Исходные растительные материалы Южной Якутии и типы его превращения

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Исходные растительные материалы Южной Якутии и типы его превращения

04.09.2020

Исходный материал углей Южной Якутии состоит почти исключительна из остатков высших растений, представленных главным образом продуктами остудневания стеблевых и отчасти листовых тканей. В значительно меньшем количестве встречаются обугленные или фюзенизированные ткани, и ничтожно малую роль играют так называемые липоидные компоненты, или желтые тела. К числу последних практически могут быть отнесены также единственные представители низших растений — микроскопические колониальные водоросли, встречающиеся в углях типа кеннелей и кеннель-богхедов.

Вследствие чрезвычайно высокой степени остудневания подавляющей массы растительных тканей суждение о ботаническом составе растений углеобразователей может быть составлено главным образом на основании изучения листовой флоры и данных спорово-пыльцевого анализа.

Как показали палеоботанические исследования, проведенные 3.П. Просвиряковой, в составе юрской флоры Южной Якутии доминировали такие группы растений, как хвойные и гинкговые из древесных форм и всевозможные папоротники, представленные исключительно травянистыми формами. В подчиненном количестве встречались хвощи, плауны и цикадовые.

Хвойные леса юрской эпохи, по аналогии с современными, по-видимому, занимали наиболее сухие местообитания и были приурочены к возвышенностям, окружавшим покрытые болотами низины. В этих условиях отмершие ткани хвойных растений едва ли могли подвергнуться остудневанию и образовать торф на месте их произрастания, так как отсутствовало необходимое для этого условие — высокое стояние уровня грунтовых вод. Поэтому наиболее вероятно предположить, что большая часть тканей хвойных подверглась процессам тления, а в торфонакоплении приняли участие только те немногие фрагменты, которые были снесены ветром или дождевыми потоками в болотные низины. Ho прежде чем оказаться погребенными в болоте, они скорее всего подверглись предварительному подсыханию и даже частичному обугливанию в условиях сухой аэробной среды. Так, по-видимому, образовалась большая часть фюзенизированных компонентов, обнаруженных в южноякутских углях.

Лиственные леса с подлеском из папоротников, плаунов и цикадовых окаймляли берега водоемов и частично заходили в пространства, занятые болотными массивами. Остатки произраставших в этих лесах растений быстрее и легче достигали места своего захоронения в болотах, не успев еще существенно измениться в условиях аэробной среды. Поэтому главная масса тканей лиственных растений, и в первую очередь сами листья, подверглись процессам остудневания, образовав так называемые гелифицированные компоненты углей.

Ввиду того что эти процессы протекали в условиях очень влажного и теплого климата, они привели к почти полной потере растительными тканями признаков их былого анатомического строения. Поэтому в том виде, в каком мы их наблюдаем в шлифах углей Южной Якутии, они не поддаются сколько-нибудь точному ботаническому определению, и единственно возможным является лишь их подразделение на листовые и стеблевые ткани. В числе последних особо выделяются пропитанные суберином ткани коры каких-то чрезвычайно мелких стеблевых остатков, описанных далее.

Среди гелифицированных остатков листовых тканей в шлифах углей сравнительно легко отличимы очень тонкие, полностью лишенные структуры листовые пластинки папоротников от более крупных слабоструктурных листьев гинкговых и мезофильных листьев хвойных, скорее всего относящихся к роду Podozamites. Однако это возможно только в тех случаях, когда не нарушена целостность листовой пластинки. Если же продукты превращения листовых тканей представлены мелким аттритом или десмитом, то на предельных стадиях остудневания они большей частью неотличимы даже от мелких частиц гелифицированных стеблевых тканей.

Таким образом, преобладание в углях Южной Якутии растительных остатков, не поддающихся ботаническому определению, заставило применить к ним все тот же старый, хотя и несовершенный, но узаконенный многолетней традицией метод подразделения элементов исходного материала на принятые в углепетрографии микрокомпоненты. Соответственно этому выделены три основные группы (гелифицированных, фюзенизированных и липоидных) компонентов, в пределах которых более дробные подразделения проведены уже на основе предложенной автором в 1955 г. более расширенной схемы с соблюдением принципов новой номенклатуры.

Гелифицированные компоненты


Входящие в состав этой группы продукты остудневания растительных тканей составляют свыше 90% всех органических компонентов описываемых углей и, следовательно, обусловливают все их важнейшие полезные свойства. Они подразделяются на: 1) ксилениты, 2) витрениты и 3) паренхиты.

1. Ксилениты, или продукты слабого остудневания древесин и других стеблевых тканей, характеризуются более или менее ясно выраженными следами клеточного строения, но при отсутствии признаков первичного окисления или фюзенизации. В тонких шлифах и аншлифах они имеют почти такую же окраску, как компоненты группы витренита. В углях Южной Якутии они развиты довольно слабо и в основном представлены только фрагментами р-ксиленита наряду с ничтожным количеством ксилоаттрита.

р-ксиленит встречается в виде различной величины фрагментов, выделяющихся среди доминирующих компонентов группы витренита только благодаря наличию слабо выраженной, большей частью неяснокомковатой или ксиловитреновой структуры. Признаки этой структуры, наиболее отчетливые в середине фрагментов, к периферии постепенно исчезают, благодаря чему включения р-ксиленита часто незаметно сливаются с однородным фоном окружающего вещества. В аншлифах они различимы довольно плохо, а при подсчетах в брикетах из угольной мелочи частично причисляются к Д-витрениту.

Ксилоаттрит представляет собой мельчайшие обрывки гелифицированных стеблевых тканей со структурой р-ксиленита. Встречается главным образом в сильно зольных полуматовых и матовых углях, образовавшихся в условиях проточных болот, составляя до 10% их микрокомпонентного состава.

2. Витрениты, или продукты сильнейшего остудневания стеблевых тканей растений, составляют главную массу исходного материала южноякутских углей. В простом проходящем и отраженном свете они выглядят совершенно однородными и только в проходящем свете при скрещенных николях иногда обнаруживают слабо выраженное сетчатоволнистое погасание. Компоненты этой подгруппы представлены А- и у-витренитом, витроаттритом и витродесмитом.

