Химическая характеристика углей Ленского угленосного бассейна
Как уже отмечалось ранее, в бассейне присутствуют угли от бурых до отощенно-спекающихся включительно. Особенности флоры юрско-меловой эпохи не могли не отразиться на химических особенностях рассматриваемых углей, что и определило их своеобразие.
Химические особенности некоторых петрографических типов малозольных (содержание золы не более 15%) углей видны по результатам анализов, приведенным в табл. 60. Количество изучавшихся образцов невелико, а полученные результаты не вполне равноценны, так как часть образцов взята из обнажений. Несмотря на это, результаты анализов выявляют достаточно отчетливую зависимость химической характеристики углей от их петрографического типа.
Богхеды Ленского бассейна, как правило, малозольные (2,4—8,7%), высококалорийные (8500—9800), содержат углерода 79,2—81,5%, водорода 9,6—11,2%, дают высокий выход летучих (80,8—92,1%) и смолы полукоксования (57,7—71,2%) на горючую массу. Такой состав богхедов указывает на исключительное преобладание продуктов разложения растительных организмов, богатых жирами (водоросли).
При сопоставлении химических характеристик различных петрографических типов гумитов в пределах одной группы углефикации наблюдается обычная закономерность. Так, клареновые угли с липоидными компонентами (содержание 15—20%) и клареновые угли со смешанным составом по сравнению с углями класса фюзенолитов (дюреновые угли фюзено-семифюзенового состава) содержат меньше углерода, немного больше водорода, дают более высокий выход летучих веществ и смолы полукоксования (см. табл. 60). Из табл. 60 видно, что при сопоставлении химических характеристик одноименных типов углей, принадлежащих разным группам углефикации, содержание водорода на горючую массу в гумитах средних групп углефикации (угли Г и Ж) всегда несколько выше, чем в углях Б, Б—Д, К—ОС. Выход летучих веществ из клареновых углей газовой стадии углефикации достигает 48—51% против 39—45% из углей Б, Б—Д И 30—32% из углей К. Выход смолы полукоксования в клареновых углях газовой стадии углефикации достигает 18,6—122,9%, в то время как из углей Б, Б—Д и К того же типа угля он составляет 2—7%. Подобная закономерность — повышенное содержание водорода, повышенный выход летучих веществ и смолы полукоксования в углях средних групп углефикации, но в другом цифровом выражении — наблюдается и в классе фюзенолитов.
Как показали специальные исследования И.И. Аммосова, Е.С. Корженевской и Н.С. Голоушина, повышенное содержание водорода и высокий выход летучих и смол полукоксования в клареновых углях Ленского бассейна средних групп углефикации связаны не с липоидными и сапропелевыми компонентами, а определяется особыми свойствами витринита этих углей.
Бурые угли в пределах Ленского бассейна известны в неогеновых, юрских и меловых отложениях.
Бурые угли неогенового возраста распространены только в Нижне-Алданском районе в верхней части тандинекой свиты. По внешнему виду напоминают уплотненный торф с включениями слабоуглефицированной древесины. По микроструктуре они представлены дюреновыми, кларено-дюреновыми и дюрено-клареновыми углями в основном фюзено-ксиленового или смешанного состава. Угли малозольные, средней зольности и часто многозольные, малосернистые. Характеристика качества углей приведена в табл. 61, из которой следует, что неогеновые угли являются бурыми начальной стадии углефикации (Б1).
Бурые угли юрского и мелового возраста имеют широкое распространение (см. рис. 29).
На северном склоне Алданского щита в укугутской свите раннеюрского возраста встречены тонкие угольные пласты и линзы углей, а в западной части Вилюйской синеклизы — угольные пласты сложного строения мощностью до 2,1 м. На месторождении Пятачковом уголь зольный (Aс 27,2%), малосернистый (Sобщс 0,8%), выход летучих веществ (Vr 51,3%) при теплоте сгорания рабочего топлива 3550 ккал/кг. Качество углей укугутской свиты почти не исследовалось.
Основные запасы Ленского бассейна составляют бурые угли позднеюрского и раннемелового возраста. По зольности преобладают угли малой и средней зольности, но встречаются и многозольные угли. Все угли малосернистые. Содержание влаги в рабочем топливе (Wp) достигает 33%). Характеристика качества бурых углей отдельных районов и месторождений приведена в табл. 61.
В Ленском бассейне имеется переходная группа углей от бурых к длиннопламенным, установленная как по петрографическим признакам, так и по элементарному составу. Эти угли характеризуются постоянным присутствием небольшого количества гуминовых кислот, содержанием углерода около 75%, водорода 5—6 %; королек порошкообразный.
