|
Условия накопления растительного материала
Максимум накопления растительного материала отмечен в карбоне-перми (в СНГ – 37 %, в мире - 47,3 %), в J (14 %; 16, 3%/, в К2 (19,5 %; 20,5 %) и в Рg-N (28,5 %, 15,8 %). Для накопления растительного материала необходимо благоприятное сочетание фитологических, климатических, геоморфологических и геотектонических условий. Фитологические условия.. Первые наземные растения - псилофиты появились в девоне (Барзасское месторождение в Кузбассе и месторождения на о.Медвежий). Расцвет наземной растительности в карбоне - древовидные папоротники, хвощи и каламиты /камыши, тростники/, лепидодендроны /чешуедревы/, сигиллярии, кордаиты /предки хвойных растений/. В Mz углеобразование протекало в J и K из голосеменных растений /хвойные, саговниковые/. Растительным материалом для Kz (Рg-N) месторождений - голосеменные (хвойные) и покрытосеменные растения /дуб, п альма, ива, тополь, виноград и др./. Климатические условия. Необходим теплый и влажный климат. Геотектонические условия. Краевые прогибы на границах геосинклиналей и платформ, впадины складчатых областей и окраин древних платформ, отрицательные структуры у горных сооружений. Благоприятно совпадение скоростей погружения территории и поступления растительного материала. Ускоренное погружение приводит к рассеянию органики, образованию многочисленных маломощных прослоев углей. При медленном опускании избыточная часть органики рассеивается на значительной площади и образуется маломощный угольный пласт. При подъеме территории органический материал эрродируется. Геоморфологические условия. Выровненный пониженный рельеф с уровнем грунтовых вод, близким к уровню поверхности. Торфяное болото должно быть защищено береговыми валами, косами, барами и др. Слабо выраженный рельеф окружающей территории исключает возможность массового поступления в область угленакопления обломочного материала. Накопление органики может происходить в прибрежно-морских (паралических) - присутствуют остатки морской фауны в угле, морских отложений в почве или кровле угольного пласта, значительное площадное распространение угольных пластов и в континентальных (лимничеcких) условиях. В ранние эпохи преобладало углеобразование в прибрежно-морских условиях.
4.2. Стадии углеобразования Углеобразование - последовательное превращение отмерших растений в торф, бурый уголь, каменный уголь, антрацит и графит. Оно условно разделено на биохимическую и геологическую стадии. На биохимической стадии происходит накопление, биохимическое разложение и химическое преобразование растительного вещества. Эти процессы протекают на земной поверхности, в болоте в течение тысячелетий и заканчиваются превращением растительного вещества в торф. Накопление исходного растительного материала может быть автохтонным и аллохгонным. При автохтонном /от греч. авто – сам и хтон -земля/ накоплении горючее ископаемое залегает на месте произрастания растений, при аллохтонном /от греч. аллос- другой, чужой/ растение произрастает в одном месте, а после гибели переносится в другое, где подвергается дальнейшему разложению и преобразованию. К признакам автохронного накопления растительного вещества относятся присутствие в почве пласта корешков и пней деревьев, наличие и хорошая сохранность растительных остатков, небольшая примесь минерального вещества, постоянство мощности пластов. Аллохтония характеризуется отсутствием в почве корней и пней, наличием грубых растительных остатков, высокой зольностью углей и невыдержанной мощностью угольных пластов. Различают аллохтонию первичную /перенос отмерших растений водой и ветром/и вторичную /переотложение торфа и угля в результате размыва водой, ледниковой деятельности, развития оползней, карстов и других явлений/. После накопления происходит разложение растений, характер которого зависит от кислородного и водного режима среды, в которую они попадают после гибели. Агентами разложения являются грибки /в 1 г растительного вещества насчитывается 26000 особей/, бактерии /до 10000/ и микробы. При погружении в водную среду на глубину до 20-40 см главная роль принадлежит аэробным /т.е. развивающимся при наличии кислорода/ бактериям, затем до глубины 1,5-3,0 м - анаэробным /способным жить при отсутствии кислорода/. Таким образом, наземные и болотные растения подвергаются тлению, перегниванию и оторфованию, водные организмы - гниению. Тление, протекающее при обильном доступе кислорода в увлажненное растительное вещество, заключается в полном окислении /уничтожении/ органической части растения; в результате образуются улетучивающиеся газообразные соединения /пары воды, оксид углерода /1У/ и др./ и минеральное вещество /зола/. Перегнивание - неполное тление при ограниченном доступе кислорода в увлажненную растительную массу, при котором происходит частичное окисление и образуется перегной, содержащий твердые богатые кислородом соединения. Оторфование - неполное разложение при ограниченном доступе кислорода и в условиях высокой влажности /застойные воды/, в процессе