КАТЕГОРИИ:
АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
Полевое макроскопическое изучение пласта угля предусматривает подразделение его на чистый уголь, нечистый уголь, углистый сланец и пустую породу. Выделяют только слои, тол-щина которых превышает 10 мм, что определяется детальностью масштаба колонки или разреза: при масштабе 1 : 10 слой в 10 мм будет изображен «исчезающе малой» полоской в 1 мм. Так решается первая задача — дать представление об общей структуре пласта, но для понимания его природы составляют колонки масштаба 1 : 5 и выделяют в них литотипы углей и не-угольных пород, а рядом — колонки основных неугольных минералов (кварц, глина, анкерит и пирит и т. д.) и микролитотипов. Минимальная мощность для прослоев вит- рена, дюрена и фюзена во многих странах принимается в 3 мм. Более тонкие не выделяются, а включаются в другие литотипы. Отбираются штуфы для изготовления непрерывной серии ан- шлифов. В другом варианте допускаются интервалы между аншлифами в 1—5 см, но более предпочтительно не связываться такой жесткой сеткой опробования, а отбирать на аншлифы кусочки по литотипам. При этом основным уровнем детализации и основной структурной единицей считается микролитотип (а не мацерал, не микрокомпонент), поскольку он находится в прямой зависимости от фации. Из множества лабораторных методов центральными являются микроскопические— изучение в простом (с конденсором темного поля или без него, под бинокуляром), поляризованном, ультрафиолетовом и инфракрасном свете. Определяют форму, размер, анатомическое строение тканей растений, степень их ге-лификации и витринизации, расположение и взаимоотношение компонентов (подсчитывают их содержание), цвет, прозрач- ность, показатель отражения микрокомпонентов, особенно витринита, в воздушной среде и при иммерсии в масло, величину оптической анизотропии, показатель светопреломления, микро-рельеф компонентов, микротвердость, микрохрупкность; проводят флуоресцентное изучение и микрохимические анализы, устанавливающие присутствие целлюлозы, суберина, кутина, выявляется устойчивость OB к сильным окислителям (травление) и к разным растворителям (Аммосов и др., 1987, с. 11 — 18). Сначала угли изучали в проходящем свете, но из-за непрозрачности многих компонентов углей потребовалось изготавливать все более тонкие шлифы, а это очень сложно. В настоя- ще е время максимальная допустимая толщина прозрачных шлифов углей 0,01—0,012 мм(10—12 мкм), а для антрацитов — не толще 0,001 мм (1 мкм), что уже в 30 раз тоньше нормально- го шлифа для горных пород. Кроме того, по прозрачным шлифам количественные мацеральные анализы получаются менее точными, так как к непрозрачному инертиниту относят инерто- •детриниты и другие малопрозрачные компоненты, и его количество завышается. Поэтому с развитием метода аншлифов,особенно с 1932 г., когда X. Хоффман и А. Еникер опубликовали свое открытие прямой зависимости отражательной способности витринита (Rv) от степени метаморфизма углей, изучение в проходящем свете стало отодвигаться на второй план. Но и сейчас тонкие шлифы используют, например по методу 3 . В. Ергольской (1939), для определения степени изменения ископаемых углей по цвету оболочек спор, кутикулы и смоляных телец. Изучение полированных аншлифов в отраженном свете имеет много преимуществ перед методом прозрачных шлифов: в них различаются все детали строения микрокомпонентов и уг- л я в целом, определяются их состав, микротвердость, микрохрупкость, показатели преломления, величина оптической анизотропии и, самое главное, показатель отражения различных микрокомпонентов, а также проводятся флуоресцентный и другие анализы. У метода большие возможности для подсчета компонентов и других количественных оценок. Поэтому он стал основным рабочим методом в углепетрографии. Аншлифы, не покрытые стеклом, изучаются в воздушной среде (определение отражательной способности в воздухе — Ra), но большей частью их покрывают различными иммерсионными жидкостями, например глицерином, касторовым маслом, йодистым метиленом и др. Используют бинокулярный микроскоп для отраженного света с иммерсионными объективами 25—50-кратного увеличения и окулярами 8—10-й кратности. По ГОСТу 12113-83 показатели отражения определяются в монохроматическом свете с длиной волны 546 нм. Методика основана на сравнении двух показателей отражения витринита — в воздушной среде (Ra) и в иммерсионном масле (R0) С величиной преломления 1,515—1,520 при темпе- ратуре 20—25°С. Неоднородность витринита и технические факторы заставляют измерять показатели