Спосіб визначення типів деформацій

Спосіб визначення типів деформацій на ділянках шахт та ділянках розвідки, що включає відбір серії проб з шару (горизонту) пісковиків, виготовлення з них шліфів, виявлення оптичними мето 3 смужками, визначенні систем деформацій типу бьомівських смужок, причому розорієнтування кожної із смужок в системі не повинно перевищувати 5°, стосовно корисної моделі, визначають інтервали кутів між системами і при значеннях кутової різниці в межах 10°-30° деформації відносять до типу стискування, при значеннях від 35° до 55° до типу розтягування, а значення кутової різниці від 60° до 80° свідчать про зсувний тип деформації. Бьомівські смужки відомі в роботах зарубіжних і вітчизняних дослідників як виходи деформаційних площин ковзання на поверхню зерен кварцу, олівіну, польового шпату та інших мінералів. Ковзання - це переміщення шарів кристалу від дії прикладеної сили без порушення суцільності об'єкта дослідження. Вздовж цих площин у вигляді одного або кількох рядів розташовані газорідинні мікровключення, які проявляють (декорують) порушення кристалічної структури, що виникли внаслідок тектонічної дії. Суть корисної моделі полягає в тому, що кутова розбіжність між системами прямолінійних бьомівських смужок у зернах кварцу пісковиків виникає в умовах зміни напрямку дії тектонічних рухів. Як показали багаторічні дослідження вугленосних відкладів, деформації відбувались неодноразово і фіксувались на різних ієрархічних рівнях - як в окремих зернах мінералів пісковиків, так і в потужних теригенних товщах. Геодинамічні процеси періодично відновлювались, що відбивалось мікропорушеннями структури мінералів. Найінтенсивніше деформація проявляється тоді, коли в контактуючих зернах оптичні осі мають різне, відмінне орієнтування. В зерні може бути від 12 до 4-6 систем з кутовою різницею від 10° до 8090° і більше градусів щодо одна одної. Спосіб ґрунтується на визначенні кутової різниці між напрямками прямолінійних бьомівських смужок. Заміри виконувались за допомогою мікроскопу ПОЛАМ Р-111 в зернах кварцу пісковиків орієнтованих узгоджено з загальною структурою породи, в яких спостерігаються не менше, ніж 2-3 системи бьомівських смужок. Шліф виготовляється з проби пісковику, перетин орієнтований перпендикулярно до нашарування. На предметному столику мікроскопа без аналізатора при бічному освітленні шліфа вибираємо зерна кварцу з чіткими прямолінійними смужками, які перетинаються. Орієнтуємо одну із смужок першої системи паралельно до горизонтальної лінії перехрестя окуляра або сумісно з нею. Горизонтальна лінія перехрестя окуляра в лівому секторі умовно приймається за нульову. Обертаємо за годинниковою стрілкою столик мікроскопа до перетину умовної нульової лінії з другою, потім з третьою системою смужок, на лімбі предметного столика мікроскопа в градусах фіксуємо напрямок кожної системи смужок. Щоб уникнути похибки або зробити її якнайменшою, відлік беремо кілька разів і виводимо середнє значення напрямку для кожної із виявлених систем бьомівських смужок. Для встановлення конкретного напрямку потрібно не менше 10 шліфів з кількістю замірів від 1 до 5 в кожному зерні кварцу з мікродеформаціями. Потім визначаємо основні напрямки і кути розбіжності як різницю між 51207 4 ними (Фіг.1). Численними спостереженнями за пружними властивостями кварцу, наведеними І.С. Деліциним [3] та іншими, фіксувались такі кути нахилу площин порушеності до оптичної осі зерна як: 20°, 45° і ~70°. Застосування цих напрацювань для кварцу пісковиків Донбасу дозволило реконструювати тектонічні умови та встановити тип деформацій - кутова різниця між системами бьомівських смужок в межах 10°-30° відповідає типу стискування, 35°-55° - розтягування, 60°-80° - зсувному типу. Зіставлення отриманих петрографічним методом типів деформацій з характером тектонічних рухів макрорівня свідчить про їх тотожність. Спосіб простий при користуванні, економічно вигідний, оскільки не потребує додаткових