К оглавлению
Перспективы
газоносности Верхне-Силезского угленосного бассейна
(Статья сокращена и отредактирована В. П. Козловым.)
Ф. МИТУРА (Польша)
Представление о том, что углефикация и
дегазация углей зависят от тектонических процессов, существует уже давно.
В частности, это
предполагал еще в 1928 г. К. Паттейски при изучении Остравско-Карвинского
района, а в 1950 г. Бохенски и Болевски пришли к такому же выводу при
исследовании районов Дембовца и Прухну (см. рисунок). Это
представление хорошо подтверждается сводкой по газообильности шахт
Остравоко-Карвинского района, составленной в 1928 г. К. Паттейским. Эти данные показывают, что в разных шахтах газоносность различна. Шахты,
расположенные ближе к Карпатам, обладают более высокой газообильностью (шахты
Францишек, Сухая, Барбара и Габриель), тогда как в шахтах, расположенных к
северу и западу от перечисленных пунктов, наблюдаются лишь слабые выделения
газа.
В 1922 г. Петрашек обратил внимание на тот факт, что угли шахты Габриеля дают на 2-4% больше кокса, чем
угли из тех же слоев шахты Гогенеггер, хотя первая и находится дальше от
интенсивных Орловских дислокаций, чем вторая.
Этот факт, а также
увеличение газоносности в шахтах согласно таблице Паттейского (1928 г.) не могут быть объяснены влиянием герцинского орогенеза.
Касаясь причин указанных
выше явлений, Петрашек (1940 г.) и Паттейски (1928 г.) приводят тот факт, что карбон, находящийся между дислокациями Барбара и Габриель, вместе с
миоценовыми отложениями оказался передвинутым к северу в результате альпийского
складкообразования и надвига Карпатского флиша.
Повышение газоносности на
указанных выше шахтах связано, согласно Паттейскому и Петрашеку, с дегазацией
угля, возникающей вследствие тектонического сжатия при надвиге Карпат. В
Остравском и Петервальдском бассейнах подтвердить влияние молодых движений на
состав угля не удалось, но зато в углях Карвинского района это влияние, хотя и
незначительное, было установлено. Этими же причинами объясняется обильная
газоносность в шахте Силезия (около Чеховец) ожеских и рудских слоев, которые
во всей Верхней Силезии газа не содержат.
Выходы газа, наблюдаемые
на южных крыльях складок Карвинского, Паскова и Фрыдка, свидетельствуют о том,
что при метаморфизации угля происходит образование газа, причем наибольшее его
количество связано с поднадвиговой частью, а также с границей надвига
Карпатского флиша на размытую поверхность складчатого карбона. Наиболее четко
это заметно в юго-восточной части надвига, поскольку движение здесь происходило
в направлении с юго-востока на северо-запад. Благодаря развитию процессов
метаморфизма, обусловленных надвигом Карпат, высвободилось большое количество
газа, который в короткий период до образования флиша и отложения осадков миоцена
не мог улетучиться.
В южных шахтах
Карвинского бассейна, расположенных у края Карпат, также выделяется большое
количество рудничного газа, объем которого в 150-200 раз больше, чем объем
добываемого угля.
Горючие газы или
находятся здесь в первичной связи с порами угля, или представляют собой
вторичные скопления в порах и трещинах вмещающих уголь пород (песчаников,
конгломератов), или в подошве флиша, если он непосредственно залегает на карбоне, а также в слоях и линзах песков
миоцена.
Газы карбона мигрировали в
покрывающие толщи, обладающие надлежащими коллекторами. Этому способствовало то
обстоятельство, что пласты газоносного угля были срезаны
эрозионными процессами до отложения указанных толщ.
Для того чтобы газовые
залежи оказались закупоренными, достаточно, как установил Паттейски, чтобы они
перекрывались сланцами каменноугольного возраста, как, например, в окрестностях
шахт Губерт и Анзели Остравского района, где в склонах долины Одры и Остравицы
видно, что эти сланцы перекрывают свод структуры и тем самым сохраняют здесь
газоносность лучше чем в других Остравских шахтах.
Зависимость качества угля
от наличия Карпатского надвига в Польше была выявлена Бохенским и Болевским в 1950 г.
