Геология полезных ископаемых - Старостин В.И.
ISBN 5-211-03498-8
Скачать (прямая ссылка):
Угольные месторождения располагаются внутри крупных депрессий — угольных бассейнов, охватывающих платформенный чехол или переходные области между платформами и складчатыми поясами. Месторождения известны в разновозрастных толщах, начиная с силурийского периода. С позднего палеозоя наземная растительность начинает интенсивно охватывать континенты. Это связывают с резким увеличением площади континентов в конце раннего палеозоя. Характерно, что геосинклинальные угленосные формации преобладают в палеозое, а платформенные — в кайнозое.
224
А
Рис. 65. Схема Экибастузского угольного бассейна (по В.Ф.Чсрсповскому и др.. 1993).
/ — доугленосные породы; 2 — угленосные отложения нижнего карбона; 3 — основной угольный горизонт. Марки углей: CC — слабоснскающисся (из-за высокой зольности); Ж — жирные; К — коксовые; I' — газовый
П.И.Степанов выделил три главные эпохи углеобразования, которые охватывали: поздний карбон-раннюю пермь, позднюю юру-ранний мел и поздний мел-миоцен. А.К.Матвеев установил относительно равномерное распределение мировых запасов углей по основным эпохам угленакопления (каменноугольной, пермской, юрской, меловой и кайнозойской). Чередование эпох накопления углей и безугольных связывается с неравномерностью глобальных изменений климата.
Угленосные толщи отличаются ритмичным строением. В них чередуются более или менее углснасыщснныс пачки (продуктивные и безугольные свиты). Угольные пласты занимают закономерное положение в более мелких ритмах, что объясняется неравномерными конседиментационными движениями.
Скорость седиментационного опускания заболоченных участков достаточно высокая 200—250 см за 1000 лет (Кукал, 1987). При оценке скорости собственно углеобразования необходимо иметь в виду, что при преобразовании высокопористого и нсуп-лотненного торфа в лигниты и в дальнейшем в каменные угли происходит значительное уплотнение (более чем в 10 раз). В этой
29-3177
225
связи скорость опускания в моменты собственно углеобразования была видимо существенно меньше и оптимальной для углефикации.
Уплотнение торфяников, их обезвоживание в восстановительных условиях, сопровождаемое сложными биохимическими превращениями, обусловливают их преобразование в лигниты и бурые угли. В результате метаморфизма последних формируются каменные угли и антрациты. В этой схеме, предложенной И.А.Амосовым, соответственно выделяется три стадии углеобразования: торфяная, буроутольная и каменноугольная. По мерс преобразования в органическом веществе увеличиваются: плотность, степень полимеризации, отражательная способность, процентное количество углерода относительно водорода и азота, калорийность угольного топлива. Соответственно выделяют ряд по степени углефикации: сапропель или торф — лигнит — бурый уголь — каменный уголь — антрацит — графит.
Уплотнение и литификация в подводных восстановительных условиях сапропелевого органического вещества, сложенного главным образом жирами, белками и в меньшей мере клетчаткой, приводит к его битуминизации и образованию сапропелевых углей (богхедов) и сапропелевых сланцев (керогеновых или горючих сланцев). Кероген, представляет собой микрозернистое органическое вещество, которое может встречаться в концентрированном и рассеянном виде. Дальнейший метаморфизм горючих сланцев может привести к формированию графитистых сланцев.
По мере роста углефикации (метаморфизма углей) в углях увеличивается содержание углерода и теплотворная способность, уменьшается содержание кислорода, азота, летучих компонентов и влажность. В этом процессе органическое вещество теряет подвижные продукты (вода, углекислый газ, метан, сероводород и др.), что и обусловливает карбонизацию органического вещества. Соответственно уменьшается количество собственно седименто-генного органического вещества.
По мерс роста углефикации и метаморфизма варьируют технологические параметры углей. В зависимости от них выделяют определенные марки углей. В целом чем больше степень углефикации, тем лучше технологические параметры углей.
В углях принято различать их ингредиенты — матовые (фю-зен и дюрен) и блестящие (витрен и кларен) структурные элементы. Под микроскопом в органической части углей можно наблюдать элементы растений (кутикулы, кутинит, споры, липоиды, лигнино-целлюлозные остатки и др.) и аморфное (гслифици-рованное) вещество. По мере роста степени углефикации стираются признаки первичных структур растительных тканей.
226
В составе энергетических углей выделяют балластную (негорючую) и горючую массу. Негорючая масса состоит из влаги и золы. Горючая включает сумму летучих компонентов, кокс и серу. Последняя разделяется на органическую, сульфидную и сульфатную. Важным техническим показателем углей является их спе-касмость, представляющая собой способность при нагревании переходить в пластическую массу, которая при остывании затвердевает в прочный кокс. Минеральная часть углей состоит из пес-чано-глинистой примеси алюмосилиликатов, карбонатов, сульфидов, сульфатов и оксидов. Количество минеральной примеси в углях определяет их зольность. С зольной частью углей связаны основные концентрации элементов-примесей. Поданным В.И.Данчева, В.Р.Клера, Н.П.Стрслянова, Я.Э.Юдовича и других исследователей, в углях в промышленно значимых концентрациях могут накапливаться U, Mo, Be, Ge, Ga, Re, Sc. Высокие концентрации отмечаются для Zn, Cd, As, Cu, Ni, Со, Zr, Y, TR, Th, Tl и др. Многие литофильные элементы (U, Th, Zr, Ge) связаны с зольной частью углей, халькофильные элементы (Cu, Со, Ni, Cd и др.) концентрируются в сульфидах, такие элементы как Mo, Be, Ga, Sc непосредственно скапливаются в органическом веществе. В целом отмечается прямая корреляция содержания микро-примесей с зольностью и обратная — со степенью метаморфизма углей.
