Разрывные структуры внутренней части Карагандинского угольного бассейна

Складчатые и разрывные нарушения палеозойских отложений Карагандинского бассейна находятся в тесной взаимосвязи. Поэтому участки, характеризующиеся интенсивной складчатостью, наиболее подвержены и дизъюнктивным нарушениям, например южный борт бассейна на всем его протяжении, Сасыккольский участок, продольные складки Долинской синклинали (Каражаро-Шаханский участок) и др. Особенно показательны в этом отношении замки складок: в связи с резкими изменениями простирания крыльев синклиналей они обычно разбиты сложной системой разрывных нарушений (например, юго-восточный и северо-восточный замки Шерубайнуринской синклинали, юго-западный замок Карагандинской синклинали). В пределах тектонически спокойных участков бассейна, таких, как южная часть Тентекской мульды и северо-западное крыло Карагандинской синклинали (Промышленный и Саранский участки), разрывные нарушения встречаются чаще там, где имеются дополнительные складки. Наоборот, на участках, где последние отсутствуют, разрывные нарушения, как правило, встречаются редко. Примером этого могут служить также западное крыло Тентекской мульды и северная часть северо-восточного крыла Шерубайнуринской синклинали, почти лишенные разрывных нарушений, несмотря на крутое падение слагающих их пород.

По величине угла между простиранием нарушений и простиранием пород разрывные нарушения Карагандинского бассейна можно разделить на продольные (до 30°), диагональные (30—60°) и поперечные (60—90°). Поперечные нарушения занимают подчиненное положение; их количество, вероятно, не превышает 20% от общего числа всех разломов. Чаще они встречаются на участках с невыдержанным простиранием и очень пологим падением пород, а также в пределах брахискладчатых структур. Кроме того, многие из них обычно небольшие по размерам и являются оперяющими по отношению к крупным продольным или диагональным нарушениям. Среди остальных тектонических разрывов (т. е. продольных и диагональных) преобладают те, угол между простиранием которых и простиранием пород меньше 45°, что дает основание считать, что большинство дизъюнктивных нарушений в пределах бассейна являются в плане продольными относительно пересекаемых ими структур. Наиболее четко это проявляется на участках с выдержанным простиранием продуктивных отложений (Саранский и Промышленный), а также на участках с четко выраженной линейной складчатостью (южный борт бассейна, Каражаро-Шаханский участок). Следует оговориться, что крупные тектонические разрывы, протягивающиеся на километры, на отдельных отрезках могут быть то продольными, то поперечными в зависимости от изменения своего простирания или простирания пород.

Почти все разрывы падают в ту же сторону, что и пересекаемые ими породы, т. е. являются согласными. Среди них 70% приходится на долю взбросов и 30% на сбросы. Te и другие по падению секут породы чаще под углом около 30°. Чем круче падают породы, тем круче падают и разрывающие их нарушения. Под более острыми углами пересекают породы продольные разрывы, под более тупыми — поперечные. У продольных разрывов эти углы часто не превышают 3—7° (например, на поле шахты 6/7 Шерубайнуринской) и редко встречаются больше 50°. Для несогласных разрывных смещений, среди которых более 60% составляют сбросы и менее 40% взбросы, характерным является крутое к горизонту положение сместителей (60—80°).

По данным А.Н. Кабокина, из всего количества разрывов, установленных горными работами, взбросы составили 73%, сбросы — 25%, надвиги — 2%. Господствующей формой тектонических разрывов в бассейне являются согласные взбросы, которые встречаются в пределах всех структурных элементов. Размеры этих разрывов как в вертикальном разрезе, так и в плане изменяются от самых незначительных (доли метра) до нескольких километров по простиранию при амплитуде в несколько сот метров. Часто встречаются групповые взбросы с падением в одну сторону, особенно по южной периферии бассейна, имеющей благодаря этому чешуйчатую структуру. Широко развиты согласные взбросы в южной части северо-восточного крыла Шерубайнуринской синклинали (Центральный, частично Южный участки), где ими тоже создана блоковая, почти чешуйчатая структура, а также на Промышленном, Саранском и Манжинском участках.

Вторым типом тектонических разрывов являются несогласные сбросы. Протяженность их до 10—15 км (например, на северо-западном крыле Карагандинской синклинали). Амплитуда, как правило, не превышает 50 м. Амплитуда согласных сбросов до 100 м. Групповые ступенчатые сбросы встречаются гораздо реже групповых взбросов и то преимущественно в тех случаях, когда они являются оперяющими по отношению к крупным взбросам.

Часто наблюдаются разрывы с меняющимся положением сбрасывателей, в связи с чем сбросы по простиранию или по падению переходят во взбросы, и наоборот. Возможно, что появление таких нарушений связано с воздействием последующих фаз складчатости на ранее возникшие разломы.