витрат. Для його реалізації використовуються стандартні петрографічні шліфи, які виготовляються в геологічних організаціях з метою визначення різних показників у мінералах та породах. Запропонований спосіб визначення типу деформацій реалізується наступним чином. З будь-якої частини стратиграфічного розрізу вугленосної товщі (з пісковиків) досліджуваної ділянки шахти відбирається ряд проб, з яких виготовляються петрографічні препарати - шліфи. Далі, за допомогою оптичного мікроскопу ПОЛАМ Р-111 визначаємо їх мінералогічний склад, серед зерен кварцу виділяють такі, в яких є пластичні деформації типу бьомівських смужок. Кожне зерно вивчається в поляризованому світлі. Кількість систем смужок - площин, декорованих газорідинними включеннями, в кварці пісковиків кожного району Донбасу своя і відрізняється не тільки числом, але й спрямуванням бьомівських смужок (Фіг.2). Орієнтування бьомівських смужок в більшості випадків паралельне [0001], що зумовлене ковзанням по (0001). Щоб уникнути помилок, слід переглянути не менше 10 зерен кварцу в кожному з шліфів, мінімальна кількість проб (шліфів), необхідна для характеристики досліджуваного шару пісковиків, складає - 10-15, що відповідає законам статистичного аналізу. Для прикладу розглянемо Донбас від периферії - райони: Красноармійський та Краснодонський - до середини - Центральний район - ступінь тектонічної порушеності відкладів карбону зростає, що відображають геологічні карти і плани. Кількість систем бьомівських смужок в кварцових зернах пісковиків теж збільшується і деталізує картину порушеності кожного району, шахти і окремої її ділянки. Наприклад, для Донецько-Макіївського району характерне зростання кількості систем смужок до 3-х, в кварці пісковиків Центрального району їх не менше 4-х, а в окремих пробах - до 6-и. Отже, спосіб визначення типів деформації (тектонічних рухів) на окремих ділянках як на поверхні гірничих виробок, так і в підземних умовах - в шахтах, ґрунтується на: 1) відборі необхідної представницької кількості проб з конкретного горизонту пісковиків, визначеного замовником; 2) виготовленні петрографічних препаратів - шліфів; 3) визначенні мінералогічного складу з виділенням кварцових зерен; 4) визначенні напрямків розорієнтування всіх систем бьомівських смужок у поляризованому світлі оптичного мікроскопу; 5) кутова 5 різниця між напрямками є основною інформацією для визначення умов, в яких відбулись деформації, їх типів, як результату дії тектонічних рухів періодів розтягування або стискування, іноді з проявами зсуву, у всякому промисловому районі. Кутова розбіжність систем бьомівських смужок - деформацій структури кварцу пісковиків - характеризує неодноразову тектонічну дію на породну товщу, дозволяє через чергування умов деформації або перевагу певного типу рухів визначити ділянки порушення. Встановлені системи мікропорушеності кварцу у вуглевмісних пісковиках Донбасу допоможуть відтворити вірогідні типи деформації, що впливають на відкриту і закриту пористість пісковиків, на проникність газу в продуктивній товщі. Крім того, визначення кутової різниці між площинами мікропорушень дозволяє на якісному рівні оцінити фізичний стан гірничого масиву, 51207 6 що поліпшить безпеку праці гірників, і в комплексі з іншими методами допомагає прогнозувати утворення пасток газу. ЛІТЕРАТУРА 1. А. С. СССР №1752982 А1, SU E21F5/00. Способ определения выбросоопасности горных пород /В.Е. Забигайло, В.В. Лукинов, В.А. Баранов - 8с., опубл. 07.08.92, Бюл. № 29 2. Патент на корисну модель України №34397 МПК (2006) E21F7/00 Спосіб визначення кількості тектонічних рухів //Баранов В.А., Маметова Л.Ф.; патентовласник Інститут геотехнічної механіки ім. М.С. Полякова - №200803051 заявл. 11.03.2008; опубл. 11.08.2008, Бюл. №15. 3. Делицин И.С. Структурообразование кварцевых пород / И.С. Делицин - М.: Наука, 1985. 191с. 7 Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська 51207 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601