А-витренит — это фрагменты гелифицированных тканей, обладающие наиболее однородной структурой и соответствующие понятию бесструктурного витрена в старой номенклатуре. В матовых и полуматовых углях с большим содержанием минеральных примесей они имеют четкие контуры, а в блестящих и полублестящих большей частью незаметно сливаются с окружающей массой витродесмита. По этой причине при анализе микрокомпонентного состава южноякутских углей компоненты подгруппы витренита большей частью приходится подсчитывать суммарно.

у-витренит, или структурный витренит, в типичном виде встречается редко и, вероятно, в основном образовался из остатков гелифицированных тканей хвойных. В аншлифах почти неотличим от А-витренита.

Витроаттрит, или скопление мельчайших обрывков бесструктурных гелифицированных тканей, отчетливо выделяется в зольных углях, где частицы его разделены минеральными примесями. В углях же с малым содержанием минеральных включений и сильно развитой витродесмитовой основой частички витроаттрита обычно сливаются с окружающим фоном. В наибольшем количестве этот компонент встречается в гомогелитах аттритового состава, в которых содержание его достигает 65%.

Витродесмит представляет собой наиболее тонко диспергированное бесструктурное коллоидальное вещество, соответствующее однородной витренообразной основной массе по старой терминологии. Витродесмит образовался частично из предельно измельченного микроорганизмами гелифицированного растительного детрита, частично возник за счет коагуляции гуминовых коллоидов. Витродесмитом наиболее богаты угли, образующиеся в условиях сильно обводненных болот с застойным режимом обводнения. В углях фации проточных болот витродесмит, как правило, выщелочен и содержится в ничтожно малых количествах.

Витродесмит, заполняя промежутки между более крупными компонентами углей, играет роль цемента.

3. Паренхиты, или продукты остудневания листовых тканей, в южноякутских углях имеют довольно большое распространение, встречаясь не только совместно с остатками стеблевых тканей, но даже образуя самостоятельные слои мощностью до 0.25 м. Подобно остальным остаткам гелифицированных тканей они сохранили очень неотчетливые признаки былого строения, благодаря чему среди них совершенно отсутствуют а-структуры.

Р-паренхиты — это крупные фрагменты листовых тканей или цельные листовые пластинки. Наиболее распространены в южноякутских углях в-паренхиты двух типов. Одни из них в вертикальных шлифах имеют вид коротких и выпуклых линз, другие — вид сильно вытянутых в длину листовых пластинок. Как те, так и другие большей частью по периферии одеты каемкой толстой кутикулы и состоят из гелифицированного вещества отчетливо комковатой структуры. Первые из них, по-видимому, являются остатками мезофильных листьев хвойных типа Podozamites, вторые — остатками листьев гинкговых.

Большая часть слоев углей, сложенных остатками листовых тканей, состоит именно из р-паренхитов.

А-паренхиты — это цельные листовые пластинки или их фрагменты, превратившиеся в совершенно однородное бесструктурное вещество, в котором даже в проходящем свете при скрещенных николях не удается обнаружить признаков строения. А-паренхиты южноякутских углей, по-видимому, образовались главным образом из листьев папоротников, встречаются в виде линз весьма незначительной толщины и одеты тончайшей каемкой коричневатой кутикулы, лишь с трудом различимой при больших увеличениях.

Включения А-паренхитов — довольно частое явление в южноякутских углях, однако, как правило, они не образуют самостоятельных слоев.

Паренхо-аттрит — это скопление мельчайших обрывков гелифицированных паренхимных тканей. Паренхо-аттрит, образовавшийся из листьев хвойных или гинкговых, состоит из округлых комочков с резкими контурами, не сливающихся ни друг с другом, ни с частицами остальных гелифицированных компонентов углей. Благодаря наличию такой характерной особенности частицы паренхо-аттрита p-структуры довольно легко поддаются диагностике даже тогда, когда встречаются среди аттрита других подгрупп гелифицированных тканей.

Паренхо-аттрит, образовавшийся из нежных, легко поддающихся сильнейшему остудневанию листьев травянистых растений, не обнаруживает упомянутой выше характерной комковатости. Частицы его имеют совершенно однородную структуру и угадываются только в тех участках угольного вещества, которые особенно сильно обогащены остатками листовых тканей. Во всех же углях смешанного состава, которые составляют большинство, такой аттрит Д-структуры далеко не всегда отличим от витроаттрита и витродесмита.

Паренхо-десмит, или продукт предельного измельчения и остудневания листовых тканей, подобно паренхо-аттриту в одних случаях состоит как бы из отдельных комочков, в других имеет вид слитного однородного коллоидального вещества, неотличимого от витродесмита. Поэтому самостоятельный количественный учет паренхо-десмита возможен не во всех случаях.

В наиболее типичном виде он встречается в слоях кутинито-паренхогелитов или клареновых углей, образовавшихся из остатков паренхимных листовых тканей.

Фюзенизированные компоненты


К этой группе причислены все остатки растительных тканей, в той или иной мере подвергшиеся фюзенизации. Соответственно этому сюда отнесены как фюзениты, или собственно фюзенизированные ткани, так и семифюзениты, или ткани с признаками слабой фюзенизации.

Остатки фюзенизированных тканей играют неодинаковую роль в образовании углей различных пластов, но в том или ином количестве встречаются в любых стратиграфических горизонтах, начиная от юхтинской свиты и кончая нерюнгриканской. В наибольшем количестве они присутствуют в пласте Мощном, где не только входят в состав различных разновидностей гелитолитов, т. е. клареновых и дюрено-клареновых углей, но даже образуют немногочисленные тонкие слои фюзенолитов, в отдельных случаях составляя до 65% их исходного вещества.

Менее часто остатки фюзенизированных тканей наблюдаются в углях гонгринской свиты и пластах Верхнем и Чульмаканском дурайской свиты, где только немногие слои обнаруживают включения этих компонентов.

Еще меньшую роль остатки фюзенизированных тканей играют в составе исходного материала углей таких пластов, как Карьерный и Новый дурайской свиты, и пластов, вскрытых наклонными штольнями 4 и 3 на Нерюнгринском участке. В углях пластов, вскрытых штольней 1 на Нерюнгринском и штольнями 1—3 на Беркакитском участках, включения этих компонентов практически отсутствуют.

В углях нижних пластов дурайской свиты, равно как и в единичных образцах углей юхтинской и чульманской свит, наблюдаются включения фюзено- и семифюзено-аттрита, особенно в генотипах аллохтонного происхождения.