отражения в 100 точках по рефлектограмме — графику распределения — находить среднее значение Rcp. Определение ^ 0 может производиться при очень больших (в 300 раз и более) увеличениях и по очень мал ым компонентам, но этот параметр вариабелен, и на него влияют многие случайные факторы. Величины Ra меньше подвержены их влиянию, более стабильны, но целесообразно производить определения на объектах крупнее 20 мкм (0,02 мм). Ra выражают в промилле (°/оо) > а Rq — в процентах (%), по отношению к отражению стандарта (тяжелые стекла определенных марок, лейкосапфир, алмаз и др.). Величины Ra и R0 свя- D / NI-I 2 D / N1-N2 ^ д. заны формулами Ra = ι и R0= , где /Vi и \ Ni + 1 / \ Ni + /V2 / N2 — показатели преломления вигринита и иммерсионного мас- ла. По последнему и R0 можно вычислить Ra и наоборот. Теория и техника измерений отражательной способности и интерпретация ее показателей описаны (Аммосов и др., 1987, гл. 10; Штах и др., 1978, гл. 4). Шлифы изготовляют не только из целых кусочков угля, но и из специально приготовленных брикетов, для которых уголь измельчается до 1 мм (при этом фракция меньше 0,6 мм не должна превышать 5—10%). Из- мельченный уголь разделяют в жидкости с плотностью 1,9 г/см3 (смесь бензола и четыреххлорного углерода). Шлиф и аншлиф изготовляют из всплывшей угольной фракции (при надобности — и из осевшей на дно). Дл я цементации используют мо-номерную силиконовую смолу в соотношении с углем 1 : 1 или лучше 1 :2. Аншлифы из брикетов позволяют получить среднюю пробу из больших штуфов или всего пласта. Они дополняют аншлифы из целых кусков. По аншлифам из брикетов можно строже сравнивать пласты и даже разные месторождения и бассейны. Определение отражательной способности витринита связало пропорциональной зависимостью многие другие параметры преобразований OB и минерального вещества вмещающих пород, а также процессы и продукты литогенеза на всех постседимен- тацйонных стадиях: типы (марки) углей, выход летучих (Vdaf , %), углерода (Cdaf , %), или углефикацию, выход водо- рода (/Zdaf , %), теплоту сгорания (Qsdaf , МДж/кг), толщину пластического слоя (У, мм), температуру и глубину недр (табл. 11.2, 11.3; рис. 11.1, 11.2), что позволило подвести комплексную и количественную основу под выделение стадий и подстадий литогенеза. Все это дает в руки геологов не только рабочий метод прогноза качества твердых и жидких горючих ископаемых, их размещения, но и метод геотектонического и стадиально-литологического анализов и восстановления исто- рии формирования стратисферы и первичного состава расти-тельности и ее эволюции во времени. Флуоресцентный метод с 1936 г., когда он был впервые применен при микроскопических исследованиях угля, сильно развился и стал одним из основных рабочих методов решения научных и практических задач: диагностики микрокомпонентов, их химического состава и степени метаморфизма. Метод основан на фиксации в флуоресцентном микроскопе возбужденноотраженного света, определении его спектра и фотографировании. Облучение производится чаще всего длинноволновым ультрафиолетовым или синим светом. Разные микрофоссилии и микрокомпоненты, неодинаковые по исходному материалу и степени преобразования, дают различные цвета флуоресценции и разную интенсивность свечения, которое ослабевает с увеличением степени углефикации, т. е. обратно пропорционально отражательной способности, и ниже скачка углефикации (отвечает выходу летучих в 28—30%, т. е. температурам около 170 °С, глубине в среднем 4500—4700 м и примерно границе стадий Ж и К) полностью исчезает. Поэтому метод особенно эффективен для бурых углей и каменных низких степеней преобразования. По убыванию интенсивности (I) свечения микрокомпоненты распределяются в ряд экзинит — альгинит — споринит и другие липтиниты — гуминит — витринит низкомета-морфизованный. Начальные члены ряда проявляют при облучении автолюмин'есценцию. Мацералы группы инертита (фюзинита) не обладают флуоресценцией, а витриниты ее теряют при возрастании метаморфизации. Помимо интенсивности свечения фиксируются максимум кривой спектра длин волн (Ямакс) , отношение интенсивности· красной и зеленой частей спектра (Q) флуоресценции и аль-терация — явление положительного (возрастание) или отрицательного (уменьшение) изменения интенсивности флуоресценции после облучения в течение нескольких минут. Метод развивается. Химические анализы главной целью имеют определение элементного состава углей: С, Н, О, S, Ν, микроэлементов, минеральных прлмесей, выхода летучих, влажность и т. д., а также групповой состав.
|