Анотація до роботи:

Привалов В.О. Тектонотермальна еволюція Донецького басейну. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора геологічних наук за спеціальністю 04.00.16 - ”Геологія твердих горючих копалин”. Національний гірничий університет, Дніпропетровськ, 2005.

Робота присвячена вирішенню фундаментальної проблеми тектонотермальної еволюції Донецького басейну. На підставі концепції обертання блоків і локалізації призсувних деформацій розроблено нову геодинамічну модель Донбасу, що дозволяє пояснити механізми формування специфічних режимів осадко- і вугленакопичення, інверсійного підйому і складкоутворюючих рухів, еволюційні алгоритми розвитку дислокацій і морфотектонічних форм. Установлено значення доінверсійних й післяінверсійних теплових потоків. На підставі результатів моделювання термальної історії басейну деталізовані геологічні аспекти генерації, міграції, умови схоронності і типологія пасток до- і післяінверсійного метану. Сформульовано висновок про особливу перспективність пошуків родовищ метану в районах, де виявився післяінверсійний термальний імпульс і відбулася повторна генерація метану. Досліджено геологічну природу викидонебезпечності вугільних пластів.

У дисертаційній роботі з позицій теоретичного узагальнення значного масиву фактичного даних, аналізу результатів нових польових і лабораторних досліджень, модельного тестування можливих сценаріїв представлене нове рішення фундаментальної наукової проблеми тектонотермальної еволюції Донецького басейну, у тому числі в площині практичного використання для прогнозування газоносності і викидонебезпечності вуглепородного масиву.

Основні наукові і практичні результати і висновки, що випливають з них, полягають у наступному:

1. Обґрунтовано, що аномальна на фоні суміжних структур поліфазна історія геологічного розвитку Донецького басейну обумовлена його особою геоструктурною позицією як тектонічного мегаблока, що розвивався на перетинанні ранньопротерозойського складчастого пояса і палеорифту більш пізнього закладення.

2. Розроблена нова геодинамічна модель Донбасу, що дозволяє з'ясувати механізми формування специфічних режимів осадко- і вугленакопичення, інверсійного підйому і складкоутворюючих рухів, еволюційні алгоритми розвитку дислокацій і морфотектонічних форм. Встановлено, що геологічний розвиток Донецького басейну і його трансформація в накладену складчасту споруду відбувалися в полі дії двох основних процесів: човникових знакозмінних обертань осадової призми Донбаського мегаблока і зсувних активізацій у контурі принципової дислокаційної зони (ПДЗ).

3. У межах ПДЗ на ділянках кулісного зчленування глибинних ешелонованих зсувів виявлені призсувні структури – пул-апарти, котрі протягом історії геологічного розвитку басейну служили локальними центрами палеогеографічної і морфотектонічної нестабільності, а також відігравали значну роль у трансформації Донецького басейну в однойменну накладену складчасту споруду.

4. Встановлено, що за умов багаторазових зсувних переміщень уздовж ПДЗ, обертальних рухів мегаблока Донбасу й окремих структурних одиниць розломно-блокової структури фундаменту (РБСФ) в осадовому чохлі Донецького басейну періодично виникали обмежені за площиною області дилатаційних і компресійних ефектів. Розподіл на теренах Донбасу ділянок, що випробували різноспрямовані вертикальні тектонічні рухи, ув'язано з напруженим станом окремих елементів РБСФ басейну і різним положенням секторів локального стиснення і розтягання як результату призсувних і обертальних деформацій.

5. Встановлено, що в режимі правого зміщення пул-апарти в складі ПДЗ функціонували як своєрідні "вікна" у кристалічному фундаменті, які регулювали процеси транспорту магматичних розплавів і флюїдів у вищележачі горизонти, служили найбільш сприятливими ділянками для локалізації інтрузивних тіл, формування підвищених теплових потоків і газогенераційних імпульсів.

