Угленосные бассейны как объекты геодинамического исследования

Основанием к выделению угленосных бассейнов (среди прочих осадочных) является присутствие в их минеральном матриксе обособленных пластовых тел ископаемых углей — горной породы, более чем на половину массы сложенной в различной степени измененным органическим веществом растительного происхождения.
В зависимости от таксономического состава первичной растительной биомассы ископаемые угли подразделяются на три генетические группы: гумолиты, сапронелиты и сапрогумолиты, различные по механизмам концентрации и захоронения в осадочных бассейнах. Угли первой группы образованы остатками высших наземных растений, второй — преимущественно низшими водорослями, а третья группа — смешанная, с обычным преобладанием производных высших растений.
Угли следующим образом соотносятся с другими органо-минеральными породами растительного происхождения. Разубоженные минеральным веществом гумолиты и сапрогумолиты именуют углистыми аргиллитами, углистыми алевролитами, углистыми песчаниками. Такие разности присутствуют во всех угленосных бассейнах и в специальную группу не выделяются.
Породы же, содержащие разубоженное до первых десятков процентов сапропелевое вещество, относят к горючим сланцам. Так, сложенный почти нацело сине-зелеными водорослями богхедовый уголь в зольных разностях классифицируется как горючий сланец. При еще меньших концентрациях сапропелевого вещества породу принято определять как доманикит или черный сланец.
Качество углей зависит от вещественного состава первичной биомассы и зольной (минеральной) части, характера и глубины их физико-химического преобразования в недрах. Различия в комбинациях исходного состава углей, а также в температуре, давлении, времени и прочих условиях процесса углефикации обусловили разнообразие их качества не только в разнотипных угольных бассейнах, но и в разных геолого-структурных зонах каждого из них. Одновременно с этим для всех ископаемых углей выдерживается общая направленность преобразования, позволяющая выделять закономерные ряды углефикации: от бурых низкометаморфизованных углей к каменным углям и к антрацитам.
Абсолютное большинство ископаемых углей представлено гумолитами, среди которых по соотношению углеобразующих компонентов выделяют гелитолиты, фюзенолиты, липоидолиты, а также микстогумолиты и другие переходные разности.
Пласты гумусовых углей являются погребенными и преобразованными в недрах осадочных бассейнов залежами древнего торфа, иначе говоря, цельными палеоэкосистемами торфяных болот или их фрагментами. Такие системы генерировали торф на субаэральной седиментационной поверхности, а цикличность угленосных комплексов и преобладающий фациальный состав минеральных междупластий однозначно указывают на периодическое погружение этой поверхности под воды неглубоких внутри- или окраинноконтинентальных водоемов.
Единообразие строения всех типов гумолитовых угленосных отложений, обязательность фазы наземного торфонакопления существенно ограничивают возможный диапазон условий формирования углематеринских осадочных бассейнов во времени и в пространстве. Начавшись в геологической истории только с выходом растений на сушу в конце раннего девона, угленакопление с тех пор всегда тяготело к избыточно увлажненным климатическим зонам (в которых только и могли формироваться экосистемы торфяных болот) и локализовалось на площади эпиконтинентальных осадочных бассейнов, развивавшихся в режиме полной тектоно-седиментационной компенсации, допускающем попеременное субаэральное — субаквальное накопление фито- и терригенного материала.
Несмотря на эти ограничения, угленосные бассейны являются одним из наиболее распространенных классов осадочных бассейнов, особенно на континентах Лавразийской группы, а также на многих фрагментах Гондваны. Общие ресурсы углей в настоящее время оцениваются в 14 трлн т, что составляет более 80 % всех мировых ресурсов ископаемых топлив, включая ядерное горючее. В России площадь, занятая угленосными отложениями, достигает 20 % территории, а в ее азиатской части расположены крупнейшие на планете Тунгусский, Ленский и Западно-Сибирский угольные бассейны. Только в последнем по некоторым оценкам сосредоточено от 3 до 13 трлн т углей, пока не включаемых в подсчеты прогнозных ресурсов.
