Микрокомпоненты углей Донецкого бассейна

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Микрокомпоненты углей Донецкого бассейна

05.04.2020

Угли Донецкого бассейна являются аттритовыми и состоят из продуктов превращения стеблевых и листьевых тканей, органов спороношения, органов размножения (спор), защитных приспособлений (кутикула) и очень редко тел, напоминающих смоляные образования; преобладают стеблевые, листьевые ткани и органы спороношения.

Характер продуктов превращения растительных тканей в значительной мере отвечает их гистологической природе и степени окисленности. Ниже приводится описание групп микрокомпонентов для газовых углей Донецкого бассейна, в которых наиболее ярко выражены все петрографические особенности.

Группа гелифицированных компонентов (витринита — Vt)


Цвет и степень разложения гелифицированных компонентов являются определяющими при делении донецких углей по степени, восстановленности. Более окисленное гелифицированное вещество имеет бурый цвет, а более восстановленное — красный; продукты распада органов спороношения часто придают ему оранжевые тона.

В отраженном свете гелифицированному веществу бурого цвета присуща более высокая отражательная способность, а красному, наоборот, более низкая, вследствие чего бурое гелифицированное вещество имеет более светлые оттенки серого цвета, чем красное.

В красном гелифицированном веществе наблюдается наилучшая сохранность всех компонентов (восстановленные угли); гелифицированное вещество бурого цвета чаще бывает более однородным и остудневшим (маловосстановленные угли).

Для стеблевых тканей характерно волокнистое строение, нередко с хорошо выраженной клеточной структурой. Стеблевыми тканями представлены все более или менее широкие полосы витренов, ксилены и большинство ксиловитренов. Сравнительно много стеблевых тканей в аттрите в виде волокнообразных, часто расщепляющихся витреновых полос.

Для листьевых паренхимных тканей характерна комковатая заплывшая витреновая структура, реже — правильная клеточная структура. Листьевые ткани довольно часто оконтурены кутикулой, что особенно характерно для углей среднего карбона.

Органы спороношения, описанные К.И. Иносовой, распространены в углях как нижнего, так и среднего карбона. Чаще всего встречаются микроспорангии (рис. 100, 101) и отдельные фрагменты спороносных колосков (шишек) гетероспоровых и других растений. Очень много в аттрите утолщенных клеток стенок спорангиев, которые легко узнаются по особой комковатой структуре.
Микрокомпоненты углей Донецкого бассейна

Все упомянутые элементы спороносных органов представлены в угле в различных стадиях зрелости, что нередко затрудняет их диагностику.

Для органов спороношения и нередко листьевых паренхимных тканей характерны желтоватые тона окраски.

По форме сохранности клеточных структур среди гелифицированных продуктов превращения резко преобладают сильно заплывшие структуры типа различных витренов. Ксиловитрены встречаются значительно реже, а ксилены — как исключение.

Прозрачная основная масса занимает ничтожно малый объем и обнаруживается лишь в промежутках между сильно уплотненными растительными фрагментами, как бы цементируя их.

Такое представление о роли основной массы в донецких углях противоречит прежним взглядам, согласно которым в этих углях содержится в значительных количествах однородная и ксиловитреновая (комковатая) основная масса.

Новый метод изготовления угольных шлифов с двухсторонней полировкой настолько улучшил их качество, что дал возможность хотя бы в первом приближении расшифровать ботаническую природу компонентов и отказаться от ряда прежних представлений.

Гелифицированное вещество в углях Донбасса играет исключительно большую роль, особенно в углях среднего карбона, где оно составляет 80—95% от общего объема угольной массы. Угли визейского яруса нижнего карбона характеризуются меньшим содержанием гелифицированного вещества (45—70%).

Гелифицированное вещество, как преобладающее, в значительной степени определяет качественную характеристику углей, особенно углей среднего карбона. Качественные особенности их определяются как степенью первичной окисленности, так и исходным составом.

Первичное окисление угля (в обводненной среде) ведет к снижению всех основных качественных показателей: спекаемости, выхода летучих веществ, содержания водорода, теплоты сгорания и т. п.

Влияние исходного материала на свойства углей наиболее ярко выражено в неокисленных, т. е. восстановленных углях, где лучше сохраняются все его первичные свойства.

По данным И.Э. Вальц, угли, состоящие преимущественно из листьевых паренхимных гелифицированных тканей, отличаются повышенной спекаемостью по сравнению с углями, сложенными в основном стеблевыми фрагментами. Этот вывод справедлив и для донецких углей. Самые же высокие показатели коксующих свойств имеют угли, в составе которых преобладают органы спороношения. Таким образом, угли, в составе которых преобладает гелифицированное вещество, при равной степени метаморфизма имеют спекающие свойства тем выше, чем менее разложены исходные компоненты и чем больше в их составе органов спороношения и листьевых тканей (угли среднего карбона и более клареновые — нижнего).