6. Підтверджено, що сучасна структура Донецького басейну є підсумком поліфазних герцинських, кіммерійських і альпійських деформацій. Формування інверсійної структури басейну і його трансформація в складчасту споруду з характерною системою лінійних складок у центральній частині є результатом генерації реактивних сил стиснення, що зародилися в прогині Донбасу як відгук на ліве обертання призми осадових порід Донбаського мегаблока, котре пішло за лівозсувною активізацією обмежуючих рифт розломів під час уральської фази герцинського циклу.

7. Встановлено, що для більшості тектонічних фаз кіммерійського й альпійського циклів були характерні режими правозсувної активізації ПДЗ і крайових розломів, що супроводжувалися правим обертанням Донбаського мегаблока. Ці процеси призвели до формування накладених плікативних структур, локальних проявів підкидових дислокацій, депланації верствоутворюючих поверхонь у приповерхній частині чохла, формування концентричних і лінійних поясів торсійно-зсувної природи, однак не внесли кардинальних змін у тектонічний рисунок структур герцинського віку.

8. Деталізовано фактори, що впливали на процеси вуглефікації. Встановлено, що тепловий потік під час максимального занурення осадків (сакмарський час) змінювався в межах від 40 до 75 мВт/м². Різке зростання доінверсійного теплового потоку зафіксовано по лінії Донецько-Кадіївського поперечного розлому. Тут теплові потоки змінювалися від 60 до 75 мВт/м² з тенденцією локалізації максимальних значень в області пул-апартів.

9. Розроблена збалансована модель тектонотермальної еволюції Донбасу. За допомогою методів одно- і двовимірного моделювання трендів показника відбиття вітриніту й аналізу фішн-трекових даних у межах південно-західного і центрального Донбасу виявлені ділянки аномально високих постінверсійних теплових потоків (125…200 мВт/м²), формування яких відбувалося за умов локального розтягання під час пфальцької фази герцинського тектонічного циклу (~250 млн. років).

10. За допомогою методів термолітичної газової хроматографії і біомаркерів досліджені умови формування вуглеводневої сировини, виконані оцінки нафто- і газогенераційного потенціалу вугленосних відкладень, що свідчать про потенційно добрі можливості органічної речовини досліджуваних пластів у процесі термального дозрівання (вуглефікації) забезпечити значні обсяги генерації вуглеводневих газів, а також окремі прояви рідких вуглеводнів.

11. На підставі результатів моделювання термотектонічних режимів з відбраковуванням статистично неприйнятних сценаріїв доведено існування і визначені часові рамки "постінверсійної" термальної події. Наявність "епіцентрів" аномально високих постінверсійних теплових потоків дозволило зробити висновок про те, що метан у вугленосній товщі Донбасу генерувався не тільки під час максимального передінверсійного занурення, але і на більш пізніх етапах.

12. На підставі розробленої нової концепції геодинамічної еволюції Донбасу і результатів моделювання термальної історії басейну деталізовані геологічні аспекти генерації, міграції, умови схоронності і типологія пасток до- і післяінверсійного метану. Сформульовано висновок про особливу перспективність пошуків великих родовищ метану в районах, де проявився постінверсійний термальний імпульс і відбулася повторна генерація метану.

13. У результаті аналізу матеріалів сейсмічного зондування, структурного картування й інтерпретації гравіметричних даних в осадовій товщі Донбасу виділені перспективні для виявлення великих газових скупчень "квіткові" структури, що розвиваються в зонах зсувних дислокацій.

14. Досліджено геологічну природу викидонебезпечності у вуглепородному масиві Донбасу. Встановлено, що ділянки локалізації газодинамічних явищ у вуглепородному масиві Донбасу обумовлені: а) формуванням регіональних зон стиснення в областях розвитку концентричних і лінійних правозсувних поясів в осадовому чохлі басейну; б) концентрацією енергії пружних деформацій у масиві гірських порід під дією сучасного тектонічного поля напружень; в) якісними змінами вугільної речовини в зв'язку з ростом ступеня вуглефікації, виснаженням нафтогенераційного потенціалу вугільних пластів і входженням їх в область генерації переважно газоподібних вуглеводнів.