которого накапливаются твердые богатые углеродом скопления /торф/. При перегнивании и оторфовании из лигнино-целлюлозных тканей образуются гуминовые кислоты /гумификация/. Гниение — разложение водорослей и простейших живых организмов в застойной водной среде без доступа кислорода - протекает в восстановительной обстановке; при этом накапливаются твердые продукты, обогащенные водородом /из водорослей образуется сапропель/. Растения, разложившиеся под влиянием биохимических агентов, затем подвергаются химическому преобразованию в направлении создания однородной коллоидальной массы - гумификации, гелификации, фюзенизации и битумизации/см. подразд.2.5/. Геологическая стадия состоит из ряда последовательных превращений: торфа - в бурый уголь; бурого угля - в каменный; каменного - в антрацит и далее в графит. Перечисленные процессы начинаются посла перекрытия торфяника кровлей, протекают в недрах Земли среди пластов горных пород в течение длительного периода времени /от нескольких миллионов до сотен миллионов лет/ под влиянием давления вышележащих толщ и сравнительно высоких температур. Превращение органического вещества /углефикация/ сопровождается обезвоживанием, уменьшением в объеме /бурые и каменные угли занимают объем соответственно в 3,5 раза и в 12 раз меньший, чем исходная органическая масса/, изменением физических и технологических свойств, химического состава. Углефикация подразделяется на диагенез /преобразование торфа в бурый уголь/ и метаморфизм /преобразование бурого угля в каменный и далее в антрацит и графит/. Бурый уголь - низший член углефикационного ряда гумусовых углей, переходная форма от торфа к каменному углю. От торфа он отличается более высокой степенью превращения остатков растений, обогащением /до 70 %/ углеродом. Для угля этого вида характерна бурая /иногда - черная/ черта. Благодаря присутствию в нем гуминового вещества происходит окрашивание раствора щелочи в темно-бурый цвет и раствора разбавленной азотной кислоты - в цвета от ярко-желтого до красно-бурого. Плотность бурого угля - 0,8-1,35 г/см3. Уплотнение торфа под действием повышающейся температуры и тяжестью перекрывающих песчано-глинистых пород обусловливает переходы от землистых бурых углей к более плотным, приближающимся к каменным. Различают землистые, лигнитовые, плотные матовые и плотные блестящие бурые угли. Землистый бурый уголь - рыхлый, слабосцементированный, пористый с однородным или комковатым сложением представлен мелкозернистой бурой массой, которая при высыхании превращается в порошковатое вещество. Лигнитовый уголь /от лат. lignum -древесина/ характеризуется лигнитовой /древесной/ структурой и при высыхании раскалывается на слои, соответствующие годичным кольцам. Он залегает среди бурого угля слабой степени углефикации, переслаиваясь c ним или образуя самостоятельные пласты. Плотный матовый бурый уголь -сцементированный уголь, сложенный углеобразующими компонентами, имеющими признаки каменного и землистого бурого угля. При высыхании растрескивается. Плотный блестящий бурый уголь - порода черного цвета со слабозаметным буроватым оттенком и смолистым блеском. Наблюдаются трещины уcыхания. Бурые угли могут быть сложены гумитами, сапропелитами и смешанными природными типами. Между бурыми и каменными углями выделены переходные угли - бурые длиннопламенные /БД/. С типичными бурыми углями их сближает плохо выраженный эндокливаж и бурая черта, с каменными -цвет, плотность, вязкость. Каменный уголь - твердая плотная порода, образовавшаяся в процессе углефикации /метаморфизма/ бурого угля, от которого он отличается физическими и технологическими свойствами и химическим составом. По мере увеличения степени углефикации цвет гумусовых углей изменяется от черного до серо-черного, цвет черты - от коричневой до черной и темно-серой, блеск - от смолистого до яркого алмазного металловидного, снижаются прочность /от высокой до средней/, вязкость, выход летучих /50-10 %/ и доля водорода, возрастают плотность /1,3-1,5 г/см3/, удельная теплота сгорания, массовая доля углерода и др. Каменные угли могут быть сложены гумитами и сапропелито-гумитовыми природными типами. Между каменными углями и антрацитами выделяют переходные угли - полуантрациты /ПА/. Антрацит - каменный уголь высокой степени углефикации /метаморфизма/ - представляет собой плотную и однородную породу серовато-черного и черно-серого цвета с металловидным или металлическим блеском и бархатисто-черной чертой. Излом раковистый и остроугловатый, края обломков - острые, режущие. От каменных углей отличается также большей плотностью /1,4-1,7 г/см3/, высокой массовой долей углерода /не менее 95 %/, низким выходом летучих веществ /8-2 %/. Антрациты характеризуются высокой электрической проводимостью, стойкостью к воздействию агрессивных сред, к истиранию и пластическим деформациям, низкой реакционной способностью и др. Они могут быть сложены гумитами и сапропелито-гумитами. Иногда выделяют суперантрациты /перантрацит/ - антрацит высшей степени углефикации /метаморфизма/. |
|
|