Процессы торфонакопления, условия преобразования растительных остатков в торфяном слое, уплотнение и образование бурого угля

Международная классификация бурых углей. Определение микрокомпонентного состава бурых углей. Петрографический состав бурых углей. (Билет№6,13)

По международной классификации бурые угли делятся по влажности:

Б1-влажность более 40%

(палеоген-неоген) Днепровский бассейн, месторождения Дальнего Востока и Приморья

Б2 влажность 40-30%

(мезозой) Канско-Ачинское, Тургайское, Волчанское месторождения

Б3 влажность менее 30%

(мезозой) Челябинский бассейн, Гусиноозерное и на Камчатке и Сахалине угли возраста палеоген-неоген

Примеры угольных бассейнов и месторождений бурых углей (Обратить внимание на возраст) (Билет№12)

3Б-Челябинский(юра) относится к Челябинской рифтовой зоне

2Б – Канско-Ачинское месторождение (верхний триас-юра) на молодой платформе Тургайская впадина; Ленский бассейн(мел) вилюйская синеклиза

1БДнепровский бассейн(палеоген-неоген) Украинский щит; месторождения дальнего востока и Приморья (палеоген-неоген)

Процессы торфонакопления, условия преобразования растительных остатков в торфяном слое, уплотнение и образование бурого угля

Для образования углей необходимы растительный материал, определенные климатические условия и рельеф поверхности, геохимические, палеогеографические и геотектонические условия и условия разложения органического (растительного) вещества, способствующие накоплению растительного материал

Различают два типа накопления растительного материал автохтонный и аллохтонный. Автохтон н ы м накопление считается в том случае, когда основная масса материнского вещества угля в форме растительных остатков накапливалась на местах современного залегания твердых горючих ископаемых. Наглядное представление об условия автохтонного накопления дают существующие ныне торфяш болота, образовавшиеся в результате зарастания наземными водными растениями различных водоемов со стоячей и мала подвижной водой.

Подавляющее большинство угольных месторождений бы; образовано из торфяников именно автохтонным способом накопления растительных остатков. Это подтверждается многими признаками, главные из которых следующие: 1) наличие ко новых остатков в почве угольных пластов; 2) почвы с обуглившимися корнями деревьев; 3) боковые корневые побеги ископаемых растений, встречающиеся в углях; 4) известковые почки (конкреции), чаще всего округлой формы, в которых содержатся минерализованные остатки растений в совершенной сохранности; 5) чистота угля, т. е. незначительное содержание в ш минеральных примесей; 6) постоянная мощность угольных пластов на больших протяжениях и др.

Существуют следующие разновидности автохтонии: 1) во пая автохтопия, когда остатки живших в воде растений и живо ных накапливались на дне водоема, причем вследствие движения воды в одних местах (например, в лагунах) их накаплив лось больше, чем в других; 2) наземная автохтония, при которой растения, жившие на суше, превратились в уголь на месте j произрастания.

А л лохтонный (аллее — другой, чуждый хтон — земл5 или приносной, способ накопления — это такой тип накоплен} при котором твердые продукты разложения растительного мат риала принесены извне. Материальное вещество может пер носиться ветром или водой. Реки часто переносят на большие расстояния стволы деревьев и другой растительный матерш который на участках с замедленным течением, в заводях, в ш роких устьях и дельтах задерживается и, оседая на дно, мож давать значительные накопления. Легкие растительные остат в виде пыльцы, спор и семян могут переноситься ветром очень большие расстояния. Признаки образования угольнь месторождений аллохтонным способом в общем противополо ны признакам автохтонного происхождения, однако имеются такие признаки, которые прямо указывают на аллохтонное о разование угольных пластов. По каждый из вышеприведенных признаков в отдельности не * псегда дает полное подтверждение истинного способа накопле­ния растительного материала.