Положення дисертації опубліковані в 70 роботах, основні з яких:

Монографія:

1. Анциферов А.В., Тиркель М.Г., Хохлов М.Т., Привалов В.А., Голубев А.А., Майборода А.А., Анциферов В.А. Газоносность угольных месторождений Донбасса. – К.: Наукова думка, 2004. – 232 с.

Статті:

2. Панов Б.С., Привалов В.А., Калмыкова М.К. О взаимосвязи пликативной и дизъюнктивной тектоники угольных пластов // Уголь Украины. – 1989 . – № 4. – С. 41-42.

3. Панов Б.С., Привалов В.А., Привалов А.И. Переоценка тектонической нарушенности в пределах горного отвода шахты им. Калинина // Уголь Украины. – 1990. – № 2. – С. 38-41.

4. Привалов В.А. Закономерности распространения и эволюции тектонической нарушенности в Донецко-Макеевском районе Донбасса // Изв. высш. уч. зав.: Геология и разведка. – 1990. – № 3. – С. 46 -55.

5. Privalov V.А. A new method to determine geological structural hierarchy // Journ. of Changchun University of Earth Sciences. – 1991. – № 4. – P. 397-401.

6. Привалов В.А., Привалов А.И. Текущее прогнозирование горно-геологических условий при разработке угольных пластов // Уголь Украины. – 1993. – № 4. – С. 44-45.

7. Азаров Н.Я., Привалов В.А., Панова Е.А., Ченджин Ван. Применение голографического метода фотоупругости для моделирования распределения энергии упругих деформаций в массиве горных пород // Уголь Украины. – 1997. – № 8. – С. 39-43.

8. Привалов В.А. Вращение блоков и сценарий тектонической эволюции Донецкого бассейна // Геологія і геохімія горючих копалин, 1998. – № 4. – С. 142-158.

9. Привалов В.А., Панова Е.А., Азаров Н.Я. Тектонические фазы в Донецком бассейне: пространственно-временная локализация и характер проявления // Геологія і геохімія горючих копалин, 1998. – № 4. –С. 11-18.

10. Привалов В.О. Закономірності розміщення ендогенної мінералізації і перспективних газоносних площ у Донецькому басейні // Геологія і геохімія горючих копалин, 1999. – № 4. – С. 150-155.

11. Привалов В.А. Локальное растяжение как фактор, определяющий размещение центров магматизма и эндогенной минерализации в Донбассе // Наук. праці ДонДТУ: Серія гірн.-геол. – 2000. – Вип. 11. – С. 115–120.

12. Привалов В.А. Донбасс в тектоническом контексте структур на юго-западной периферии Восточно-Европейской платформы // Наук. праці ДонНТУ: Серія гірн.-геол., 2001. – Вип. 32. – С. 87–98.

13. Привалов В.А., Саксенхофер Р., Жикаляк Н.В., Писковой М.А., Панова Е.А. Тепловые потоки в геологической истории Донбасса: результаты моделирования // Наук. праці ДонНТУ: Серія гірн.-геол. – 2001. – Вип. 32. – С. 14–21.

14. Привалов В.А. Принципиальная дислокационная зона Донбасса // Наук. праці ДонНТУ: Серія гірн.-геол. – 2001. – Вип. 36. – С. 34-40.

15. Привалов В.А., Панова Е.А. Влияние тектонических процессов на перераспределение метана в угленосной толще Донбасса // Геотехническая механика. – 2001. – Вып. 33. – С. 54-61.

16. Привалов В.А. Блоковая делимость на юге Восточно-Европейской платформы на основе анализа гравиметрических данных и цифровых моделей рельефа // Наук. праці ДонДТУ: Серія гірн.-геол. – 2002. – Вип. 45. – С. 65-72.

17. Привалов В.А. Неотектонический этап в истории развития Донецкого бассейна // Наук. праці ДонНТУ: Серія гірн.-геол. – 2002. – Вип. 54. – С. 38-50.

18. Привалов В.А. Метан в угленосной толще Донбасса: геологические аспекты генерации, миграции и условия сохранности // Геологія і геохімія горючих копалин. – 2002. – № 2. – С. 65- 83.