Судя по характеру анатомической структуры и наличию в наиболее крупных фрагментах отчетливо выраженных годичных слоев, подавляющее количество фюзенитов и семифюзенитов южноякутских углей образовалось за счет обугливания древесин и других стеблевых тканей.

1. Фюзениты, или продукты сильной фюзенизации (преимущественно стеблевых тканей), непрозрачны в тонких шлифах и отличаются белой, с желтоватым оттенком, окраской и сильным рельефом в аншлифах. Они представлены как крупными фрагментами а- и в-структур, так и мелким аттритом тех же структур.

а-фюзенит — это такие остатки фюзенизированных тканей, которые сохранили наиболее отчетливые признаки клеточного строения. Среди них наблюдается большое количество разнообразных анатомических структур, требующих специального, более углубленного изучения. К ним отнесены как остатки обугленных тканей с тонкостенными клетками, так и те их фрагменты, клеточные стенки которых несколько утолщены, но без нарушения характерных признаков структуры. Первые из них по старой номенклатуре было принято именовать собственно фюзеном, вторые — ксилено-фюзеном, считая, что они образовались в результате двоякого рода превращений, т. е. некоторого предварительного остудневания и последующей фюзенизации.

Многие включения а-фюзенита минерализованы кальцитом и каолинитом, реже сидеритом и кварцем эпигенетического происхождения.

В виде крупных фрагментов а-фюзениты встречаются главным образом в блестящих и полублестящих углях, образовавшихся в условиях сильно обводненных застойных болот, являя резкий контраст с остальной и притом преобладающей массой растительных остатков, подвергшихся сильнейшему остудневанию. В подобном окружении а-фюзениты выглядят чужеродными телами, случайно занесенными в эту среду.

в-фюзенит, по старой номенклатуре именовавшийся ксиловитреновым фюзеном, характеризуется неотчетливой сохранностью клеточного строения и представляет собой дальнейшую (после ксилено-фюзенов) стадию предварительного остудневания исходных растительных тканей. В в-фюзенитах анатомическая структура ткани уже изменена настолько сильно, что сопоставление их с теми или иными a-структурами возможно лишь в редких случаях и то с большим трудом. В зонах тектонических нарушений пластов многие фрагменты в-фюзенитов плойчато смяты.

Фюзено-аттрит представляет собой мельчайшие обломки фюзенизированных тканей, нередко состоящие всего лишь из одной или нескольких клеток, а иногда даже из обломков их стенок. Фюзено-аттрит, так же как и крупные фрагменты фюзенизированных тканой, чаще всего имеет признаки а- и в-структур и только в редких случаях может быть причислен к А-структурам. Резкие отчетливые очертания отдельных частичек фюзено-аттрита в блестящих и полублестящих углях не оставляют никаких сомнений по поводу их транспортировки с более возвышенных сухих участков, покрытых древесной растительностью.

Фюзено-аттрит встречается во многих петрогенетических типах южноякутских углей. В блестящих и полублестящих углях автохтонного происхождения он сопровождается также многочисленными крупными фрагментами а- и p-структур, в то время как в матовых и полуматовых углях, накопившихся аллохтонным путем, он совместно с семифюзено-аттритом составляет от 80 до 100% всех фюзенизированных компонентов.

Фюзено-аттрит прежде относили к так называемой непрозрачной основной массе, особенно в тех случаях, когда он встречался в виде скоплений, образующих в тонких шлифах сплошные непрозрачные участки, лишь кое-где прерываемые включениями желтых тел или других прозрачных микрокомпонентов. В 30-х годах настоящего столетия немецкие углепетрографы К. Гоффманн и Э. Штах подразделили непрозрачную основную массу на хлопьевидную и осколочную, отнеся то, что сейчас именуется фюзено-аттритом, к последней. Однако едва ли вообще правильно относить фюзено-аттрит к основной массе, так как никакой цементирующей роли в углях он в силу своего обломочного характера играть не может.

Несмотря на то что в процессе изучения петрографического состава южноякутских углей было просмотрено большое количество как прозрачных шлифов, так и аншлифов, ни в одном из них не удалось констатировать присутствие типичной хлопьевидной непрозрачной основной массы, или фюзенодесмита по новой номенклатуре. В этом наблюдается расхождение с данными И.Г. Купрова, который отмечает присутствие непрозрачной основной массы в целом ряде изученных им образцов углей Южной Якутии.

2. Семифюзениты, или продукты предварительного остудневания и последующей слабой фюзенизации стеблевых тканей, имеют в тонких шлифах коричневую окраску различных оттенков, а в аншлифах как по цвету, так и по степени выраженности рельефа занимают промежуточное положение между ксиленитами и фюзенитами. В отличие от фюзенитов они представлены фрагментами главным образом a-структур и мелким аттритом той же структуры.

а-семифюзениты, или ксилены по старой номенклатуре, характеризуются хорошей сохранностью клеточного строения, но при некотором утолщении клеточных стенок. Они встречаются в виде единичных включений среди других фюзенизированных компонентов.

в-семифюзенит, или ксиловитрен по старой номенклатуре, имеет слабо выраженные признаки клеточного строения и иногда связан переходами с в-фюзенитом. В наибольшем количестве встречается в фюзенолитах пласта Мощного нерюнгриканской свиты, составляя до 27.5% их микрокомпонентного состава.

Семифюзено-аттрит состоит из наиболее мелких обломков слабо фюзенизированных растительных тканей и чаще всего имеет признаки 13-структуры. Встречается совместно с другими фюзенизированными компонентами, составляя наибольший процент от них в углях аллохтонного накопления.

Семифюзено-десмит, или неотчетливо комковатое коричневое вещество коллоидальной структуры, встречается в углях Южной Якутии очень редко и притом в крайне ничтожных количествах, а поэтому никакого влияния на их свойства оказать не может. По старой номенклатуре семифюзено-десмит назывался полупрозрачной, или коричневой, основной массой.

С семифюзено-десмитом, встречающимся в виде мелких линзовидных участков хлопьевидного строения, не следует смешивать сходное с ним по окраске, но совершенно однородное коллоидальное вещество, заполняющее тонкие трещины в углях, подвергшихся сильным тектоническим нарушениям.