Газовые восстановленные клареновые угли со значительным содержанием органов спороношения и листьевых тканей характеризуются обычно высоким выходом летучих веществ (до 45—46%) и содержанием водорода (до 6,1—6,3%), тогда как угли того же типа, но с преобладанием стеблевых фрагментов, дают выход летучих веществ 41—43% и содержат 5,7—5,9% водорода.

На качественные особенности маловосстановленных углей состав исходного растительного материала не оказывает влияния. Здесь решающее значение имеет степень первичного окисления. Вследствие этого, например, газовые маловосстановленные клареновые угли при любом составе исходного растительного материала имеют пониженные выход летучих веществ (35—38%) и содержание водорода (порядка 5,5—5,7%).

Группа слабофюзенизированных компонентов (семивитринита — Sv)


Среди слабофюзенизированных продуктов превращения, так же как и среди гелифицированных, встречаются стеблевые, листьевые ткани и органы спороношения; нередко отмечаются округлые и овальные тела (скорее всего, органы спороношения) и слабофюзенизированный аттрит.

Стеблевые ткани гораздо чаще, чем в предыдущей группе, представлены структурами типа ксиленов и ксиловитренов и несколько реже — структурными и бесструктурными витренами. Листьевые ткани и органы спороношения большей частью встречаются в виде сильно остудневших клеточных структур.

Компоненты этой группы обычно составляют в углях Донбасса всего 2—3%, изредка достигая 10—12% (нижний карбон) от общего объема угольной массы и в качественной характеристике углей особой роли не играют.

Группа фюзенизированных компонентов (фюзинита — F)


По исходному растительному материалу, как и в других группах, различаются стеблевые, листьевые ткани и органы спороношения. Растительные остатки в группе фюзенизированных компонентов поддаются диагностике гораздо труднее, чем гелифицированные продукты их превращения. Среди стеблевых тканей нередко встречаются фрагменты с хорошо выраженной структурой типа собственно фюзена, но чаще наблюдаются несколько заплывшие структуры ксиловитренофюзена и значительно реже — витренофюзена. Для листьевых тканей и органов спороношения, наоборот, больше характерны сильно заплывшие структуры типа ксиловитрено-фюзена и витренофюзена, тогда как хорошо выраженные структуры встречаются как исключение. Изредка обнаруживаются округлые и овальные тела, которые, по-видимому, большей частью относятся к органам спороношения.

Очень много в углях фюзенизированного аттрита (микринит), т. е. мелких с плавными очертаниями бесструктурных обломков. По отражательной способности, рельефу и цвету микринит бывает довольно разнообразным, но ближе стоит к семифюзениту и является наиболее распространенным из фюзенизированных компонентов. Бесструктурные обломки с высоким рельефом и высокой отражательной способностью отмечаются очень редко.

Компоненты описываемой группы встречаются довольно часто в углях Донбасса, но в сравнительно небольших количествах (3—15%), и только в углях визейского яруса их содержание достигает 15—30%.

Содержание компонентов группы фюзинита свыше 20—30% существенно снижает выход летучих веществ и спекаемость. Специальные исследования верхневизейских газовых углей, проведенные ДонУГИ, показали, что компоненты группы фюзинита концентрируются главным образом во фракциях с удельным весом 1,35—1,4 и характеризуются наиболее низким выходом летучих веществ, повышенным содержанием кислорода, низким выходом или отсутствием смолы полукоксования и полным отсутствием спекаемости. Во фракциях удельного веса 1,350— 1,375 фюзенизированное вещество составляет 44,8%, а во фракции 1,375—1,400 57,1%.

Группа кутинизированных компонентов (лейптинита — L)


В эту группу входят споры, кутикула и тела, напоминающие смоляные образования, но, по-видимому, относящиеся к органам спороношения.

Из всех компонентов этой группы наиболее распространены споры, которые встречаются во всех угольных пластах карбона; содержание их обычно сравнительно невелико — 2—10% от общего состава углей — и только в углях визейского яруса они составляют в среднем 15—30%, а в отдельных слоях 50%. Микроспоры преобладают над макроспорами и морфологически лучше изучены. В дюреновых углях преобладают споры с грубыми толстыми оторочками, а в клареновых, наоборот, с тонкими нежными оторочками и тонкой экзиной.

В визейском ярусе, где в основном преобладают дюреновые угли, широко распространены споры с толстой экзиной; в намюрском — заметно увеличивается количество спор с тонкими пленчатыми оторочками и без оторочек.

Угли башкирского яруса характеризуются появлением ряда спор и пыльцы среднекаменноугольного облика и убыванием форм визейского типа с толстой экзиной. В свите C22 и особенно C23 в массовом количестве появляются характерные виды пыльцы кордаитовых, некоторые виды спор с однолучевой щелью разверзания и ряд других видов, типичных для среднего карбона.