Надвиги распространены по южной периферии бассейна, где они возникли под влиянием сильного тангенциального давления с юга. Углы наклона плоскостей их перемещения обычно крутые — 75—45°, реже 45—20°. Местами они приурочены к угольным пластам, что обусловливает сильную раздробленность и перемятость последних. Величина перемещений по надвигам колеблется от 200 до 800 м. В целом протяженность разрывных нарушений, принадлежащих к внутренней части бассейна, изменяется в широких пределах. Мелкие нарушения обычно затухают через 200—500 м. Большинство разломов, откартиро-ванных по данным разведочных работ, протягиваются на 500—2000 м, но имеются нарушения протяженностью до 5—15 км.

Амплитуда разрывных нарушений обычно не превышает 200—300 м, чаще 50—150 м. Необходимо отметить, что в процессе эксплуатации устанавливается в 8 раз больше разрывных нарушений, чем при проведении разведочных работ; при этом выявляются преимущественно мелкие нарушения. По данным А.Н. Кабокина, амплитуда 90% всех нарушений, вскрытых горными выработками, не превышает 15 м.

Разрывные нарушения часто начинаются в пределах флексурных зон. В ряде случаев наблюдается, как слияние ряда мелких разрывов дает начало более крупным. Для многих дизъюнктивных нарушений характерно быстрое увеличение амплитуды по простиранию.

Наблюдениями, проведенными в горных выработках Промышленного и Саранского участков, установлено, что плоскости большинства исследованных разрывных смещений имеют штриховку, направленную не строго по восстанию или падению сместителей, а под некоторым углом (нередко меньше 45°), и, следовательно, основная часть разрывов является не чистыми взбросами или сбросами, а взбросо-сдвигами или сбросо-сдвигами. Данные крупномасштабного геологического картирования также свидетельствуют о том, что большинство дизъюнктивных нарушений в бассейне обладают сдвиговым моментом.

Крупные разрывы часто сопровождаются зонами дробления пород мощностью, как правило, до 2—3 м, а также мелкими нарушениями, создающими вокруг них более или менее широкую зону (до 60—100 м) трещиноватых пород, обладающих пониженной устойчивостью в горных выработках. Крупные дизъюнктивные нарушения сами по себе мало осложняют ведение горных работ, так как они известны по результатам разведки и встречаются сравнительно редко. Больше затруднений доставляют многочисленные мелкие взбросы и сдвиги, а также послойные перемещения с утонениями и раздувами пластов. Примеры мелкоамплитудных нарушений, зафиксированных в шахтах бассейна, приведены на рис. 15.

Количество разрывных нарушений на 1 км2 площади развития карагандинской угленосной свиты колеблется, по данным М.В. Голицына и В.М. Максимова, для различных районов бассейна в широких пределах. Наименьшее их число отмечается в центральной части Промышленного участка Карагандинского района (0,2). К северо-востоку, по мере приближения к замковой части Карагандинской синклинали, количество разрывных нарушений увеличивается до 0,5 на 1 км2 (восточная часть Промышленного участка). В южном направлении оно постепенно возрастает до 0,8 на Саранском участке, 1,7 — на Алабасском (юго-западное крыло) и до 2,0 — Талдыкудукском (южное крыло). В Шерубайнуринской синклинали эта величина изменяется от 1 на Северном участке до 1,2—1,8 на Центральном и Южном и до 2,0 на Кичкинекольском участках. Ta же закономерность наблюдается и в Тентекском районе: количество разломов на севере (Манжинский участок) на 1 км2 0,6, а на юго-западе (Сасыккольский участок) 1,5.

Частота разломов на площадях развития долинской свиты менее значительна и испытывает меньшие колебания, что связано с удаленностью их от южного борта бассейна и замковых участков синклиналей. В пределах Дубовской и Карагогекой мульд, а также южной части Долинской и восточной—-Тентекской она составляет 0,5 на 1 км2. В северной части Дубовской мульды (Каражаро-Шаханский участок) количество разломов увеличивается (в связи с наличием зоны дробления вокруг Шерубайнуринского взброса) до 0,9, а на юге Тентекской мульды до 1,0.

Так же ведет себя другой показатель сложности тектонического строения — суммарная протяженность разрывных нарушений в километрах на 1 км2 площади. Для участков Карагандинской и Шерубайнуринской синклиналей с наиболее простым строением она составляет 0,8—1,0 км на 1 км2, в северных замковых частях увеличивается до 1,6—1,7 км, по направлению к югу возрастает до 1,2—1,3 км в Карагандинской синклинали и 2,9—3,4 км в Шерубайнуринской. Для южного крыла бассейна общая протяженность разломов на 1 км2 колеблется от 3 км на Талдыкудукском участке до 5 км на Кичкинекольском. В Тентекском районе на севере она составляет 1,6 км, а на юго-западе 3 км. Для площадей развития долинской свиты значения этого показателя много ниже: в Дубовской и Карагогекой мульдах соответственно 0,5 и 0,7 км, в Тентекской 0,7—1,3 км, в Колпакской и Долинской 1,2 и 1,7 км.