Липоидные компоненты, или желтые тела


Из числа липоидных компонентов, называемых также желтыми телами, в углях Южной Якутии встречаются оболочки микроспор и пыльцы, кутикула, зерна смолы и талломы микроскопических колониальных водорослей типа Pila. Максимального содержания они достигают в липоидо-гомогелитах и сапрогумолитах.

В первых из них суммарное количество желтых тел, состоящих преимущественно из микроспор и кутикулы, в редких случаях достигает 7—8% от общей массы микрокомпонентов органического происхождения, но чаще всего колеблется в пределах 2.5—4%. В остальных петрогенетических типах содержание их редко превышает 1.5—2%, а в среднепластовых пробах снижается до 0.5 и даже 0.25%. Таким образом, сколько-нибудь заметного влияния на качество гумусовых углей эти тела иметь не могут.

Несколько иная картина наблюдается в сапропелево-гумусовых углях типа кеннелей и кеннель-богхедов. В них содержание микроскопических колониальных водорослей, в среднем равное 5—6%, в отдельных образцах возрастает до 15—17%.

Необходимо подчеркнуть, что в углях Южной Якутии почти совершенно отсутствуют макроспоры. Из большого числа изученных под микроскопом шлифов и аншлифов этих углей только в одном был обнаружен единственный экземпляр макроспоры с относительно тонкой и гладкой экзиной. Также единичны похожие на макроспоры, но значительно более крупные по размерам оболочки семян.

Микроспоры и пыльца (экзинит). По данным 3.П. Просвиряковой, производившей изучение спорово-пыльцевого состава углей дурайской свиты, в них количественно преобладает пыльца хвойных, содержание которой в отдельных образцах колеблется в пределах от 10 до 71 % от общего количества выявленных спор и пыльцы. За нею следуют споры папоротников, содержание которых варьирует от 2 до 50% и в среднем равно 20.5%. Что же касается пыльцы таких растений, как гинкговые, цикадовые и беннеттитовые, то суммарное содержание ее в спорово-пыльцевых спектрах не превышает 5%.

Все выделенные 3.П. Просвиряковой микроспоры и зерна пыльцы обладают преимущественно тонкими оболочками, имеющими гладкую или слабо скульптурную поверхность. Соответственно этому в вертикальных шлифах углей они имеют вид тонких, большей частью слабо изогнутых штрихов или сильно сплющенных колец, не особенно отчетливо заметных среди окружающего вещества гелифицированных растительных тканей и почти неразличимых в тех участках шлифов, которые обогащены примесью тонкокристаллического каолинита.

Среди изученного материала оболочки микроспор и пыльцы хорошо различимы только в паровично-жирных углях. В простом проходящем свете в тонких шлифах они имеют густо-оранжевую, а при скрещенных николях — золотисто-желтую окраску. На аншлифах в простом отраженном свете они слабо заметны в полублестящих и блестящих углях и практически совершенно неразличимы среди дисперсно зольной основы матовых и полуматовых. В отраженном свете с применением масляной иммерсии оболочки спор имеют пепельно-серую, иногда с легким коричневатым оттенком, окраску. Они достаточно отчетливо различимы в малозольных углях, но с огромным трудом и далеко не всегда выявляются в разностях с повышенным содержанием минеральных примесей. Вследствие этого при подсчетах микрокомпонентов в подобных углях почти невозможно установить истинное содержание спор.

В шлифах коксовых отощенных углей с применением больших увеличений иногда удается обнаружить единичные наиболее крупные экземпляры спор, но и то только в тех случаях, когда они находятся в контрастном окружении малозольного витренообразного вещества. В паровично-спе-кающихся, тяготеющих к тощим, углях Беркакитского участка оболочки спор и пыльцы ни разу не обнаружены.

Кутикула (кутинит). Включения кутикулы, равно как и включения оболочек микроспор и пыльцы, довольно редки в описываемых углях и составляют не более 3—4% исходного материала даже таких разностей, как спорово-кутикуловые и кутикулово-ксиловитреновые кларены. В остальных типах углей они либо вовсе не встречаются, либо составляют от 0.25 до 1.5%. Чаще всего включения кутикулы сочетаются с остатками листовой паренхимы, но могут встречаться и независимо от них.

В углях Южной Якутии обнаружена кутикула двух типов: более толстая, с отчетливо выраженными зубчиками и резкими контурами, и очень тонкая, нитевидная, едва различимая на вертикальных шлифах. Первая из них обычно встречается совместно с паренхитами отчетливо комковатой или Р-структуры и, по-видимому, в одних случаях принадлежала хвоинкам, в других — кожистым листьям гинкговых; вторая же, как правило, сопутствует тонким полоскам и линзам утративших структуру паренхимных тканей (А-паренхиты) и скорее всего покрывала вайи папоротников. Помимо этого, отмеченные два типа кутикулы различаются между собой также по окраске. Более толстая кутикула в паровично-жирных углях имеет в простом проходящем свете темно-оранжевый цвет, а при скрещенных николях становится золотисто-желтой. В отличие от этого тонкая кутикула в простом проходящем свете выглядит буро-коричневой, т. е. более темной, чем гелифицированные растительные ткани, а при скрещенных николях практически перестает быть видимой. Количественно преобладают включения тонкой кутикулы, что отлично согласуется с данными 3.П. Просвиряковой о значительном участии в образовании южноякутских углей флоры папоротников, представленных в основном травянистыми формами.

Смоляные зерна (резинит). Несмотря на значительное участие тканей хвойных в составе исходного материала южноякутских углей, включения зерен смолы в них встречаются крайне редко. Из большого количества просмотренных шлифов паровично-жирных углей только в семи были встречены смоляные зерна, обладающие следующими отличительными признаками.

На вертикальном разрезе очертания смоляных зерен неправильно округлые или слегка эллипсовидные в отличие от линзовидных или веретеновидных очертаний микроскопических колониальных водорослей. Диаметр смоляных зерен в среднем колеблется в пределах 70—120 u, и только в одном из шлифов были обнаружены смоляные зерна диаметром до 300 u. В шлифах нормальной толщины они кажутся совершенно непрозрачными, но в наиболее тонких, краевых участках шлифов многие из них просвечивают буро-коричневым или оранжевокоричневым цветом. При скрещенных николях они подобно остальным желтым телам приобретают золотисто-желтые оттенки. В тех участках шлифа, в которых смоляные зерна кажутся непрозрачными при рассмотрении в простом проходящем свете, они продолжают оставаться такими же (т. е. не просветляются) и при скрещенных николях.