Различают два типа аллохтоиии: 1) первичная — когда материнское вещество, перенесенное из других мест, на месте свое­го отложения превратилось в твердое горючее ископаемое; 2) вторичная — когда образовавшиеся твердые горючие иско­паемые перенесены в другое место и снова отложены, т. е. сфор­мировалось как бы вторичное месторождение.

Таким образом, гумусовые угли могут образоваться при co­in ветствующих условиях как за счет лигнина, так и за счет клетчатки.

Климатические условия.Для образования угольных бассей­нов ш месторождений требовалось предварительное (накопление огромных масс остатков растительного материала. Вместе с тем основным условием для усиленного развития растительности г Кик в настоящее время, так и в прошлом является благоприят­ным климат, влияние которого сказывается не только на росте растений, но и на их строении и составе. Изучение ископаемых растений показывает их приспособленность к климатическим условиям. Так, например, растения каменноугольного периода,

I инние значительные угленакопления, имели высокий рост, тол- пые мягкие большие листья, обладали слабым развитием Корневой системы. Годовые кольца у них отсутствовали. Оче­ши но они произрастали в условиях теплого влажного климата, Который существовал в каменноугольный период. Примерно

таким же был климат и в юрский период, и в начале палеогено-] вого, во время которых также сформировались многие крупные] угольные бассейны и месторождения.

Рельеф поверхности.Характер рельефа поверхности, от ко-j торого зависят как климатические условия, так и условия про-] израстания растений и накопление их остатков, являются также важным фактором углеобразовапия. Накопление значительных количеств растительных остатков возможно только в областях пониженного рельефа с заболоченными площадями, наподобие современных торфяников. Такой равнинно-низменный рельеф,] особенно в прибрежпо-морских условиях, также благоприятст! вовал существованию влажного климата, а тем самым сиособст-1 вовал усиленному произрастанию и общему расцвету расти-] тельности.

Биохимические условия разложений органического (расти­тельного) вещества.Уголь образовался из растений, но не толь-1 ко это определяет его происхождение. Имеются и другие пред-] посылки, прежде всего биохимические. Растения очень жизне-3 способны. Лишь после их гибели начинается разложение, которое в аэробных (окислительных) условиях происходит быстро.

В природе непрерывно происходят два противоположных друг другу процесса. Один из них состоит в непрерывном росте и отложении растительного вещества за счет усвоения углекий! лоты из воздуха, другой — в уничтожении растительных веществ' микроорганизмами и окислительными процессами. Накопление растительных остатков может происходить только в том случае,; если оно идет быстрее их разрушения. Такой процесс происходит в торфяных болотах, где развитие и разложение растений про­исходит под водой. В этих условиях накопление растительных остатков происходит быстрее их разрушения.

В условиях повышенной влажности и стоячей воды отмерЗ шие растительные остатки, главным образом под влиянием] микроорганизмов, которые могут существовать без доступа воз­духа (так называемых анаэробных бактерий), превращаются в торф, представляющий собой смесь различных веществ — нераз-j ложившихся остатков, продуктов распада целлюлозы и лиги Я на и вновь образовавшихся органических соединений (iy мино-3 вых кислот, их солей, частично битумов и других продуктов)J Превращение остатков высшей наземно-болотной растительно­сти в торф — процесс биохимический, без которого глубокое разн ложение растительных остатков не могло бы произойти.

В зависимости от гидрохимических условий из одного и тог! же исходного материала образуются различные продукты ег<| превращения. Основное влияние на формирование того или иного вида торфа, а в дальнейшем и получающегося из него угля оказывают степень обводненности болот, застойный или

Olii'inufi характер болотных вод, а также количество и состав Моральных веществ, приносимых в болото.

И обводненных болотах с застойными водами в условиях вос- Июмительной среды растительные ткани претерпевают глу- |Ког разложение (остудневают) и превращаются в коллоидное IflHUn'Tito гель. Гелификация растительных тканей имеет раз- лнчныг стадии и выражается в степени сохранности структуры Щйисп, Высшая форма гелификации — превращение геля в Циль коллоидный раствор. В торфяную стадию образуются ра шитые составные части углей, рассматриваемые ниже.

