ПРО ДЕЯКІ ЗАКОНОМІРНОСТІ ЗМІНИ ОПТИЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ ВІТРИНІТУ ВУГІЛЛЯ ЦЕНТРАЛЬНОГО РАЙОНУ ДОНЕЦЬКОГО БАСЕЙНУ

Гулуєва Е. Г., Ягнишева Т. В.
Донецкий национальный технический университет

Источник: Гулуева Э.Г., Ягнышева Т.В, Про деякі закономірності зміни оптичних властивостей вітриніту вугілля, тезисы доклада на четвертую межвузовскую конференцию "Проблемы современной парадигмы географического образования в Украине", Донецк, ДИСО, 2008 г

Показники якості вугілля є найважливішою характеристикою, яка визначає промислово-економічну цінність і конкурентоспроможність вугільних родовищ. Відбивна здатність вітриніту вугілля є основним показником ступеня метаморфізму, тобто одним з важливіших показників його якості.

Центральний вугленосний район знаходиться в межах Головної антіклиналі Донбасу, яка простягається субширотно, кути падіння крил круті: 48 - 56 градусів та 56 - 76 градусів у відкладаннях свит, що складають ядро складки. На півдні антикліналь різко переходить у пологу Кальміус - Торецькую улоговину, а на півночі - у Бахмутськую. В місцях перетину осі антикліналі з субмеридиональними флексурами розвинуті великі Булавинський, Брунвальдський і Горлівський насуви. Будова Головної антикліналі майже симетрична. Більш круто, у порівнянні з південним, залягає північне крило в західній частині району, і навпаки, у східній частині району крутіше – південне. Система розривних порушень, головним чином насувного типу, ускладнює будова як крил антикліналі, так і осьової частини. [1]
Центральний вугленосний район є одним з головних в Донбасі постачальників, вугілля, що коксується. Збільшення ступеню метаморфізму кам’яновугільної товщі з заходу на схід, та від верхніх стратиграфічних горизонтів до нижніх обумовило зміну марочного складу вугілля від газового до тощого.
Особливістю метаморфізму в Центральному вугленосному районі є зростання метаморфізму у пластах вугілля зі збільшенням глибини їх сучасного залягання. Це не узгоджується із закономірністю регіонального метаморфізму, яка була встановлена Хільтом та має назву правила Хільта, тобто метаморфізм вугілля збільшується не в стратиграфічному розрізі від верхніх шарів до нижніх, а в одному пласті по напрямку його падіння. Це детально досліджено на вугледобувних підприємствах, які працюють на північному та південному крилах Головної антіклиналі, у тому числі шахтах ДП «Артемвугілля» міста Горлівки. Вперше збільшення ступені метаморфізму вугілля на Головній антикліналі в залежності від сучасної глибини їх залягання було відмічено Є.О. Погребицьким [5]. Такі відхилення від правила Хільта фіксуються також у Кузбасі, Карагандинському, Рурському та інших басейнах.
Слід підкреслити особливу важливість вивчення та прогнозування змін якісних характеристик для підприємств, які працюють на обох крилах Головної антикліналі.
Зазначенні підприємства орієнтовані на видобуток вугілля, що коксується, проте з глибиною марки вугілля суттєво змінюються: до ОС на південному крилі (шахти ім. В.І. Леніна, Комсомолець) та до Т на північному (шахти ім. Румянцева та ім. Калініна). [4]
Існує дві основні теорії стосовно зростання метаморфізму з глибиною. Автори теорії доінверсійного складкоформування (І.І. Аммосов, І.В. Єрьомін, С.Г. Неручев та ін.) пояснюють це тим, що при максимальному зануренні вугленосних товщ вже були закладені основні складки, тобто формування Головної антіклиналі почалося в до інверсійний період, коли загальний фон тектонічних рухів ще сприяв осадконакопиченню. По суті в цій теорії збільшення метаморфізму вугілля не розглянуте це явище, як окреме, а дається пояснення його, як результату проявлення зональності за правилом Хільта, але в умовах складчастості, яка вже сформувалась. За цими уявленнями на момент максимального занурення вугілля набуває максимального ступеня метаморфізму, внаслідок чого шарі вугілля більш глибоко опущені в синкліналях виявились метаморфізовані сильніше за шари вугілля в антикліналях. [3]
Друга теорія має назву гіпотези перманентного метаморфізму (автор М.Л. Левенштейн), він вважав, що процеси метаморфізму притаманні як доінверсійному періоду занурення, так і постінверсійному етапу розвитку. За його думкою після підняття в сформованих складках вугленосної формації триває метаморфізм за більш низьких температур. Ці уявлення автор аргументував посиланням на закони фізичної хімії та кінематику реакцій, яка вказує на можливість продовження метаморфізму в постінверсійний період.[2]
Для прогнозування якості вугілля на глибоких горизонтах та уточнення причин, що викликали збільшення ступенів метаморфізму з сучасною глибиною можна використати данні мікроскопічного дослідження мацералів вугілля, зокрема вітриніта. На даний момент виявлений зв'язок оптичних властивостей вітриніта з факторами та ступенем метаморфізму вугілля. Відбивна здатність, анізотропія, показники переломлення вітриніта регіонально метаморфізованого вугілля збільшуються з наростанням ступеню метаморфізму. Для більшості вугілля оптична вісь узгоджується з нашаруванням, це відображається прямим згасанням у шліфах, проте у вугіллі, яке залягає в тектонічних структурах, що почали формуватися в доінверсійний період фіксується косе згасання вітриніта. [6]
Дослідження проведені кандидатом геолого-мінералогічних наук Ягнишевою Т.В. дозволяють виділити закономірності зв’язку оптичних властивостей вітриніта з часом формування тектонічних структур. Для цього були зіставлені данні по орієнтуванню осі оптичної індикатриси вітриніта вугільних шарів з різних тектонічних структур, в деяких з них проявлене зростання ступеня метаморфізму зі збільшенням глибини. Такого роду зіставлення дало можливість порівнювати орієнтування осі Np вітриніта вугілля у тектонічних структурах, що відрізняються часом закладення й морфологією. Дані отримані по шарам вугілля, які залягають пологу свідчать про не значне відхилення оптичної осі Np індикатриси від нормального до нашарування (не більше 8, в середньому 2 градуси). Значно більше відхилення від нормального до нашарування фіксується по вугільнім шарам, які мають круте залягання. Кут відхилу осі Np оптичної індикатриси змінюється від 5 до 25 градусів (в середньому 13-14). В цих зразках вісь Np вітриніта азімутально розташована симетрично відносно осі Головної антикліналі, займаючи положення від поперечного до діагонального. Також відмічено, що кут нахилу й орієнтування осі Np оптичної індикатриси вітриніту не залежить від сучасної глибини залягання та кута падіння шарів, а також від положення шару в стратиграфічному розрізі. [6]
Виходячи з цього треба відмітити особливості визначення відбивної здатності вітриніта для вугілля Центрального району. При визначенні відбивної здатності вітриніта велике значення має, чи був аншліф орієнтованим при його відборі. Вагомість цього чинника підтверджується порівнянням відбивної здатності в аншліфах, які було відібрано вздовж та в хрест простягання.
Помітні розбіжності викликані відхиленням орієнтування проби від орієнтування осі оптичної індикатриси вітриніту вугілля. Через це в деяких зразках може бути невірно визначена марка вугілля. Тому для більш точного визначення якості вугілля можна рекомендувати проводити відбір аншліфів орієнтованих по падінню пласта. Це дозволить надійніше прогнозувати зміни якісних показників вугілля на глибоких горизонтах шахт.

Литература

  1. Геология месторождений угля и горючих сланцев СССР.- М., 1963г.
  2. Левенштейн М.Л. Закономерности метаморфизма углей Донецкого бассейна // Советская геология, 1962. - №2. - С. 61-79.
  3. Метаморфизм углей и эпигенез вмещающих пород .М., «Недра», 1975, с. 11-13
  4. Отчет о доразведке полей ш/у «Комсомолец» и ш/у им. В.И. Ленина. Состояние на 01.01.1987 г. – Горловская ГРЭ – 1987 г.
  5. Погребицкий Е. О. Геологическая история Донекого бассейна как один из факторов метаморфизма его углей.- Труды XVII сессии Mеждунар. геолог. конфер., 1939, т.1, с. 445-461.
  6. Ягнышева Т.В.Ориентировка оси Np оптической индикатрисы витринита углей.- Наукові праці Донецького національного технічного університету. Серія: „Гірничо-геологічна”. Випуск 111. Том 1.Донецьк, ДонНТУ, 2006. — 246 с.