ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Превращение органических веществ на стадии катагенеза и метагенеза из "Теоретические основы технологии горючих ископаемых" В раннем катагенезе обычно выделяют стадию протокатагенеза (ПК). Протокатагеиетические процессы протекают длительное время (от нескольких миллионов до десятков миллионов лет) в условиях низких температур. При этом завершается превращение гуминовых кислот в гуминовые нейтральные вещества и стремительно ускоряется гумификация. Выделяют ряд градаций этой стадии (см. табл. 2). На подстадии ПК2/ПК3 коренным образом изменяются свойства углей они приобретают черный цвет и блеск, высокую твердость, образуется собственно витринитовая группа микрокомпонентов. [c.26] Процесс превращения осадочных горных пород, в том числе и сопутствующего органического вещества, на стадии катагенеза осуществляется под воздействием температуры, возрастающей от 50 до 200°С и давлениях до 15-30 МПа. Главными факторами катагенеза являются геологический, термобарический и геологическое время. [c.26] Углеобразовательным процессом обычно называют превращения концентрированного органического вещества, чаще всего наземного происхождения, из высших растений. К нему также относятся и процессы образования сапропелитов из сапропеля. Углеобразование это составная часть катагенетических превращений осадочных пород. Термином катагенез обозначают суммарный процесс преобразования горных пород, а термином углефикация — процесс превращения лишь твердых органических включений. [c.27] Катагенез связан с постепенным уплотнением осадочных пород, преобразованием органических веществ и дальнейшим протеканием процессов углеобразования. [c.27] Аммосов предложил стадии углеобразования определять по отражательной способности углей, являющейся оптическим признаком сложных структурно-химических их превращений. В качестве параметра принята отражательная способность витринита, определяемая как в воздушной среде (10 Яд), так и в масляной иммерсии (До). Осадочные породы принято делить на стадии углефикации (табл. 3) по отражательной способности угольных включений. [c.27] К стадии углефикации, назначаемой конечным диагенезом, относятся рыхлые породы, пески, суглинки, глины, характерные для месторождений землистых бурых углей Днепровского и Южно-Уральского бассейнов. Эта стадия характеризуется величиной отражательной способности витринита в воздухе, меньшей 58 %, и в иммерсии 0,26 %. Начальный катагенез охватывает стадии углеобразования, начиная от плотных матовых бурых углей (подмосковные, канские), затем блестящих бурых (челябинские) и до длиннопламенных каменных углей, т.е. с отражательной способностью (10 Я ) в пределах от 57 до 76 %. [c.27] Метагенез (или начальный метаморфизм) охватывает тощие неспе-кающиеся угли, полуантрациты и антрациты с отражательной способностью (10 Яд) от 120 до 180 %. В связи с этим широко-распространенные в химии углей термины метаморфизм или степень метаморфизма по существу неправильна отражают процессы углеобразования. [c.28] Геологи связывают понятие метаморфизм с воздействием на осадочные породы высоких давлений и температур, в результате чего они превращаются в плиточные, глинистые сланцы, кровельные сланцы и кварцитовые песчаники. [c.28] Повышение температуры при погружении осадочных пород на глубину характеризуется так называемым геотермическим градиентом, в соответствии с которым при опускании на каждые 1000 м температура повышается на 30—50°С. Однако в настоящее время большой фактический материал свидетельствует о том, что геотермический градиент изменяется в более широких пределах — от 6 до 150°С/км. [c.29] Химический состав исходных растений, условия формирования торфяника и процессы литогенезг определили образование ряда углей от бурых до каменных и антрацитов. Свойства торфяника, превращающегося в ископаемое состояние, еще к моменту захоронения предопределяют свойства, присущие твердым горючим ископаемым, буроугольной или каменноугольной стадиям углеобразования, поэтому более правильным следует считать, что стадия химической зрелости угля, в которой уголь относится по целому ряду физических и химических свойств, зависит как от условий формирования торфяника, так и от протекания процессов диагенеза и катагенеза. Нельзя считать, что длин-иопламенный уголь непременно превратится в газовый, а затем в жирный (Ю.А.Жемчужников). Именно торфяник после погружения под воздействием геологических факторов преобразовался в пласты бурого угля определенной зрелости и химических свойств, но эти свойства уголь приобрел также и в результате воздействия давления и температуры, характерных для данной стадии образования осадочных пород. [c.29] Буроугольная стадия зрелости ТГИ. За торфом по степени химической зрелости следуют ТГИ, относящиеся к более высокой — буроугольной стадии зрелости. Гумиты представлены бурыми углями. Их наименование дано по свойственному для них обычно бурому цвету, хотя существуют и черного цвета гумиты буроугольной стадии превращения. Бурые угли охватывают большое количество разнообразных их типов, различающихся прежде всего макроскопически специфическими внешними признаками (землистые, плотные и лигниты). [c.29] Свежедобытые бурые угли могут содержать значительное количество воды, обычно от 7—10 до 35—65 % в зависимости от их типа и химической зрелости. К наименее зрелым в химическом отношении по многим показателям их свойств (влажности, элементному составу, содержанию гуминовых кислот) относятся землистые бурые угли, образовавшиеся из лесного торфа. Плотные бурые угли, образовашиеся из болотного торфа, являются верхним тмпом гумитов буроугольной стадии катагенеза. Плотные бурые угли по внешнему виду могут быть блестящими, матовыми и полосчатыми. [c.29] Лигниты внешне напоминают мало изменившиеся куски дерева (иногда с различными годичными кольцами) бурого или реже черного цвета с волокнистым изломом, а также белого цвета (сапперит). [c.30] Типичными представителями углей сапропелитовой природы буро-угольной стадии зрелости являются богхеды. Свое название они получили от местечка Богха (Шотландия), где впервые были обнаружены. В СССР также угли сапропелитовой природы встречаются среди бурых углей Подмосковного бассейна. Там их три типа богхеды, полубог-хеды и кеннель-богхеды. Поскольку все сапропелитовые угли образованы, главным образом, из фито- и зоопланктона, богатого жирами, их иногда именуют еще и жировыми углями. [c.30] По внешним признакам сапропелитовые угли отличаются матовым блеском, дают раковистый излом, поддаются шлифовке действительная плотность составляет обычно 1 г/см . 8 химическом отношении их отличает повышенное содержание водорода, а кислорода в них значительно меньше, чем в бурых углях гумусовой природы. Имеют они также небольшую влажность по сравнению с бурыми гумусовыми углями. [c.30] Интерес к изучению сапропелитов и липтобиолитов вызывается необходимостью иметь наиболее полную картину генезиса всего ряда и классов ТГИ. К тому же в последнее время показано, что эти виды ТГИ являются ценным сырьем для химической промышленности (В.В.Тутурина, П.Д.Цискаришвили). [c.30] Каменноугольная стадия зрелости ТГИ. Гумиты каменноугольной стадии химической зрелости представлены каменными углями. Этот класс гумитов представляет наибольший народнохозяйственный и научный интерес не только в силу их большой распространенности в природе, но и из-за многообразия их химических свойств и текстологических качеств, что предопределяет возможность использования их как сырья для разных отраслей химичёской и термохимичёской переработки. [c.30] В качестве признака, по которому каменные угли подразделяются на более узкие классы (группы) по степени катагенетических преобразований, кроме их отражательной способности, может быть принята химическая термостабильность, характеризуемая, например, выходом летучих продуктов, образ ющихся при тепловом воздействии на каменные угли без доступа воздуха. Именно этот показатель впервые был использован для более тонкой дифференциации каменных углей по свойствам. На основе его составлен так называемый катагенетичес-кий ряд, или ряд углефикации. Наиболее высокий выход летучих продуктов, образующихся при нагреве без доступа воздуха, у каменных углей верха среднего катагенеза. Эти угли названы длиннопламенными и газовыми. Наименьшее количество их образуется из тощих углей конечного катагенеза и верха метагенеза. Эти угли называется марками и обозначаются символами Д, Г и Т соответственно. Между ними располагаются угли жирные (марки Ж), коксовые (марки К) и отощенные спекающиеся (марки ОС). Каменные угли марок Г, К, Ж и ОС представляют собой очень ценное сырье для производства кокса, используемого в металлургии. Все физические и химические свойства углей в катагенетическом ряду закономерно изменяются, что показано в последующих разделах книги. [c.31] Вернуться к основной статье