Помимо углей к угленосным бассейнам приурочены скопления метана, потенциально извлекаемые объемы которого сопоставимы с суммарными запасами всех собственно газовых месторождений. Поэтому проблемы комплексного промышленного освоения угленефтегазоносных бассейнов в последние годы привлекают к себе все большее внимание в целом ряде стран. Достаточно обычными для угленосных бассейнов являются повышенные концентрации редких и благородных металлов, обусловленные большой сорбционной и восстановительной емкостью органического вещества углей. Присутствуют в них промышленные залежи каолинов, огнеупорных глин, стекольных песков, минеральных пигментов и других сопутствующих рудных и нерудных полезных ископаемых.
Однако не только важнейшее экономическое значение угленосных бассейнов заставляет рассматривать их в ряду первоочередных объектов геодинамического исследования. Помимо дальнейшего совершенствования теории углеобразования и ее прикладных прогнозно-минерагенических аспектов такое исследование полезно для расширения общих возможностей самого геодинамического анализа за счет использования реперных свойств угленосных формаций как показателей различных палеогеодинамических ситуаций. Высокая чувствительность угольного вещества к изменению термодинамических условий в недрах, отчетливая и разнообразная цикличность строения угленосных отложений, детали которой тесно связаны с вариациями тектонофациальных условий седиментогенеза, достаточно определенный возрастной и геоструктурный диапазон их распространения в земной коре обеспечивают значительный индикационный потенциал этих бассейнов при палеогеодинамических реконструкциях.
Выше уже отмечалось, что в той или иной мере эти свойства угленосных отложений издавна использовались для обоснования различных геотектонических концепций. А. Вегенеру и А. Дю-Тойту особенности строения и современного размещения угленосных бассейнов на континентах Земли помогли в обосновании раннемобилистской концепции. Г. Штилле на их примере сумел с наибольшей отчетливостью показать различие древних геотектонических режимов геосинклинального и платформенного типов. На современном уровне исследований индикационный потенциал угленосных бассейнов может быть с успехом использован для диагностики зрелых стадий консолидации и ранних стадий деструкции континентальной коры, для которых традиционный набор геодинамических реперов, включающий преимущественно магмато- и метаморфогенные комплексы, весьма ограничен.
Для проведения глобальных палеогеодинамических реконструкций сегодняшний уровень изученности угольных бассейнов достаточен, и они с успехом применяются в качестве палеоландшафтных реперов в связи с тектоникой плит. Подобные исследования проводили в последние годы Н.В. Логвиненко, А.Н. Храмов, Н.М. Максимов и другие угольщики. Однако при попытках построения региональных и локальных геодинамических моделей существующие в угольной геологии методики оказываются не всегда пригодны как для сбора, так и для интерпретации фактических данных. Отсутствуют достоверные критерии для соотнесения процессов современного торфонакопления с торфяной стадией углеобразования прошлых эпох. Это крайне затрудняет реализацию важнейшего в геодинамическом анализе актуалистического принципа диагностики древних породных комплексов. Вопрос же о геодинамической позиции современных потенциально углематеринских торфонакопительных бассейнов еще только начал обсуждаться в литературе по геологии угля.
В отличие от многих иных типов осадочных бассейнов, угленосные бассейны формировались главным образом во внутриплитных континентальных обстановках, в которых процессы тектогенеза не могут быть описаны классическими для тектоники плит моделями межплитных взаимодействий. Поэтому требуется отыскать наиболее рациональное сочетание традиционной для угольной геотектоники циклической модели угленакопления с базовыми латеральными закономерностями, которые раскрываются в моделях тектоники плит. Представляется, что только такой подход, кажущийся компромиссным, а на деле лишь учитывающий реалии процесса угленакопления, сможет обеспечить наибольшую эффективность геодинамических исследований применительно к угленосным осадочным бассейнам.