В простом отраженном свете зерна смолы имеют ясно выраженный положительный рельеф, указывающий на их большую по сравнению с гелифицированными тканями вязкость. Из этого следует, что толщина прозрачных шлифов в местах залегания смоляных зерен больше, чем в местах расположения остатков гелифицированных тканей,

и, значит, более темная окраска этих образований может быть частично отнесена за счет более толстого слоя их вещества.

В отраженном свете с масляной иммерсией смоляные зерна выглядят несколько светлее оболочек микроспор и довольно слабо выделяются среди продуктов остудневания растительных тканей.

В коксовых отощенных углях Нерюнгринского участка округлые образования, напоминающие зерна смолы, в типичном виде встречаются редко и при этом имеют более низкий относительный рельеф. Последнее, видимо, связано с приближением к той стадии метаморфизма, на которой происходит нивелировка физических свойств различных микрокомпонентов.

Насколько можно судить по тем немногим шлифам, в которых были обнаружены включения смоляных зерен, распределение их в углях очень неравномерное. В то время как в одних слоях они образуют более или менее густые скопления, в других встречаются единично, либо совершенно отсутствуют.

Водоросли (альгинит). К микроскопическим водорослям отнесены мелкие тела, имеющие в вертикальных шлифах линзовидные или веретеновидные очертания и неровные, иногда слегка бахромчатые края. Они закономерно присутствуют во всех слоях углей типа кеннелей и кеннель-богхедов, им сопутствуют включения оболочек микроспор и пыльцы. Размеры их колеблются в пределах от 30—40 и до 120—130 ц в продольном разрезе и до 40—50 u в поперечном. Как по своим размерам, так и по конфигурации многие из них больше всего напоминают микроскопические колониальные водоросли типа Pila, имеющие столь большое распространение в углях нижнекарбонового и особенно юрского возраста.

В целях сравнения на табл. VII, фиг. 33 приведена микрофотография кеннель-богхеда Крапивинского месторождения Кузбасса, содержащего включения водорослей типа Pila. Сравнивая размеры и очертания этих водорослей с микроскопическими тельцами в кеннелях и кеннель-богхедах Южной Якутии, нетрудно заметить полнейшее сходство между ними. Что же касается признаков цвета и сохранности внутреннего строения, то они, естественно, не могут быть одинаковыми в углях, столь сильно различающихся как по условиям накопления, так и по степени метаморфизма.

Несмотря на очень сильную степень остудневания водорослевых телец южноякутских углей, можно говорить о том, что они обладают некоторым разнообразием морфологических форм. Отдельные экземпляры различаются между собой не только по размерам, но и по характеру очертаний. У многих из них имеются в той или иной мере выраженные следы сплющенной внутренней полости, обозначающейся в виде тонкой черты, направленной параллельно длинной оси этих образований (рис. 41).
Исходные растительные материалы Южной Якутии и типы его превращения

В прозрачных шлифах средней толщины микроскопические водоросли подобно зернам смолы кажутся совершенно непрозрачными. В особо тонких, двусторонне полированных шлифах в простом проходящем свете они просвечивают оранжево-бурым цветом, а в поляризованном свете при скрещенных николях выглядят золотисто-желтыми, приближаясь по окраске к цвету споровых оболочек. Такая интенсивная окраска этих образований в тонких шлифах заставляла долгое время сомневаться в правильности их причисления к водорослям. Судя по аналогии с микроспорами, которые в паровично-жирных углях отчетливо просвечивают темно-оранжевым цветом, можно было ожидать, что и водоросли, цвет которых в длиннопламенных и газовых углях светлее цвета спор, будут иметь примерно такую же окраску. Однако повышенная вязкость вещества, свойственная водорослям на любых стадиях метаморфизма, оказалась особенно резко выраженной в паровично-жирных углях Южной Якутии. Вследствие этого талломы водорослей в процессе шлифования значительно труднее доводятся, чем окружающее их витренообразное вещество, и, обладая поэтому большей толщиной, хуже просвечивают. В тех же случаях, когда толщина их является минимальной и, по-видимому, приближается к толщине вещества споровых оболочек, водоросли выглядят лишь несколько темнее микроспор. Указанная закономерность подтверждается и наблюдениями над аншлифами, где включения водорослей имеют более высокий по сравнению со спорами рельеф. В отраженном свете с масляной иммерсией они выглядят несколько светлее микроспор, что, с одной стороны, подтверждает закономерность, выявленную при изучении тонких шлифов, а с другой, как бы свидетельствует о том, что на стадии паровично-жирных углей водоросли обгоняют споры по линии метморфических изменений. Таким образом, характер окраски, казалось бы, не должен препятствовать отнесению описываемых телец к водорослям, а фациальная природа тех углей, в которых они неизменно встречаются, не только не исключает, но скорее подтверждает правильность такого отнесения.

Коровые ткани (суберинит). К группе желтых тел, быть может без достаточных оснований, отнесены также остатки пропитанных суберином коровых тканей, имеющих желто-оранжевую окраску в тонких шлифах. Эти ткани, по-видимому, принадлежат стеблям каких-то очень мелких растений, так как, нередко встречаясь в вертикальных шлифах в виде сплющенных колец, имеют диаметр, не превышающий 2—3 мм.

Описываемым тканям свойственно характерное строение из сериально-расположенных таблицеобразных клеток, никогда не обнаруживающих признаков клеточных полостей. Благодаря большой резистентности этих тканей они сохраняют признаки своего специфического строения даже в тех углях, в которых остатки всех остальных растительных тканей превратились в однородное бесструктурное вещество. Наиболее присущая коровым тканям стадия сохранности соответствует p-структуре.

Остатки коровых тканей встречены в углях разных свит и пластов, но в наибольшем количестве присутствуют в углях дурайской свиты, в составе особой разновидности, носящей название суберинито-гомогелита. He исключена возможность, что продукты более сильного разложения этих тканей незримо присутствуют среди аттритовых компонентов большинства гомогелитов, сообщая им повышенную спекающую способность.