19. Привалов В.А., Жикаляк Н.В., Овчаренко В.А., Панова Е.А. Соотношение интенсивности разновозрастных тектонических движений по региональным разрывам северной окраины Донбасса // Мінеральні ресурси України. – 2002. – № 2. – С. 21-23.

20. Sachsenhofer R.F., Privalov V.A., Zhykalyak M.V., Bueker C., Panova E., Rainer T., Shymanovskyy V.A., Stephenson R. The Donets Basin (Ukraine/Russia): Coalification and thermal history // Int. Journ. of Coal Geology. – 2002. – Vol. 49. – P. 33-55.

21. Sachsenhofer R.F., Privalov V.A., Izart A., Elie M., Kortensky J., Panova E.A., Sotirov A., Zhykalyak M.V. Petrography and geochemistry of Carboniferous coal seams in the Donets Basin (Ukraine): implications for paleoecology // Int. Journ. of Coal Geology. – 2003. – Vol. 55. – P. 259-259.

22. Saintot A., Stephenson R., Brem A., Stovba S., Privalov V. Paleostress field reconstruction and revised tectonic history of the Donbas fold and thrust belt (Ukraine and Russia) // Geology. – 2003. – Vol. 22. – 1059. - P. 1301-1325.

23. Spiegel C., Sachsenhofer R.F., Privalov V.A., Zhykalyak M.V., Panova E.A. Thermotectonic evolution of the Ukrainian Donbas Foldbelt: evidence from zircon and apatite fission track data // Tectonophysics. – 2003. – Vol. 383. – P. 193 – 215.

24. Привалов В.А. Тектоническая природа зон выбросоопасности в Донбассе // Уголь Украины. – 2003. – № 3. – С. 33–37.

25. Панова Е.А., Привалов В.А. Современные тектонические напряжения в Донбассе как фактор активизации газогеодинамических процессов // Сб. науч. трудов НГУ. – 2003. – № 17. –Том 1 - С. 118 -125.

26. Привалов В.А., Изар А., Саксенхофер Р., Анциферов В.А. Биомаркеры углей и условия формирования углеводородов в Донецком бассейне // Наук. вісник НГУ. – 2003. – № 6. – С. 42 - 46.

27. Привалов В.А. Фрактальный геометрический образ разрывных нарушений Донбасса // Наук. праці ДонНТУ: Серія гірн.-геол. – 2003. – Вип. 62. – С. 204-216.

28. Привалов В.А., Изар А., Саксенхофер Р., Жикаляк Н.В., Панова Е.А. Нефтегазогенерационый потенциал углей Донбасса по результатам термолитической газовой хроматографии // Геолог України. – 2003. – № 3-4. – С. 56 - 59.

29. Privalov V.А., Sachsenhofer R.F., Panova E.A., Antsiferov V.A. Coal Geology of the Donets Basin (Ukraine / Russia): An overview // BHM (Berg- und Httenmnnische Monatshefte, Springer Verlag). – 2004. – Vol. 149. – N 6. – P. 212-222.

30. Привалов В.А., Жикаляк Н.В. Тектоника и флюидные импульсы в зоне Южно-Донецкого грабена // Наук. праці ДонНТУ: Серія гірн.-геол. – 2004. – Вип. 63. – С. 136-149.

31. Привалов В.А., Саксенхофер Р.Ф., Изар А. Генетическая идентификация метана и геологическая природа выбросоопасности угольных пластов Донбасса // Наук. праці ДонНТУ: Серія гірн.-геол. – 2004. – Вип. 72. – С. 175-184.

32. Привалов В.А. Напряженное состояние разломно-блоковых структур как регулятор локальных палеогеографических обстановок в среднем карбоне Донбасса // Наук. праці ДонНТУ: Серія гірн.-геол. – 2004. – Вип. 81. – С. 124-139.