Газоносность
каменноугольных отложений, как это теперь достаточно установлено, генетически
связана с качеством угля, а поэтому ясно, что газоносность карбона и
перекрывающих его отложений обусловлена исключительно влиянием Карпатского
надвига. Это представление подтвердили многочисленные скважины, пробуренные в
предгорьях Карпат вдоль Карпатского надвига от Цешина до Гералтовиц,
установившие признаки газоносности в карбоне или в перекрывающих его слоях.
Вдоль Карпатского надвига выходят угленосные отложения карбона, угли которых в
результате тектонических процессов и действия того же Карпатского надвига
подвергались сильному метаморфизму. Поэтому на этом участке и известны выходы
естественных газов как в каменноугольных, так и в перекрывающих их слоях. В
этих условиях наряду с образованием коксующихся и тощих углей происходит
одновременная газоотдача в основном в виде метана.
Доказательство связи
метаморфизма угля с тектоническими движениями, образовавшими Карпатский надвиг,
дают буровые скважины Дембовец 5 и Скочов 1, вскрывшие ожеские слои первая на
глубине 1025 м и вторая на глубине 1195 м и обнаружившие высокую степень метаморфизма угля. Буровая скважина Прухна III/42, заложенная в 5 км севернее скважины Дембовец 5, также прошла отложения карбона и связанные с ними угли. Согласно данным
технического анализа, выполненного в Институте минералогии и петрографии
горно-металлургической Академии г. Кракова в 1950 г., угли, вскрытые буровой скважиной Дембовец 5,
жирные, коксующиеся и полутощие (16,02-23,17% летучих), Скочов 1 - коксующиеся
(23,37-23,85% летучих) и Прухна II1/42 - жирные, газовые, спекающиеся (18,95-29,25% летучих).
Коксующиеся угли
перечисленных, скважин приближаются к углям Нижне-Силезского бассейна.
Исследования буровых
скважин, произведенные Бухенским и А. Болевским (1950 г.), заставляют обратить, внимание на район северной части Оровского надвига и на полосу вдоль
Карпатского надвига от Ольги до Скавен, где возможно обнаружить выходы
естественных газов и метаморфизованных углей (газовых, спекающихся, жирных и
тощих).
Нашей задачей является
указать направление поисков залежей природного газа в предгорьях Западных
Карпат и в пределах Верхне-Силезского бассейна, образовавшихся под влиянием
Орловской складчатости (астурийская фаза герцинского орогенеза) и Карпатского
надвига (альпийский орогенез).
Разведка угля упомянутыми
скважинами подтвердила предположение о том, что благодаря возрастанию степени
углефикации могло происходить выделение больших количеств метана, который в
описанных геологических условиях (наличие перекрывающих отложений) мог
задержаться и даже накопиться в виде залежи.
Сильное выделение газа
зафиксировано западнее Орловского надвига, в полосе Голковице - Гожице и в
районе Маркловиц, а также восточнее Вельска, причем шахта Фридерик в Гожицах
содержала коксующиеся и тощие угли, а на востоке скважина в Поланце Велькеп
(1905-1906) вскрыла хорошо опекающиеся угли. Это обстоятельство указывает на
то, что коксующиеся и тощие угли могли образовываться вдали от Орловских
дислокаций, исключительно под влиянием Карпатского надвига.
Наличие скоплений
природных газов в третичных отложениях описанной серии и
высокометаморфизованных углей в Дембовце, Симорадзе, Скочове и Бествине
позволяет рассматривать эти явления как результат тектонической деятельности
Карпатского надвига.
Итак, проведенные
исследования показывают, что между степенью углефикации и газопроявлениями в
районах, охваченных тектоническими движениями, существует четкая связь.
Предположение о таком происхождении газа подтверждало также бурением в
Буловицах и Гералтовицах.