Минеральные включения


Крайне однообразный комплекс минеральных включений южноякутских углей состоит преимущественно из минералов аутигенного происхождения. Среди них главную роль играют минералы группы каолинита, представленные довольно большим количеством различных разновидностей. Второе место занимают карбонаты, сидерит и кальцит, которые встречаются как обособленно, так и в сочетании друг с другом, а иногда и в присутствии небольших количеств доломита. К разряду аутигенных минеральных образований относится также кварц, заполняющий клеточные полости растительных тканей, кварц мозаичной и гребенчатой структуры, выполняющий трещины в угле, и, кроме того, кварц, образовавшийся в результате раскристаллизации алюмосиликатных гелей. Несомненно аутигенное происхождение имеют и такие минералы, как гетит и пирит.

Минералы терригенного происхождения встречаются в значительно меньшем количестве. К ним относятся полевые шпаты, слюда, обломочный кварц, пепловый витрокластический материал, сравнительно редко встречающиеся обломки различных пород и единичные включения акцессорных минералов, таких, как циркон, гранат, эпидот и турмалин.

Te или иные минералы неодинаково часто встречаются в пластах отдельных свит, неодинаково также их содержание в различных петрогенетических типах углей.

В приводимых ниже описаниях минералов перечисляются все формы их встречаемости, наиболее типичные для углей Южной Якутии. При этом, по возможности, указывается связь каждого из минералов с теми или иными нетрогенетическими типами углей.

Каолинит. Как уже отмечалось, главную массу минеральных включений южноякутских углей составляет каолинит. Он встречается преимущественно в форме различных новообразований, большая часть которых, по-видимому, возникла на ранних стадиях формирования угольной залежи. Теплый влажный климат эпохи угленакопления и большая концентрация в воде гуминовых кислот привели к тому, что весьма значительная часть аkюмосиликатного терригенного материала, попавшего в торфяник путем водной и эоловой транспортировки, разложилась с образованием коллоидных растворов, которые затем свободно мигрировали среди обводненных масс полуразложившихся растительных остатков. В застойные болота алюмосиликатный материал мог поступать непосредственно в виде коллоидных растворов с грунтовыми водами. При определенных условиях pH среды из этих растворов выпали коллоидные сгустки, которые впоследствии, в период диагенеза, подверглись раскристаллизации. Таким образом возникли все те различные новообразования каолинита, о которых будет упомянуто в дальнейшем изложении.

В блестящих и полублестящих углях пластов дурайской свиты каолинит часто встречается в аморфном или криптокристаллическом состоянии, заполняя клеточные полости гелифицированных растительных тканей. Многие фрагменты рыхлых, крупнолетных тканей при этом почти полностью минерализованы каолинитом. Наиболее часто подобные явления встречаются в углях пластов Верхнего и отчасти Чульмаканского, значительно реже в углях пластов Нового, Карьерного и его Спутника, а также в углях гонгринской свиты. В пласте Мощном нерюнгриканской свиты, несмотря на большое развитие углей блестящего и полублестящего типов, явлений минерализации гелифицированных тканей каолинитом почти не наблюдается.

Наряду с этим многим полублестящим и блестящим углям фации застойных болот присуща дисперсная, или точечная, минерализация каолинитом. Она заключается в том, что все вещество таких углей, состоящее из предельно остудневших и утративших структуру фрагментов растительных тканей, тонко пронизано выцветами мельчайших кристаллов каолинита. Такой характер минерализации углей каолинитом указывает на сравнительно низкую концентрацию его первичных коллоидных растворов, так как при более высокой концентрации образуются более крупные агрегаты, состоящие из большого числа различных по величине пластинчатых зерен. Последний тип минерализации более присущ углям, имеющим внешний облик полуматовых или даже матовых.

Каолинит встречается в углях Южной Якутии также в виде червеобразно изогнутых кристаллов и их обломков с отчетливо выраженной спайностью и другими признаками кристаллического строения.

В полублестящих и особенно блестящих углях червеобразные кристаллы каолинита встречаются редко, причем большей частью имеют мелкие размеры и отличаются сильной изогнутостью. Отдельные пластинки таких кристаллов иногда окрашены тонкой примесью гумусовых веществ.

Наиболее часто обломки червеобразных кристаллов каолинита встречаются в полуматовых и матовых углях юхтинской свиты и особенно в сопровождающих эти угли углистых породах.

Наконец, во многих угольных пластах, испытавших сильное воздействие динамических напряжений, часто встречается тонкочешуйчатая разновидность каолинита, которая заполняет преимущественно тонкие трещины тектонических разломов, но иногда образует и небольшие линзовидные прослои с включениями зерен кварца и других минералов.

Масса каолинита, входящего в состав пород и особо зольных матовых углей, не является однородной и состоит частично из минеральных новообразований, частично из обломочного материала более древних, чем угли, глинистых пород. Количественные соотношения между каолинитом аутигенного и терригенного происхождения в этих случаях подвержены сильным колебаниям и, по всей вероятности, зависят от первичных концентраций в болотной среде химически активных органических кислот.

Таким образом, каолинит, составляющий главную массу минеральных примесей блестящих, полублестящих и отчасти полуматовых углей, имеет аутигенное происхождение и только в матовых углях и углистых породах он частично носит терригенный характер.

Сидерит. Сидерит в углях Южной Якутии встречается в различных формах: одни из них обычно рассматриваются в качестве сингенетических образований, в то время как возникновение других мыслится как результат процессов диагенеза или эпигенеза.

К сингенетическим образованиям сидерита относятся различного рода сферокристаллы радиального строения, диаметром до 2 мм, которые наиболее часто входят в состав особых оолитовых пород, но нередко встречаются и среди угольного вещества тех слоев, которые непосредственно прилегают к этим породам.

Очень часто сферокристаллы сидерита содержат включения растительных тканей, которые, возможно, послужили центрами кристаллизации при возникновении этих образований. Чаще других в сферокристаллах сидерита встречаются обрывки коровых тканей, реже наблюдаются ткани древесины, и ни разу не были обнаружены ткани листьев. Как правило, сохранность растительной структуры минерализованных сидеритом тканей значительно лучшая, чем в случаях нахождения их в непосредственном окружении угольного вещества. Это свидетельствует об образовании сферокристаллов сидерита на ранних стадиях превращения исходного вещества углей, когда растительный материал еще не претерпел глубоких изменений первоначальной анатомической структуры под влиянием сильно развитых процессов остудневания. Такие сферокристаллы сидерита, заключающие растительные структуры, можно рассматривать в качестве мельчайших «угольных почек».

