ложения юры и мела) до кристаллического фундамента на глубину до 300 м. На
Новомосковском угленосном участке Западного Донбасса, рыхлые диагенети-
ческие отложения сменяются литифицированными катагенетическими на глу-
бине от 200 до 500 м (устное сообщение геолога Новомосковской геологоразве-
дочной экспедиции). Анализ эмпирических и литературных данных позволяет
границу перехода рыхлых отложений в консолидированные по пористости про-
водить на уровне 20-30 %, тогда как в приповерхностной зоне (в начале диаге-
неза) пористость составляет, в среднем, 40-60 % (см. табл. 1). Анализ значений
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2013. №112
________________________________________________________________________________
97
пористости на разных стадиях диагенеза и катагенеза отложений Донбасса по-
казал следующее.
На стадии диагенеза породы уплотняются в 1,5-2,0 раза; пористость умень-
шается с 40-60 % до 20-30 %.
На стадии раннего катагенеза – в 1,5-2,0 раза; пористость уменьшается с 20-
30 % до 10-15 %.
На стадии среднего катагенеза – в 1,5-2,0 раза; с 10-15 % до 5-7 %.
На стадии позднего катагенеза – в 1,5-2,0 раза; с 5-7 % до 2-3 %.
Таким образом, стадии и подстадии уплотнения и преобразования осадоч-
ных пород трансформируются по следующему закону:
Куп.i ≈ kп1 / kп2 ≈ (1,5-2,0),
где Куп.i – безразмерный коэффициент уплотнения; kпi = kп1; kп2; kп3; kп4; kп5; -
средние значения пористости пород на стадиях седиментогенеза (kп1); диагенеза
(kп2); прото-, мезо- и апокатагенеза (kп3, kп4, kп5).
Разбежность в 1,5-2,0 раза получается вследствие существенной разности
пористости аргиллитов, песчаников и других литотипов.
Приведенная схема не является абсолютной или универсальной, поскольку в
каждом конкретном случае, применительно к условиям, составу, времени, тек-
тонической обстановки, свойства образующихся пород будут отличаться, но
средние данные в качестве определенной привязки будут сопоставимы.
Далее, осадочные отложения постепенно переходят на стадию метаморфиз-
ма (метагенеза), согласно «Справочнику по литологии» 1983 г. Антрациты пе-
реходят в графиты; песчаники и алевролиты – в кварциты; аргиллиты – в слан-
цы; известняки – в мрамор.
Образование и преобразование углеводородов, каустобиолитов и биолитов,
формирование их скоплений и месторождений с рассмотренных позиций мож-
но представить в следующем схематическом виде.
Каустобиолиты могут находиться на следующих трех стадиях литогенеза:
торф – стадия седиментогенеза;
бурый уголь – стадия диагенеза;
каменный уголь – стадия раннего и среднего катагенеза;
антрацит – стадия позднего катагенеза.
Биолиты могут находиться на указанных трех стадиях, но в виде включений
рассеянной органики гумолитового, сапропелитового и сапрогумолитового со-
става.
Жидкие углеводороды могут находиться на всех стадиях литогенеза, но
формируются они в диагенезе, раннем и среднем катагенезе. В приповерхност-
ную зону седиментогенеза, отложения позднего катагенеза, а также в кристал-
лические породы гипергенеза они могут попадать вследствие вытеснения с ма-
теринских пород и горизонтов вследствие изменения литостатических напря-
жений и тектонических перемещений пород.
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2013. № 112
________________________________________________________________________________
98
Газовые углеводороды могут находиться в любых отложениях, где для них
есть место в виде межзерновой или трещинной пористости, но формируются
они на стадиях диагенеза и катагенеза.
Абиогенные процессы формирования углеводородов не рассматриваются,
вследствие отсутствия доказанных фактов их наличия.
Выводы. Единой закономерности уплотнения горных пород для всех фор-
маций и разрезов не существует. На каждой стадии литогенеза существуют
свои закономерности, поэтому уплотнение в приповерхностной зоне седимен-
тогенеза нельзя сравнивать с таковым в катагенезе или диагенезе. Степень об-
водненности, как и структурные параметры, существенно влияют на физико-
механические свойства осадочных отложений. Каждый регион, область, фор-
мация и разрез в соответствии с возрастом, скоростью осадконакопления, ми-
нералогическим составом пород, степенью отсортированности, геотермической
обстановкой и историей геологического развития характеризуется своими ус-
ловиями консолидации осадочных образований и кривыми их уплотнения.
Для каждого участка земной суши, условия формирования и преобразования
пород будут отличаться. Причем эти отличия будут тем больше, чем больше
будет перепад давлений, температур, влажности, состава атмосферы, кислотно-
сти или щелочности, близости от геоактивных зон и многих других физических
параметров. Необходимо помнить о том, что любое изменение условий может
вызвать целый комплекс сопутствующих изменений как среды, так и форм,
структур и вещества в целом, поскольку природа существует в строго опреде-
ленных условиях и изменение не всех, а только некоторых их них, невозможно,
в принципе.