Различают четыре типа разложения растительного вещества, Ври чем каждый из них определяется особыми условиями отло­маны остатков растений: тление, перегнивание, оторфянение и и* (табл. 4).

I I е н и е, происходящее при обильном доступе кислорода Юй/1у\а, является как бы медленным горением, в результате Нигирого происходит полное окисление, органические ткани при #Т«»м уничтожаются, не оставляя твердых углеродистых соеди-

Тнений, а образуются газообразные соединения (пары воды,, углекислый газ, сернистый газ, метан и др.) и минеральное ве­щество — зола.

Перегнивай и е — неполное тление при недостаточном доступе воздуха, что обычно связано с присутствием влаги. В этом случае происходит неполное окисление, в результате соз-; дастся перегной, содержащий твердые соединения, богатые кис­лородом. Это и есть гумусовые вещества.

Оторфянение — неполное разложение растительных тка­ней в условиях болот при затрудненном доступе воздуха и боль­шой влажности. Здесь также образуются гумусовые вещества, в состав которых входят гуминовые кислоты. В результате этого процесса создается органогенная горная порода — торф. От почвенных образований торф отличается малым содержанием неминеральных соединений, которых содержится в почве 50%, по отношению к абсолютно сухой массе.

Гниение — это процесс разложения главным образом во­дорослей и простейших живых организмов в водной среде, при полной изоляции от доступа воздуха, что происходит преимуще­ственно в застойных водоемах — озерах, лагунах и заливах. Это уже не окислительный, а восстановительный процесс, который ведет к образованию твердых продуктов, более богатых водоро­дом. Если среди растительного материала преобладают водо-1 росли, получается так называемый «гнилостный ил» — сапро-] пель, из которого потом может образоваться сапропелевый уголь.

Существуют, однако, органические вещества, трудно поддаю-' щпеся разложению. Кним относятся, например, смолы, воски др., которые после всех процессов разложения остаются.мало измененными, из них впоследствии образуются липтобиолиты.Сюда же можно отнести наиболее устойчивые ткани высших растений: опоры, кутикулы, коровые ткани.

При тлении, иерегнивании и оторфянении главная роль при*! надлежит аэробным микроорганизмам, в процессе же гниения большую роль играют анаэробные бактерии, способные, жить при отсутствии кислорода.

Гумусовые вещества, получающиеся в результате перегнива-; пия, отличаются от продуктов гниения. Это различие значитель­нее. если исходный материал в обоих случаях неодинаков. Планктон микроводорослей при отмирании падает на дно и,1 смешиваясь с глинистыми частицами, образует сапропель—3 «гнилостный ил».

Палеогеографические условия.В процессе формирования торфяных залежей важную роль играют палеогеографические условия, образующие среду, благоприятную для накопления и превращения растительных остатков. Выделяется несколькс палеогеографических обстановок приспособления. В одних слу­чаях это приморские низины, занятые речными долинами дрях-пшцих рек, дельтами, озерами, болотами и нередко затопляе- Ыг мелководным морем и лагунами; в других — континенталь- Мг равнины платформ или межгорные равнины (котловины) Ркже с озерно-болотным ландшафтом (см. рис. 4).

I сотектонические условия. Вуглеиакоплении большое зна- 'It'iiiii имеют геотектонические условия. Отрицательные движения Ими мой коры создавали благоприятные физико-географические

iiviniiHH для накопления материнского вещества, приводили к ихоронению торфа и превращению его в уголь. Угленакопле- МИI* происходило в эпохи медленного и длительного погружения уши. на фоне которого протекали вертикальные движения, ifloxii угленакопления связаны с усилением подвижности или с ирпчежутками — этими основными фазами орогенеза.