В тех случаях, когда сфероклисталлы сидерита наблюдаются в самом угольном веществе и находятся на сравнительно близких друг от друга расстояниях, измеряемых несколькими миллиметрами, они соединены между собой сетью тонких анастомозирующихся трещинок, также заполненных сидеритом.

Явление наиболее частой избирательной сидеритизации именно коровых тканей наиболее присуще углям пласта Чульмаканского, однако в более редких случаях оно наблюдается также в углях Карьерного и Верхнего пластов дурайской свиты.

Сферокристаллы сидерита, не обнаруживающие включений растительных тканей, чаще всего встречаются в составе прослоев оолитовых пород. Такие прослои являются неотъемлемой составной частью пластов Карьерного и Чульмаканского, составляя один из их характерных признаков и подтверждая их накопление в условиях застойной обводненности торфяника.

Сферокристаллы сидерита ни разу не были обнаружены ни в угольных пластах юхтинской, чульманской и нерюнгриканской свит, ни в угольных пластах Беркакитского участка.

В зонах окисления сферокристаллы сидерита переходят в гидроокислы железа. Одна из стадий такого перехода, выражающаяся в появлении широкой бурой каймы по периферии сферокристалла.

В одном из разрезов пласта Чульмаканского (по штольне 13, поле шахты «Пионер») в мелких конкрециях оолитовой породы обнаружены включения пирокластического материала в виде остроугольных частиц кальцитизированного вулканического стекла, сцементированных сидеритом.

Сидерит диагенетического и эпигенетического происхождения имеет менее характерные формы проявления и встречается главным образом в виде заполнения клеточных полостей фюзена, а также трещин в угле, образовавшихся под влиянием тектонических воздействий. Иногда в виде мелких сгустков он рассеян также среди слабоуглистых пород кровли и почвы некоторых пластов, обычно тяготея к включениям растительных; остатков. Все эти формы проявления сидерита отличаются тонкозернистым; строением и достаточно легко диагностируются в тонких шлифах с применением больших увеличений.

Включения сидерита диагенетического и эпигенетического происхождения практически встречаются в угольных пластах любых свит, но, как правило, в незначительных количествах.

Кальцит. В южноякутских углях кальцит наиболее часто встречается в виде эпигенетического заполнения клеточных полостей растительных тканей, а также трещин в угольном веществе. В первом случае кальцит обычно имеет мелкокристаллическое строение, во втором образует крупные кристаллы. Нередко одна и та же трещина в угле-минерализована частично кальцитом, частично инфильтрационным каолинитом или даже кварцем мозаичной или гребенчатой структуры. Включения кальцита наиболее типичны для блестящих и полублестящих углей. В плотных, малотрещиноватых углях полуматового и матового типов кальцит встречается редко и притом главным образом в виде сгустков мелкозернистого строения.

Включения кальцита присущи углям любых свит, но в наибольшем количестве обнаружены в угольных пластах дурайской свиты.

Кварц. Кварц встречается двух типов: аутигенный и терригенный.

Аутигенный кварц присутствует в виде эпигенетических заполнений клеточных полостей фюзенизированных растительных тканей и в виде заполнения трещин в угле, образовавшихся в период его диагенетиче-ских изменений. Кварц, заполняющий трещины, представлен кристаллическими агрегатами мозаичной и шестоватой (или гребенчатой) структуры.

К кварцу аутигенного происхождения, согласно К. Хёне, следует отнести также зерна пелитовой и алевритовой размерностей, наблюдающиеся среди кристаллических агрегатов каолинита, которые образовались в результате последующей раскристаллизации выпавших из раствора алюмосиликатных гелей.

Включения аутигенного кварца составляют лишь небольшую часть его общего содержания в углях и приурочены главным образом к разновидностям блестящего и полублестящего типов.

Кварц терригенного происхождения встречается в углях в виде пластической примеси с размерностью зерен до 0.5 мм.

В блестящих и полублестящих углях фации застойных болот он если и присутствует, то в очень незначительных количествах и имеет размеры пелитовых частиц.

В углях полуматового типа, относящихся к фации проточных болот, зерна обломочного кварца в среднем имеют размеры до 0.1 мм и встречаются более часто. При зольности этих углей, колеблющейся в пределах 20—30%, содержание кварцевых зерен в отдельных случаях доходит до 15 и даже 18%.

В углях матового типа размеры кварцевых зерен сильно варьируют, иногда достигая в поперечнике 0.35 мм. Дальнейшее увеличение размеров кварцевых зерен наблюдается в разнообразных углистых породах, в которых соотношение между частицами кварца и глинистых минералов колеблется в весьма широких пределах.

В наибольшем количестве терригенный кварц встречен в полуматовых углях юхтинской и отчасти чульманской свит, а также в матовых и полуматовых углях пласта Мощного нерюнгриканской свиты.

Гетит. Гетит принадлежит к числу редко встречающихся аутигенных минеральных включений южноякутских углей. Он обычно заполняет мелкие, сильно ветвящиеся трещины в угольном веществе и в тонком шлифе имеет желтую окраску и скрытокристаллическое строение. На аншлифе в простом отраженном свете этот минерал имеет едва заметный рельеф и окраску в пределах от светло-серых до темносерых тонов. В отраженном поляризованном свете обнаруживает слабо выраженные признаки анизотропии.

Под таким же названием минерал с аналогичными оптическими свойствами описан в «Атласе прикладной угле петрографии», опубликованном под редакцией Э. Штаха в 1954 г.

Редкая встречаемость гетита в углях Южной Якутии помешала выявлению парагенетических связей его как с другими минералами и их ассоциациями, так и с петрогенетическими типами заключающих его углей. Можно лишь отметить его несомненную приуроченность к пласту Мощному нерюнгриканской свиты и значительно более редкую встречаемость в пласте Чульмаканском дурайской свиты. Ни в одном из остальных изученных пластов включения гетита обнаружены не были.

Пирит. Южноякутские угли поразительно бедны включениями пирита, который представлен почти исключительно отдельными зернами и микроскопическими конкрециями аутигенного происхождения, наблюдаемыми только в препаратах наименее окисленных углей. Такие конкреции были встречены в нескольких слоях углей полублестящего типа, контактирующих в пласте Верхнем со слоями углей типа кеннеля.