Каустобиолиты могут находиться на трех стадиях литогенеза:
торф – стадия седиментогенеза;
бурый уголь – стадия диагенеза;
каменный уголь – стадия раннего и среднего катагенеза;
антрацит – стадия позднего катагенеза.
Биолиты могут находиться на этих трех стадиях, но в виде включения рас-
сеянной органики. Жидкие углеводороды могут находиться на указанных трех
стадиях литогенеза, но формируются они в диагенезе, раннем и среднем ката-
генезе. В приповерхностную зону седиментогенеза, отложения позднего ката-
генеза, а также в кристаллические породы они могут попадать вследствие вы-
теснения с материнских пород и горизонтов или тектонически более напряжен-
ных пород.
Газовые углеводороды могут находиться в любых отложениях, где для них
есть место в виде межзерновой или трещинной пористости, но формируются
они на стадиях диагенеза и катагенеза. Пористость на стадиях диагенеза и ката-
генеза уменьшается по установленной закономерности с циклами в 1,5-2 раза.
Полученные результаты указывают, на каких стадиях литогенеза и какие
полезные ископаемые органического происхождения могут образовываться и
находиться при благоприятных условиях.
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2013. №112
________________________________________________________________________________
99
___________________________________
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Ломтадзе, В.Д. Физико-механические свойства горных пород. Методы лабораторных исследо-
ваний / В.Д. Ломтадзе - Л.: Недра, 1990.- 328 с.
2. Холодов, В.Н. Зона катагенетической гидрослюдизации глин – арена интенсивного перерас-
пределения химических элементов. Сообщение 1. Геолого-литологические особенности и механизм
формирования элизионных систем Предкавказья / В.Н. Холодов, Р.И. Недумов // Литология и полез-
ные ископаемые. - 2001. - №6. – С.563-581.
3. Донченко, С.И. Акустические и физико-механические свойства и параметры донных отложе-
ний / С.И. Донченко // Гідроакустичний журнал (Проблеми, методи та засоби досліджень Світового
океану). - 2004. - №1. – С.59-69.
4. Баранов, В.А. Определение нижней и верхней границ выбросоопасности горных пород / В.А.
Баранов // Уголь Украины. - 1999.- №2.- С. 38-40.
5. Физические свойства осадочного покрова территории СССР / Под ред. М.Л. Озерской и Н.В.
Подобы. - М.: Недра, 1967. – 772 с.
6. Баранов, В.А. Влияние структуры на уплотнение карбоновых песчаников Донбасса / В.А. Бара-
нов, В.А. Кириченко //„Форум гірників–2010”: Матеріали міжнар. конф., 21-23 жовтня 2010 г. –
Дніпропетровськ.: НГУ, 2010. - Т.2. - С.126-130.
7. Стовба, С.Н. Глубинное строение Донецкого складчатого сооружения по данным региональных
работ МОГТ на профиле ДОБРЕ-2000 / С.Н. Стовба, А.П. Толкунов, Р.А. Стифенсон, У. Байер, Ю.П.
Майстренко // Науковий вісник НГАУ. - 2002. - №4. – С.81-84.
REFERENCES
1. Lomtadze, V.D. (1990), Fiziko-mekhanicheskie svoystva gornykh porod. Metody laboratornykh issle-
dovaniy [Physico-mechanical properties of rock. Methods of laboratory researches], Nedra, Leningrad, Rus-
sia.
2. Kholodov, V.N., Nedumov, R.I. (2001), “Area of katagenesis hydromicatization clays is the arena of
intensive redistribution of chemical elements. Report 1. Geological-lithological features and mechanism of
forming of the eliziation systems Predkavkazya”, Lithology and minerals, no. 6, pp. 563-581.
3. Donchenko, S.I. (2004), “Acoustic and physico-mechanical properties and parameters of the ground
deposits”, Hydroacoustic magazine, no. 1, pp. 59-69.
4. Baranov, V.А. (1999), “Determination of low and high bounds of outburstness rock”, Coal of
Ukraine, no. 2, pp. 38-40.
5. Ozerskaya, M.L. and Podoba, N.V. (1967), Fizicheskie svoystva osadochnogo pokrova territorii SSSR
(1967) [Physical properties of sedimentary cover of territory of USSR], Nedra, Moscow, Russia.
6. Baranov, V.A., Kirichenko, V.А. (2010), “Influence of structure on the compression of carboniferous
sandstones of Donbass”, Forum gornyakov – 2010, [Materials of international conference «Forum of min-
ers–2010»], Proc. Of the International scientific conference “Forum of Mining Engineers”, Dniepropet-
rovsk, Ukraine, 21-23 October 2010, no. 2, pp.126-130.
7. Stovba, S.N., Tolkunov, А.P., Stifenson, R.А., Bayer, At., Maystrenko, Yu.P. (2002), “Deep structure
of Donetsk plicate building from data of the regional works MOGT on a type DOBRE-2000”, Scientific an-
nouncer NMAU, no. 4, pp.81-84.
_______________________________
Об авторе
Баранов Владимир Андреевич, доктор геологических наук, старший научный сотрудник, заве-
дующий лабораторией исследования структурных изменений горных пород, Институт геотехниче-
ской механики им. Н.С. Полякова, Национальной академии наук Украины, Днепропетровск, Украина,
baranov-va@rambler.ru
About the author
Baranov Vladimir Andreevich, Doctor of Geology, Senior Scientific Associate, Head of Laboratory of
Researches of the Structural Changes in the Rock, M.S. Polyakov Institute of Geotechnical Mechanics under
the National Academy of Science of Ukraine, (IGTM, NASU), Dnepropetrovsk, Ukraine,
baranov-va@rambler.ru
________________________________
mailto:baranov-va@rambler.ru�
ISSN 1607-4556 (Print), ISSN 2309-6004 (Online) Геотехнічна механіка. 2013. № 112
________________________________________________________________________________
100
Анотація. Предметом досліджень є осадкові породи. Приведені результати одержані ав-
тором в процесі відбору проб з керна свердловин і в шахтних виробках Донбасу, а також з
літературних джерел. Одержати нові дані про закономірності ущільнення порід на різних
стадіях літогенеза. Одержані результати показують, що значення одного гравітаційного тис-
ку явно недостатнє для повнішої характеристики властивостей порід. До цього необхідно до-
дати середовище ущільнення (обводнене або сухе), структуру речовини, розмір уламкових
зерен, стадію літіфікациі. На кожній стадії перетворення порід, процес ущільнення може
розвиватися по іншому. Глибина стадії діагенеза складає десятки, сотні і тисячі метрів. В
окремих районах рихлі відкладення зберігаються на глибині 2-3 км. Аргилліти Донбасу, які
вміщують карбонове вугілля, на стадії раннього катагенезу мають густину 1,7-2,2 г/см3, на
стадії середнього катагенезу густина, в основному, укладається в значення 2,2-2,6 г/см3, а до
стадії пізнього катагенезу відносяться аргилліти з густиною 2,6-3,0 г/см3. Приведені дані є
усередненими, але це типові аргилліти і їх властивості для відкладень Донбасу визначалися у
великих об'ємах. Одержані дані на різних територіях добре ілюструють максимально швид-
ке ущільнення для карбонатних порід і мінімальне ущільнення для пісковиків і альовролітов.
Аргилліти, по ступеню ущільнення знаходяться, приблизно, посередині. Пористість на стаді-
ях діагенезу і катагенезу зменшується по встановленій закономірності з циклами в 1,5-2 рази.
Одержані результати вказують, на яких стадіях літогенезу і яка корисна копалини органічно-
го походження може утворюватися і знаходиться за сприятливих умов.
Ключові слова: осадочні породи, піщаники, катагенез, діагенез, ущільнення, стадія
літогенеза
Abstract. Object of the researches is sedimentary rocks. The results presented were obtained
by the author in process of sampling cores from mining holes and tunnels of Donetsk mines, and
were found in different literary sources. To get new information on regularity of the rock compres-
sion in different stages of lithogenesis. Results show that taking into account value only gravitation
pressure is obviously insufficient for more complete description of the rock properties. It should be
added by compression medium (wet or dry), structure of matter, size of fragmental corns, and stage
of lithification. In each stage of the rock transformation a process of compression can be developed
differently. Depth of diagenesis stage makes tens, hundreds and thousands meters. In some areas
loose deposits can be found at the depth of 2-3 km. The Donbass argillites containing coals of Car-
boniferous period, feature density 1,7-2,2 g/cm3 in the stage of early katagenesis, mainly 2,2-2,6
g/cm3 in the stage of middle katagenesis, and 2,6-3,0 g/cm3 in the stage of late katagenesis. These
figures are just averaged information, however, this argillites are typical, and their properties for
Donbass deposits were determined in large scale. The findings on different territories well illustrate
the maximally quick compression of carbonate rocks and minimum compression of sandstones and
aleurolits. Argillites, by degree of the compressions, are approximately on a middle. Porosity in the
stages of diagenesis and katagenesis diminishes by 1,5-2 relatively to determined cyclic regularity.
The findings indicates in which stages of lithogenesis and which organic minerals can be formed
and be available in case of friendly environment.
Keywords: sedimentary rocks, sandstones, katagenesis, diagenesis, compression, stage of litho-
genesis
Статья поступила в редакцию 7.05.2013
Рекомендовано к публикации д-ром геол. наук П.Н. Барановым
|