33. Привалов В.А., Саксенхофер Р., Шпигель К., Панова Е.А, Жикаляк Н.В. Перспективы обнаружения залежей постинверсионного метана в Донбассе: результаты анализа фишн-трековых данных // Уголь Украины. – 2004. – № 9. – С. 12-17.

Тези доповідей:

34. Privalov V.А., , Panova E.A The nature of equidistant fault relationships // Abstr. of 11^th Int. Conference on Basement Tectonics '94. – Potsdam: GeoForschungsZentrum. – 1994. – P. 177.

35. Privalov V.A., Panova E.A. Field theory and fractal geometry applied to the prediction of deep basement fault in relation to the mineralization: the example of the Donets Basin // Abstr. Vol. of Int. Congress "Economic Geology in Europe and beyond II, 13-14 April 1994". – Keyworth: British Geol. Survey, 1994. – P. 53–54.

36. de Boorder H., Privalov V.A., Panov B.S., Korcemagin V.A. The quest for deep-reaching fault structures in the Donets Basin with the help of satellite imaging / Abstr. of Europrobe-Intas- Georift Yalta’ 96 Workshop, Gurzuf // Геоф. журн. – 1997. – № 1. – С. 152–153.

37. Privalov V.A., de Boorder H., Kostwinder H., Westerhof A.B. Fractal dimensions of shallow fault population in the Donets Basin in relation to the deep tectonic framework // Proc. of Intracratonic Rifting and Inversion Eurobrobe Georift Workshop.- Zurich: ETH Zurich. – 1997. – P. 21.

38. Saintot A., Privalov V., Zhikaliak M., Brem A. Some kinematic indicators for the tectonic evolution of the Donbas fold-and-thrust belt (Ukrainian part) / Proc. of Europrobe Tesz-Pancardi-Georift joint meeting, Tulcea (Romania) // Romanian Journ. of Tectonics and Regional Geology. – 1999. – Vol. 77/1. – P. 83.

39. Privalov V.A., Zhykalyak M.V., Piskovoy M.A., Panova E.A. Structural setting and principal displacement zone of the Donets basin / Abstr. of Georift-Eurobridge-North Caucasus joint meeting. Gurzuf // Геоф. журн. – 2000. – № 4. – С. 119–120.

40. Privalov V.A., Zhykalyak M.V., Panova E.A. Tectonic evolution of the Donets Basin // Тез. докл. 7-й Международной конф. по тектонике плит им. Л.П. Зоненшайна. – М.: Научный мир, 2001. – С. 273-274.

41. Privalov V.A., Zhykalyak M.V., Panova E.A. Geology of the Donets basin (Ukraine/Russia): key points for understanding conditions of coal and gas formation // Abstr. of 5^th European Coal Conference, Mons-Frameries (Belgium). – 2002. – P. 114-115.

42. Privalov V.A., Zhykalyak M.V., Panova E.A. Geologic controls on coalbed occurrence in the Donets basin (Ukraine) // 3^rd Int. Methane & Nitrous Oxide Mitigation Conference, Beijing. – 2003. – Vol. 2. – P. 53-59.

43. Sachsenhofer R.F., Privalov V.A., Izart A., Antsiferov V.A. Aspects of coal bed methane in the Donets Basin // AAPG European Region Conference with GSA, Prague. – 2004. – P. 101.

Особистий внесок автора в роботах, що написані в співавторстві:

розділи про тектонічну еволюцію Донбасу, геологічні аспекти генерації метану, умови формування вуглеводнів, геологічну природу викидонебезпечності [1]; розроблення концепції, постановка задач, аналіз і узагальнення результатів теоретичних і експериментальних досліджень [15, 19, 20, 23-29, 34, 35, 37, 39-43]; організація і проведення експериментальних досліджень, аналіз і інтерпретація результатів [2, 3, 6, 7, 13, 21, 31, 33, 36, 38]; проведення польових досліджень, аналіз і інтерпретація результатів з точки зору тектонічного розвитку й подій тектономагматичної активізації [22, 30]; обґрунтування моделі тектонічної еволюції й періодизації тектонічних подій у межах Донецької складчастої споруди та суміжних територій [9].