Каменные длиннопламенные угли распространены в юрских и меловых отложениях приплатформенной части Предверхоянского передового прогиба и в Вилюйской синеклизе; в последней они присутствуют на глубинах 1500 м и более от поверхности. Характеристика качества их приведена в табл. 61.
Газовые угли распространены в субгеосинклинальной зоне Предверхоянского прогиба. Угли этой степени углефикации известны в восточной части Оленекского района (Чай-Тумуоское месторождение), в пределах Булунского, Жиганского, Сангарского и Нижне-Алданского районов. Преобладают малозольные и среднезольные угли, за исключением Булунского района, в котором преобладают многозольные угли (см. табл. 61). Газовые угли малосернистые. Характерной особенностью газовых углей бассейна, помимо высокого содержания водорода, является высокий выход летучих веществ (44—52%)), смолы полукоксования (17,2—25,2%)) и битумов при экстрации (до 13%)). Как правило, коксовый королек спекшийся. Пластометрические испытания газовых углей (испытывался пласт Д Сангарского месторождения) показывают большую величину усадки (х = 72 мм) и малую величину пластического слоя (у=8 мм).
Жирные угли известны в Сангарском районе и на востоке Оленекского района (Чай-Тумусское месторождение). Нахождение их возможно также в пригеосинклинальной зоне Булунского, Жиганского и Нижне-Алданского районов. По зольности преобладают мало- и среднезольные угли, реже многозольные (Булунский район). Все угли малосернистые. Характеристика качества жирных углей приведена в табл. 61.
Коксовые угли установлены только в пределах Сангарского района и опробованы лишь на Чечумском месторождении (см. табл. 61). Угли среднезольные, малосернистые. Королек сплавленный, толщина пластического слоя 26—28 мм при усадке 10—20 мм.
Отощенно-спекающиеся угли также известны на Чечумском месторождении. Угли малозольные и малосернистые (см. табл. 61). Коксовый королек спекшийся, величина пластического слоя 7 мм (пласт XIX). Это наиболее углефицированные угли в Ленском бассейне. Предполагается, что к северо-востоку от Чечумского месторождения в мульдах, где сохранились верхнеюрские угленосные отложения можно встретить, судя по общегеологическим данным, пласты тощих углей.
Общие закономерности изменения качества углей Ленского бассейна сводятся к следующему:
1) повышение степени углефикации подчинено правилу Хильта, что отчетливо наблюдается на месторождениях Сангарского района и установлено в глубоких скважинах Вилюйского района, где уголь каждого пласта, залегающего стратиграфически ниже, более углефицирован;
2) устанавливается зональное изменение качества углей по площади в направлении от платформы к геосинклинали соответственно увеличению мощности угленосной формации.
Угли юрского и мелового возраста Ленского бассейна, как показали химические исследования, имеют свои особенности изменения состава. Если содержание углерода изменяется по прямой линии, закономерно увеличиваясь от одной группы углефикации к другой группе более углефицированных углей (см. табл. 60 и 61), то содержание водорода меняется по параболической кривой. Вначале от бурых углей к газовым (сравниваются только клареновые угли) содержание водорода увеличивается до 6,5%, далее в жирных углях и в коксовых оно уменьшается. Подобные же изменения заметны в выходе летучих веществ и смол полукоксования, процент которых также увеличивается от бурых к газовым и затем уже постепенно уменьшается. Своеобразие ленских углей выражается также в несравнимой с углями других бассейнов величине усадки (до 72 мм). Указанные особенности углей в настоящее время еще не нашли объяснения.
В Оленекском районе отмечена большая глубина выветривания и большая зона окисления углей. Очевидно, последнее объясняется тем, что по глубоким морозобойным и тектоническим трещинам, развитым в многосотметровой толще мерзлых пород, кислород проникает на большую глубину, а учитывая постоянство ветров в тундре, происходит хорошая аэрация толщи и, как следствие, окисление углей. Пробы длиннопламенных и газовых углей, взятые с глубины 100—200 м (табл. 62), часто содержат 50% и более вторичных гуминовых кислот. По трещинам в пластах углей наблюдаются щетки мелких кристаллов легкорастворимых минералов — оксалатов, а в штольнях стоит резкий запах уксуса. В водном экстракте из выветрелых мерзлых углей характерно присутствие уксусной, изовалериановой, фумаровой, щавелевой и других кислот. Это особенности накопления легкорастворимых соединений следует объяснить малым количеством осадков и другими особенностями местного климата. В южных районах накопления уксусной кислоты и присутствия оксалитов не отмечалось.
Приведенные особенности качества углей Ленского бассейна указывают, что они могут представлять большой промышленный интерес для углехимической и коксохимической промышленности, а вследствие своеобразия мезозойских углей они заслуживают специальных исследований (особенно угли Сангарского района).