Эпигенетические пленки пирита, заполняющие эндогенные трещины в угольном веществе, представляют еще более редкое явление.

Полевые шпаты. Полевые шпаты встречаются в углях довольно редко, исключительно в виде мелких обломков и, как правило, носят следы более или менее сильно выраженной каолинизации. По-видимому, процессу каолинизации заключенных среди угольного вещества частиц полевошпатовых минералов в значительной мере содействовали теплый, влажный климат эпохи юрского угленакопления и большие концентрации растворенных в воде органических кислот. В пользу такого предположения свидетельствует значительно меньшая разложенность полевошпатовых минералов в составе лишенных органических включений пустых пород угленосной толщи.

Ввиду того что обломки полевошпатовых минералов встречаются в углях исключительно в виде кластической примеси, они обычно сочетаются с другими минералами терригенного происхождения. Полевые шпаты наиболее часты в матовых и полуматовых углях аллохтонного накопления, редко встречаются в полублестящих и, как правило, почти полностью отсутствуют в углях блестящих.

Слюды. Разнообразные слюдистые минералы магматического происхождения, как-то: биотит, мусковит и флогопит — встречаются в углях исключительно в виде мелких обломков, входя в группу терригенных минералов. В шлифах они имеют вид тонких бесцветных и слегка зеленоватых или коричневатых пластинок, обычно ориентированных параллельно наслоению. Многие из них заметно гидратизированы, что выражается в разбухании зерен и расщеплении их вдоль плоскостей спайности. Нередко можно встретить частично каолинизированные зерна, в которых наблюдается чередование тончайших пластинок слюды с мелкокристаллическими агрегатами каолинита.

Включения слюд практически встречаются во всех генотипах углей, но в сколько-нибудь заметных количествах обнаруживаются только в полуматовых и матовых углях фации проточных болот, причем обычно в сопровождении других минералов терригенного происхождения.

Заканчивая характеристику минеральных включений южноякутских углей, остается лишь упомянуть о том, что к минералам терригеннога происхождения должен быть отнесен также пепловый витрокластический материал, обнаруженный в нескольких образцах мелкооолитовой породы из пласта Чульмаканского дурайской свиты. Мелкие остроугольные частицы вулканического стекла сцементированы частично сидеритом, частично углисто-глинистым веществом.

Терригенное происхождение имеют также единично встречающиеся в углях зерна хлорита и апатита вместе с такими акцессорными минералами, как циркон, гранат, эпидот и турмалин, присутствие которых удалось выявить только при анализе тяжелых фракций.

Состав минеральных включений изменяется от пласта к пласту в пределах отдельных свит, а кроме того, не является совершенно одинаковым и для сильно удаленных точек одного и того же пласта.

В пределах пласта состав минеральных включений теснейшим образом связан с петрографическим типом углей. Наименьшее количество минеральных включений наблюдается в блестящих углях, в которых, по данным химических анализов, содержание золы редко превышает 6%.

Минеральные включения блестящих углей состоят преимущественно из тонкокристаллических и мелкочешуйчатых агрегатов аутигенного каолинита, реже — из сравнительно крупных кристаллов этого минерала с отчетливо выраженными признаками спайности. Клеточные полости многих структурных растительных тканей заполнены криптокристаллическим каолинитом, а трещины отдельности и участки брекчированного блестящего угля обычно сцементированы кальцитом, имеющим эпигенетическое происхождение. В крайне незначительных количествах в составе блестящих углей можно встретить терригенные минеральные включения в виде зерен кварца, реже полевошпатовых минералов и слюд.

Зольность полублестящих углей колеблется от 10 до 20%, в среднем составляя 15—16%. Минеральный состав полублестящих углей очень близок к таковому блестящих и отличается только несколько большим содержанием крупнокристаллических зерен каолинита, реже — большей примесью терригенных минералов. Трещины эндо- и, особенно, экзокливажа бывают заполнены кальцитом. Кроме того, в одной из неясноштриховатых разновидностей полублестящих углей, встречающейся в пласте Чульмаканском дурайской свиты, наблюдаются включения мелких сферосидеритов, диаметром до 1.5—2 мм.

По характеру распределения золы блестящие и полублестящие угли Чульмаканского участка несколько отличаются от нерюнгринских.

В углях дурайской свиты на Чульмаканском участке нередко значительная часть минеральных примесей приурочена к отдельным микрослоям, в то время как остальная мacca угольного вещества засорена ими относительно слабо. Соответственно этому блестящие и полублестящие угли пластов Верхнего и Чульмаканского дурайской свиты при расслаивании в тяжелых жидкостях дают от 26 до 69.5% выхода фракции удельного веса 1.3, при выходе концентрата удельного веса 1.4 от 71.8 до 91.7% (рис. 42, А).

В одноименных углях пласта Мощного нерюнгриканской свиты (на Нерюнгринском участке) минеральные примеси распределены значительно более равномерно. Вследствие этого даже дроблением до 0.25 мм не достигается полного раскрытия зерен, и фракция удельного веса 1.3 отсутствует полностью, а выход концентрата удельного веса 1.4 колеблется в пределах 52.4—87.4% (рис. 42, Б; табл. 5).

В отличие от этого угли пласта Пятиметрового гонгринской свиты по характеру распределения минеральных включений больше напоминают угли верхних пластов дурайской свиты на Чульмаканском участке и поэтому должны обладать более легкой обогатимостью.

Полуматовые угли имеют зольность в пределах от 20 до 30%, причем в составе минеральных включений наряду с мелко- и крупнокристаллическим каолинитом часто существенную роль играют зерна кварца в сопровождении зерен полевошпатовых и других минералов. Состав минеральных включений подвержен значительным колебаниям и нередко существенно различается даже в отдельных слоях одного и того же пласта.

Расслаиванию в тяжелых жидкостях были подвергнуты только полуматовые угли пласта Мощного нерюнгриканской свиты, давшие выход концентрата удельного веса 1.4 до 27.8 до 34.8%.

Зольность матовых углей обычно превышает 30%. По составу минеральных включений, так же как и по ряду других признаков, матовые угли чрезвычайно сходны с полуматовыми, от которых отличаются только еще большим содержанием терригенных минеральных примесей и их более грубообломочным составом.

При расслаивании в тяжелых жидкостях матовые угли дают минимальный выход концентрата удельного веса 1.4, не превышающий 12.8%.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: