|
|
|
|
|
|
|
|
ПРИМОРСКОГО КРАЯ ЧТО МЫ ЗНАЕМ ОБ УГЛЕ УГЛЕНОСНОСТЬ ПРИМОРСКОГО КРАЯ
|
Круговорот
растительного вещества на Земле, как известно, осуществляется через фотосинтез.
Из простых соединений - углекислого газа и воды - за счет солнечной энергии
растения вырабатывают сложные органические соединения, необходимые для
их жизнедеятельности. После отмирания растений эти органические соединения
поступают в подстилку, где они разлагаются. При этом в атмосферу снова
выделяется углекислый газ, который через фотосинтез включается в новый
круговорот. Но не весь растительный материал в опаде разлагается и минерализуется.
Незначительная часть его (около 1%) консервируется в виде торфа и детрита
(от лат. “детритус” - истертый). В последнем случае он представлен обрывками
тканей растений, рассеянных по всей осадочной толще. Сколько же времени
проходит, пока эта ничтожная часть растительного материала, претерпев изменения
в недрах Земли, возвратится на ее поверхность в виде угля и при окислении
кислородом атмосферы, при сжигании в промышленных установках включится
через выделенный углекислый газ в новый круговорот? Чаще всего это время
исчисляется десятками и даже сотнями миллионов лет.
Подсчитано, что скорость накопления биогенного углерода постепенно уменьшалось, и в раннем докембрии органическое вещество накапливалось в 4-5 раз интенсивнее, чем в фанерозое. По-видимому, это связано либо с более высокой биопродуктивностью, либо с лучшими условиями захоронения ОВ. На рис. 58 показана интенсивность торфоугленакопления в фанерозое. Максимумы торфонакопления по этим данным были в ранней и поздней перми, в палеогене и неогене. Довольно интенсивно торфоугленакопление происходило также во второй половине карбона и в раннем мелу. Оценки мировых ресурсов угля неуклонно повышаются. В 1937г. они оценивались в 7016 млрд. т, в 1974г. - 10782 млрд. т, в 1982г. - 14300 млрд. т. По континентам и странам они распределены неравномерно (рис.59). В Азии находится 57% учтенных ресурсов угля, в Северной Америке - 30%. На остальные части света приходится всего 13%. Крупнейшие обладатели запасов угля - бывший СССР - 6806 млрд. т и США - 3600 млрд. т. В приведенных оценках мировых ресурсов угля не учтены ресурсы Антарктиды, а они, по видимому, велики. Подсчитано, что количество первично накопленных углей за всю эру угленакопления (400 млн. лет) составляло около 90 трил. т, но сама природа в последствие большую их часть уничтожила. Причин (факторов), определяющих формирование торфяников и их захоронение, очень много, и все их можно разделить на две большие группы - абиогенные и биогенные (табл. 1). Первая группа объединяет факторы, связанные с процессами, происходящими в атмосфере, на поверхности Земли и в ее недрах. Вторая группа - факторы, действующие в торфяной залежи и связанные с процессами преобразования растительного материала микроорганизмами. К числу наиболее изученных факторов можно отнести геотектонический режим, рельеф, климат, состав растений-торфообразователей, геохимические и гидрологические обстановки, деятельность микроорганизмов. Менее изучены, но обсуждаются космогенные факторы. Следует иметь в виду, что все факторы взаимосвязаны и далеко не каждый из них определяет непосредственно процесс торфонакопления. Торфонакопление - чрезвычайно сложное явление и его нельзя сводить только к физико-химическим или механическим изменениям исходной биомассы. Прежде всего это процесс биохимический, а участие в нем абиотических факторов только усложняет его. При переходе торфяника в ископаемое состояние различия в его составе по исходному растительному материалу постепенно сглаживается. Наиболее устойчивыми к влиянию этого процесса являются споры, кутикула, смолы и водоросли. По углепетрографической терминологии остатки спор называют споринитом, кутикулы - кутинитом, смолы - резинитом и водорослей - альгинитом. Все они вместе взятые относятся к микрокомпонентам группы липтинита (от “лейпо” - оставаться). Как правило, содержание в углях липтинита невысокое. Образуется он чаще всего в окислительной среде при сильном разложении легкоразрушимой до неорганических соединений целлюлозы. Остатки растительного материала, существенно потерявшие свой первоначальный облик в ископаемом состоянии, относят к двум группам - витринита (от лат. “витрум” - стекло) и ниертинита (от лат. “инертис” - бездеятельный, неподвижный). Первая из них является основным компонентом угля. Содержание инертинита в углях, как правило, невысокое. Витринит и инертинит образуются из стволов, ветвей, пней и листьев деревьев. Различия их обусловлены неодинаковыми условиями разложения растительного материала в торфогенном слое. Витринит образуется в восстановительной обстановке, инертинит - в окислительной. В первом случае обводненность торфогенного слоя высокая, во втором - он периодически и кратковременно осушается и обезвоживается. В микрокомпонентах группы витринита выделяются коллинит (от греч. “колла” - клей) и телинит (от. греч. “тела” - ткань). Первый является бесструктурным компонентом витринита, второй имеет ячеистую структуру, унаследованную от исходного растительного материала. Высокое содержание в угле коллинита свидетельствует о глубоком разложении опада в торфогенную стадию, телинита - о низком его разложении. Наиболее зольным из всех микрокомпонентов угля является инертинит, т. к. еще до захоронения в ископаемое состояние часть органического вещества в окислительной среде была минерализована. Качество углей зависит в основном от двух факторов - степени метаморфизма и петрографического состава углей. Метаморфизм - слово греческое, означает “подвергаюсь превращению”, “преображаюсь”. Выделяют два основных вида метаморфизма углей - региональный и контактовый. Первый представляет совокупность изменения угля под воздействием давления и температуры при погружении угленосной толщи на глубину. Контактовый метаморфизм - это изменение угля под воздействием внедрившихся в угленосную толщу интрузивных магматических тел. Главнейшим фактором при этом является температура. Долгие годы показателями метаморфизма углей были выход летучих веществ, элементный состав, теплота сгорания, спекаемость, а на низких его стадиях - влажность. По этим показателям все угли были разделены на бурые, каменные и антрациты. Кроме этого, по этим же показателям, они были разделены на марки и технологические группы. В бурых углях выделены марки Б1, Б2, Б3, в каменных - длиннопламенные (Д), газовые (Г), газово-жирные (ГЖ), жирные (Ж), коксово-жирные (КЖ), коксовые (К), отощенно спекающиеся (ОС), тощие (Т), слабоспекающиеся (СС) и антрациты (А). В последние годы применяется более точный способ определения степени метаморфизма углей - отражательная способность витринита. С ростом степени метаморфизма углей она возрастает. Качество углей меняется следующим образом. С ростом степени метаморфизма углей значения их влажности, выхода летучих веществ и содержания водорода сокращаются, а количество углерода увеличивается. Теплота сгорания углей при переходе от бурых к каменным коксовым увеличивается, а затем вновь снижается. Последнее связано с тем, что при переходе от коксовых углей к антрацитам, темпы роста их теплоты сгорания за счет увеличения углерода перекрываются темпами ее снижения из-за уменьшения в составе углей водорода. Известно, что теплота сгорания водорода почти в четыре раза превышает теплоту сгорания углерода. Качество низкометаморфизованных углей в значительной степени зависит от состава растений-торфообразователей. Если в торфонакоплении основное участие принимали хвойные растения, то такие угли будут характеризоваться повышенными значениями выхода летучих веществ, углерода, водорода и теплоты сгорания. В хвойных растениях, по сравнению с листопадными, содержание лигнина выше, а целлюлозы меньше. Теплота сгорания лигнина в 1,5 раза выше, чем у целлюлозы. Повышает теплоту сгорания углей и повышенное содержание в них резинита. Теплота его сгорания по сравнению с целлюлозой в два раза выше. С этим же связаны более высокий выход летучих веществ и повышенное содержание водорода. Качество углей зависит и от степени разложения растительного материала в торфянике. Чем выше степень разложения, тем выше качество углей, т. е. в таких углях повышенное содержание углерода, водорода и более высокая теплота сгорания. Сравнение качества равнометаморфизованных гумусовых и сапропелевых углей показывает, что сапропелевые угли характеризуются повышенным содержанием углерода и водорода, теплота их сгорания также выше. Основной причиной этого является большое содержание в водорослях, из которых сложены сапропелиты, жиров. Содержание в них углерода 75-78%, водорода - более 10%. Теплота их сгорания по сравнению с теплотой сгорания, например, целлюлозы, в два с лишним раза выше. Качество углей определяет и их петрографический состав. Наиболее качественными являются угли, в составе которых большую роль играют микрокомпоненты группы липтинита. Липтинитовые угли, по сравнению с витринитовыми, характеризуются более высоким содержание углерода, водорода и повышенной теплотой сгорания. Для инертинитовых углей характерны повышенная зольность, содержание углерода и пониженный выход летучих веществ и содержание водорода. Основной причиной такого качества инертинитовых углей является их обуглероживание еще в процессе торфонакопления за счет воздействия на растительный опад солнечной радиации или пожаров на торфяных болотах, приводящих к его термической деструкции. Качество углей связано и с геохимической средой разложения растительного материала в процессе торфонакопления. В угольной геологии есть понятие восстановленных и маловосстановленных углей. К первым относят угли, образование которых в стадии торфонакопления происходило в восстановительной сероводородной среде. Такие угли характеризуются повышенным содержанием углерода и водорода, более склонны к спеканию, теплота их сгорания выше, чем у маловосстановленных углей. В составе минеральных примесей у них заметную роль играют включения пирита. Степень разложения растительного материала высокая. Восстановленные угли часто приурочены к пребрежно-морским обстановкам древнего торфонакопления. Спекаемость углей зависит от степени их метаморфизма и петрографического состава. Наиболее склонны к спеканию угли средней степени метаморфизма, отвечающей маркам Ж, КЖ, К. Основные носители спекаемости - коллинит и липтинит. Полным отсутствием спекающихся свойств характеризуются инертинит и телинит. Более восстановленные угли обладают повышенной спекаемостью. Следует отметить, что связь качества углей с такими первичными факторами их образования, как состав растений-торфообразователей и геохимические условия их разложения, еще мало изучены. Мы до сих пор, например, не знаем различий в качестве углей, образовавшихся отдельно из мхов, папоротников, голосеменных и покрытосеменных растений. Не представляем, какого качества образуются угли, когда торфонакопление происходит в сильно кислой или, наоборот, в щелочной среде. Оценка качества углей поднимется на должный уровень тогда, когда генетическим свойствам углей, заложенным в стадии торфонакопления, будет придано должное внимание. Ведь только запасы бурых, длиннопламенных и газовых углей, качество которых тесно связано с факторами торфонакопления, составляют не менее 50-60% мировых запасов углей. При переходе к углям высокой степени метаморфизма, различия в их качестве, связанные с условиями торфонакопления, постепенно сглаживаются. В антрацитах они уже практически не заметны. В ходе дальнейшего развития процессов метаморфизма антрацит переходит в графит. |
Апрель 2000 г.
ФАНДЮШКИН Геннадий Алексеевич, к.г. - м.н., с.н.с. лаборатории седиментологии Дальневосточного геологического института ДВО РАН
Тел.: (7-4232) 32-12-49
Е-mail: fegi@online.marine.su
Смотрите также на нашем сервере:
Схема
размещения угольных месторождений
Таблица
месторождений угля Приморского края
а также
Приложение2.
Краткая
характеристика месторождений угля Приморского края
электронного издания монографии ДВГИ ДВО РАН:
"ГЕОЛОГИЯ
И ПОЛЕЗНЫЕ ИСКОПАЕМЫЕ ПРИМОРСКОГО КРАЯ"
Copyright ©1998- 2000 Лаборатория компьютерных технологий
ДВГИ ДВО РАН
webmaster@fegi.ru