Залежи газа в
Верхне-Силезском бассейне согласно классификации И.В. Высоцкого (1954 г.) могут быть подразделены на три типа: 1) сухие газы угольных залежей, 2) сухие газы газовых
залежей и 3) жирные газы нефтяных залежей. Газы угольных залежей очень близки
по химическому составу к газам газовых месторождений. Исключение составляют
миоценовые залежи, в которых иногда присутствуют тяжелые углеводороды в
количествах, редко превышающих 3%. В газах угольных залежей тяжелые
углеводороды не встречаются. По данным Г.Д. Лидина они вместе с водородом
появляются в процессе разложения угля при температуре выше 300°. Газы первого
типа карбоновые, образовавшиеся при складкообразовательных движениях угленосных
толщ, накапливаются в этих же толщах. Однако такие газы могут находиться и во
вторичном залегании в отложениях, перекрывающих угленосные толщи, куда они
попадут вследствие миграции по трещинам и вдоль плоскостей несогласий.
Г.Д. Лидин в 1949 г. в вертикальном разрезе угленосных толщ Донбасса и Кузбасса выделил четыре характерные газовые
зоны, имеющие различный состав газов и различное их происхождение.
1.
Зона
углекисло-азотных газов до глубины 60-400 м с преобладанием СО2 (70-85%) и N2
(20-30%).
2.
Зона азотных
газов до глубины 150-800 м с преобладанием N2 (до 99%) и СО2 (около 20%).
3.
Зона азотно-метановых
газов с преобладанием N2 (20-70%), СН4 (до 80%) и СО2 (до
20%).
4.
Зона
сухих метановых газов с преобладанием СН4 (до 99%), N2 (15-18%) и СО2 (до 9%).
В Верхнешленском бассейне
имеются выходы газов из отложений карбона, но не исключена возможность
существования газов и в миоцене; однако разделить их по генетическим признакам
не представляется возможным, так как они обладают одинаковым химическим
составом.
Газы третьего типа,
известные в Карпатском флише, легко отличаются от двух первых типов, поскольку
их происхождение непосредственно связано с дегазацией нефти. В Западных
Карпатах до настоящего времени установлены только слабые признаки газов этого
типа и выходы их в большинстве случаев остаются неясными.
В Верхне-Силезском
бассейне наибольшее количество каменноугольных газов концентрируется преимущественно
под надвигом Карпатского флиша и вдоль его границы.
Теоретические соображения
и факты говорят о том, что образование газа происходило в результате
метаморфизма угля и его последующей дегазации, причем эти явления связаны во
времени с астурийской фазой складчатости. Причину наличия газовых залежей и
образования их в каменноугольных отложениях следует искать в молодых
горообразовательных движениях и главным образом в надвиге Карпатского флиша.
Если подойти с этой точки зрения к вопросу происхождения газовых залежей,
учитывая при этом их зависимость от величины надвига Карпатского флиша, то
можно выделить два типа каменноугольных залежей газа: карпатский (и
прикарпатский) и внекарпатский.
Примером первого типа
является залежь в Дембовце, где молодые тектонические движения создали в
третичный период условия для новообразования газа в отложениях карбона и
способствовали миграции его из нижних зон в верхние с последующей аккумуляцией
в залежи. Газ такого происхождения находится на глубинах 250-600 м под давлением 30-40 ат и выделяется в количестве до 30- 100 м3/мин.
Примером второго типа
являются газовые залежи в Макровицы, где тектонические движения способствовали
только перемещению газов из нижних горизонтов карбона в верхние (до глубины 150-250 м). Эти газы заполняли готовые резервуары, не подвергаясь при этом действию сильных давлений,
возникающих вследствие продолжающихся тектонических движений. Хотя скопления
газа в таких залежах и достигают больших размеров, тем не менее, давление в них
не превышает и 2 атм, а дебит газа 65 м3/мин.
Отличительной чертой
Закарпатских газовых залежей является то, что они возникли в первой стадии
углеобразования под влиянием тектонических движений и высоких температур,
возникших в результате астурийской фазы складчатости. Часть газа из верхнего
карбона ушла в воздух, но часть его в более погруженных толщах оказалась
изолированной, поэтому газ не мог проникнуть в верхние размытые отложения
карбона и улетучиться.