В московском ярусе с низов свиты C25, выше угольных пластов k2— k3, почти полностью исчезают формы спор намюрского облика и наблюдается расцвет среднекаменноугольного комплекса спор и пыльцы.

В верхах свиты C27 (с угольного пласта m5) появляются первые формы спор, имеющих широкое распространение в верхнем карбоне, а со свиты C32 — первые вестники пермского периода в виде главным образом пыльцы ребристых хвойных. Особенно сильное развитие ребристые хвойные получают в верхней части картамышской свиты и выше.

Кутикула по сравнению со спорами встречается значительно реже и неповсеместно. В визейских углях она наблюдается очень редко, главным образом в клареновых прослойках, обычно очень тонкая, с плохо выраженными зубчиками. В намюрских углях кутикула встречается чаще, но также тонкая, с плохо выраженными зубчиками. В массовом количестве кутикула присутствует в углях башкирского яруса, но все еще довольно тонкая, с мелкими зубчиками. Более толстая кутикула с крупными и ясно выраженными зубчиками распространена в углях московского яруса.

Тела, напоминающие смоляные образования, желтого и оранжевого цвета отмечаются в углях намюрского яруса. В сравнительно больших количествах они встречаются в углях башкирского яруса —в верхах свиты C23 (выше угольного пласта h7) и особенно в углях свиты C24 и иногда в пласте k8. В северных районах такие тела встречаются и в углях московского яруса.

На качественные особенности углей описываемой группы компонентов наиболее существенно влияют споры, которые резко преобладают над всеми остальными кутинизированными элементами. При значительных содержаниях (свыше 25%), что характерно для некоторых углей нижнего карбона, споры придают углям большую плавкость, сильно повышают выход летучих веществ, содержание водорода и теплоту сгорания. Исследованиями ДонУГИ показано, что споры на стадии газовых углей обладают наименьшим удельным весом (концентрируются во фракциях с удельным весом 1,250—1,275), обладают повышенным содержанием водорода. (7%) и выходом летучих веществ (68,7%), обладают большой текучестью вещества в пластическом состоянии, при полукоксовании дают высокий выход смолы (42,5%) и низкий выход газа (45,2 см3/г).

Сапропелево-гумусовые угли


Основная масса этих углей состоит из мельчайшего аттрита гелифицированных растительных тканей, возможно тонко перемешанного с коллоидным сапропелевым веществом.

Кроме основной массы, в сапропелево-гумусовых углях часто встречаются микроспоры и сравнительно редкие водоросли, обычно рода Pila. Изредка встречаются мелкие включения гелифицированных и фюзенизированных тканей. Иногда количество водорослей увеличивается, и тогда обычно меняется и структура основной массы. Последняя становится полупрозрачной, комковатой, а отдельные гелифицированные комочки более расплывчатыми.

Сапропелево-гумусовые угли имеют выход летучих веществ 45—55%; гумусово-сапропелевые и сапропелевые 55—80%; содержание водорода в них порядка 6—7%.

Минеральные включения


Минеральные включения в углях весьма разнообразны, но наиболее распространены глинистые минералы, сернистые соединения железа, карбонатные минералы, кварц и слюды.

Глинистое вещество широко распространено в виде примазок по наслоению углей. Оно входит в состав различных глинисто-песчаных прослойков в угольных пластах и в контактных зонах пласта с почвой и кровлей. Нередко в различных угольных пластах наблюдаются интересные минеральные прослои, так называемые «серики», почти нацело состоящие из глинистых минералов группы каолинита.

Пирит распространен в углях всех отделов карбона и распределяется по трещинам и плоскостям кливажа (вторичный пирит), в форме псевдоморфоз и инкрустаций по органическим компонентам, в виде различных мельчайших вкраплений в гелифицированном веществе (преимущественно в углях восстановленного типа) и в виде крупных линзо-видных стяжений.

Кальцит чаще всего встречается по плоскостям кливажа в виде налетов, несколько реже — по наслоению углей, в углистых породах прослоев и в контакте с вмещающими породами, тонко переслаиваясь с углистым и глинистым материалом. Такие прослои чаще всего наблюдаются в кровлях угольных пластов. Гораздо реже кальцит и другие карбонатные минералы (сидерит, анкерит, доломит и др.) обнаруживаются в углях в форме различных сферических стяжений в гелифицированном веществе и псевдоморфоз по органическим компонентам.

Кварц встречается значительно реже карбонатных минералов, обычно по трещинам в угольных пластах и в виде псевдоморфоз по органическим компонентам.

Слюды, главным образом серицит, приурочены к глинистым и алевритовым (чаще линзовидным) прослоям.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: