Широкое развитие карстовых явлений в кровельном известняке в значительной степени усложняет отработку запасов каменного угля пласта k8 на отдельных участках шахтных полей в Красноармейском и Донецко-Макеевском углепромышленных районах. При вскрытии карстовых полостей горными выработками неоднократно происходили прорывы воды, сопровождавшиеся иногда выделением углекислоты. Максимальные кратковременные притоки воды достигали 2100 м³/час. (шахта 2, Ново-Гродовка).
По масштабам развития, минеральным новообразованиям, возрастным взаимоотношениям и форме полостей в известняке четко выделяются обычный холодноводный карст и гидротермокарст. Холодноводный карст развит на положительных отметках до глубин 170—200 м. По отношению к термокарсту этот карст является наложенным. Минеральные новообразования представлены натечными формами пирита. Гидротермокарст прослежен в горных выработках на расстоянии более 70 км по простиранию и на глубину 730 м от поверхности земли по падению пород.
Район развития термального карста расположен на южном и юго-западном крыльях Кальмиус-Торецкой котловины, ограничивающей складчатый Донбасс на западе. Породы среднего карбона, падающие здесь под углами 10—15°, сильно осложнены разрывными нарушениями.
Биоморфный водорослевый известняк разделяется углисто-карбонатными прослоями на несколько пачек общей мощностью 3,0—3,6 м. По известняку широко развиты диагенетические анкериты, которые в разрезе ограничиваются седиментационными швами или зубчатыми линиями стилолитов. Иногда анкериты совершенно не контролируются элементами текстуры, образуя обособленные пятна прихотливой формы в одной или нескольких смежных пачках.
Гидротермокарстовые явления всегда строго ограничены участками развития анкеритов. Распространенными карстовыми формами являются камеры, каверны, каналы, трубообразные и щелевидные полости, которые обычно располагаются в два яруса на некотором расстоянии от контактов пачек. Размеры наиболее крупных полостей 0,8—1,3 м в сечении и протяженность до 20—30 м.
Минеральные новообразования полостей представлены анкеритом, кальцитом, пиритом, марказитом, халькопиритом, сфалеритом, палыгорскитом и баритом. Анкерит образует на стенках пустот сплошные или прерывистые щетки светло-розовых или бледно-фиолетовых кривогранных ромбоэдров размером до 5—6 мм, на которых иногда развиваются прозрачные или светло-медово-желтые ромбоэдрические кристаллы кальцита. В крупных полостях щетки анкерита и его субстрата испытали механические разрушения, что является совершенно не характерным для минералов, выделившихся позже кальцита или одновременно с ним.
Пирит, являясь основной массой твердых включений в кальците, образует иногда «высыпки» мелких (1—2 мм) кристалликов на кальците, анкерите и стенках полостей. Марказит наряду с пиритом встречается в друзах мелких копьевидных и игольчатых кристаллов, выросших на щетках светло-розового анкерита. Анкерит, кальцит и пирит являются обычными минеральными новообразованиями для всего района развития термокарста, тогда как халькопирит, сфалерит, палыгорскит и барит известны только на поле шахты им. Челюскинцев. Халькопирит представлен небольшими (1—2 мм) тетраэдрическими кристаллами с грубой штриховкой на гранях. Щелевидная полость с проявлением халькопирита приурочена к контакту анкеритизированного известняка с углем (глубина 250 м). По возрастным взаимоотношениям халькопирит занимает положение между анкеритом и кальцитом.
Новообразования сфалерита встречаются на глубинах от 250 до 650 м в виде зерен и хорошо оформленных кристаллов, которые приурочены преимущественно к тупиковым частям щелевидных полостей на контакте известняка и угля. Кристаллы сфалерита имеют форму тетраэдров, цвет их бурый, тонкие сколы прозрачны, оптически изотропны. Полуколичественным спектральным анализом в сфалерите установлены кадмий, галлий, ртуть, магний, кальций. Данная находка сфалерита является первой в угленосной толще среднего карбона юго-западной части Донбасса.
Палыгорскит встречен на глубине 535 м в одной из воронкообразных полостей, открытой в сторону угольного пласта. Снежно-белая, спутанно-волокнистая масса минерала заполняет также разновозрастные трещины угля и известняка. Диагностика палыгорскита обоснована комплексом определений, обычных при изучении глинистых минералов.
Барит обнаружен в небольших полостях, развитых вдоль седиментационного шва в 20 м от проявления палыгорскита. Медово-желтые таблитчатые кристаллы минерала часто образуют сростки на корочке пирита, покрывающего здесь стенки полостей. Спектрально-полуколичественно в барите установлены стронций, марганец, магний.
Касаясь вопроса генезиса необычного для донецких шахт комплекса минеральных новообразований, прежде всего необходимо отметить отсутствие анкерита в эндотрещинах и разрывных нарушениях, что позволяет отнести время образования полостей термокарста к доскладчатому периоду тектонического режима Донбасса.
В условиях нормального геотермического режима при уплотнении фильтрационно-анизотропных толщ за счет седиментационных вод возникают напорные гидротермальные растворы. Изменение гидрохимических и термодинамических параметров этих вод и обусловило образование глубинных гидротермокарстовых полостей и минералов — сульфидов и карбонатов. Гомогенизация газово-жидких включений в кристаллах кальцита, происходящая при 110—115°С, свидетельствует о низкотемпературном характере растворов.
Палыгорскит и барит являются гипергенными минералами, образование которых происходило при участии иифильтрационных и глубинных вод, когда известняк был выведен складкообразовательными процессами в зону гипергенеза. Более детальное изучение термального карста в известняках и других карбонатных горизонтах Донбасса позволит вскрыть одну из интересных сторон геологической истории бассейна и будет способствовать более верной оценке его металлогении.
Донецкое управление шахтной геологии, разведочного и технического бурения
Скачать PDF