Молодые карпатские
движения не имели в этих районах полного развития и потому не могли повлиять на
увеличение упругости газов, однако они способствовали развитию структурных форм
и возникновению многочисленных новых трещин. Все это вместе взятое явилось
причиной смещения газовых зон в верхние резервуары карбона и перекрывающие их
слои. Эти газы образовали многочисленные вторичные залежи, дебит из которых в
скважинах достигает 65 м3/мин, но упругость их благодаря миграции
снизилась до 1,4-2 ат. Месторождения карпатского и внекарпатского типов могут
быть как пластовыми, так и трещинными, причем первые более долговечны, а вторые
кратковременны и с ними чаще всего связаны фонтаны и выбросы газа.
Региональное
дифференцирование газовых месторождений предгорья Восточных Карпат можно
произвести по их типам и в зависимости от условий геологического формирования
данного района, а также от степени воздействия альпийского орогенеза. При
рассмотрении влияния Карпатского надвига было показано, что газы накапливались
в наибольшем количестве как в каменноугольных или перекрывающих их слоях под
надвигом, так и перед фронтом надвига Карпатского флиша на южных склонах
карбоновых эрозионных останцев. Поэтому при выборе направления поисков газовых
залежей следует принимать во внимание все каменноугольные складки и останцы, а
также необходимо учитывать связь газовых залежей с покрывающими отложениями,
обладающими в Верхне-Силезском бассейне наибольшими возможностями в добыче
газа.
Карпатский тип газовых
залежей характеризуют складки Цешина,Забжудовиц, Рудзиц и Чеховиц, а также
районы Дембовец, Дрогомысла, Струменя, Вельска и Андрыхова.
Внекарпатский тип газовых
месторождений связывается с районами Гожиц, Голковиц, Ястженбя, Маркович и
Гочалковиц.
По степени изученности
газовые залежи можно подразделить на три категории: вероятные, возможные и
известные. К вероятным относятся залежи тех районов, которые по своему
геологическому строению отвечают условиям выходов карбоновых газов. К таким
районам относятся складки Цешина и район Андрыхова. Ко второй категории
относятся такие районы, в которых, кроме условий, отвечающих категории
вероятных залежей, будут известны и выходы газа. Кроме того, сюда следует
отнести все остальные районы, за исключением Дембовца, Маркловиц и складки
Рудзицы, которые относятся к зоне третьей категории. К третьей категории относятся
такие районы, в которых пробурена по крайней мере одна новая буровая скважина
(до 1945 г.), давшая промышленный газ.
На основании анализа
районов с крупными газопроявлениями в Чехословакии и Польше можно прийти к
окончательному выводу о том, что угольные газы находятся здесь в
каменноугольных отложениях и в покрывающих флишевых или миоценовых слоях.
Наилучшими условиями для образования газовых залежей являются поднятия и
седловины в каменноугольных отложениях с многочисленными пластами углей,
структуры, покрытые непроницаемыми покрышками и содержащие пористые линзы и
пласты песчаников, и зоны дислоцированного карбона вблизи структур.
ЛИТЕРАТУРА
1.
Bochenski Т.,
Bolewski A. Wptyw nasuniecia karpackiego na jakosc wegli Lornoslaskiego Zagtebia Weglowego.
PIG. Biul. 3, Warszawa, 1950.
2.
Лидин Г.Д.
Газоносность угольных шахт СССР. Изд. АН СССР, т. 1, 1949.
3.
Мiсhael R. Die Entwicklung der Steinkohlenformation im estgalizischen Weichselgebiet des Oberschl. Steinkohlenbez.
Jb. d. Preuss. Geol. LA., Bd. 33, Berlin, 1912.
4.
Patteisky K. u. Folprecht. J. Die Geologie des Ostrau-Karwiner Stein-kohlenreviers.
Mahrisch-Ostrau, 1928.
5.
Petrascheck W. Die Kohlenrevierevon Ostrau-Karwin-Krakau. Z. d. Oberschl.
Berg u. H. V., Katowice, 1928.
6.
Petrascheck W. Jungtertiare Tektonik im Relief des obersohl. Steinkohlenge-birges.
Berg- u. Hiittenmannische Monatshefte,Nr. 7, Wien. 1940.
7.
Высоцкий
И.В. Основы геологии природного газа. Гостоптехиздат, 1954.
