Группы и типы углей среднего карбона Донбасса

Источник:Геология месторождений угля и горючих сланцев СССР.- М., 1963г.

     Поскольку угли среднего карбона Донбасса по петрографическим признакам очень однообразны и сложены, преимущественно клареновыми и дюрено-клареновыми разностями с резким преобладанием гелифицированного вещества (80—90%), в основу типизации в течение долгих лет были положены химико-технологические свойства углей.

    На основании большого фактического материала и экспериментальных данных, использованных при составлении геолого-химической карты Донбасса, В. В. Видавским (1941) были установлены существенные различия между изометаморфными углями среднего карбона. Эти различия он видел в первичном окислении некоторых углей, выражающемся в повышенном содержании кислорода, повышенной гигроскопической влажности, пониженной спекаемости и пониженном выходе летучих веществ по сравнению с большей частью углей, являющихся как бы менее окисленными. В дальнейшем В. В. Видавский заменил термин «окисленность» термином «восстановленность», считая, что последний более отражает условия превращения органического вещества, и, таким образом, угли фактически первичноокисленные стали называться«маловосстановленными». В последующих работах ДонУГИ выделенным типам придал буквенные обозначения: а — маловосстановленные, б — промежуточные (переходные), в — восстановленные, вв— весьма восстановленные (Лифшиц, 1953).

    Петрографические различия типов углей были обнаружены значительно позже (Боголюбова, Яблоков, 1951; Иносова, 1950г; Усачева, 1954). Разделение типов углей по петрографическим признакам проводится главным образом на основании различий в цвете и степени остудневания гелифицированных компонентов. Обнаружение в 1949 г. в нижнем карбоне смешанных дюреновых углей с повышенным содержанием спор и фюзенизированных компонентов заставило типизацию углей разработать более глубоко, с учетом особенностей углей сложного компонентного состава.
    Среди углей карбона выделяются гумиты, сапропелито-гумиты и в весьма ограниченном количестве липтобиолиты
    Класс гумитов в свою очередь подразделяется:

по вещественному составу;
цвету и степени разложения гелифинированных компонентов;
по микроструктурным признакам;
по принадлежности гелифицированных компонентов к тем или иным гистологическим группам тканей.

    В основу подразделения углей по вещественному составу на группы положено содержание преобладающего гелифицированного вещества — витринита.
    На основании решения совещания при Главной редакции монографии от 3. VII. 1959 г. выделяется пять групп: клареновая, Vt >80%; дюрено-клареновая, Vt 80—65%; кларено-дюреновая, Vt 65—40%; дюреновая, Vt 40—20%; ультрадюреновая, Vt <20%.
    В пределах каждой группы различаются две подгруппы — споровая (L больще F) и смешанная (L меньше F)—по соотношению кутинизированного и фюзенизированного вещества. При этом определяющим является содержание кутинизированного вещества как более активно влияющего на химико-технологические свойства углей
    По цвету и степени разложения гелифицированных компонентов в каждой подгруппе различаются три типа, соответствующие типам углей по степени «восстановленности». Ультрадюрены, в которых гелифицированное вещество играет ничтожную роль, на типы не подразделяются.
    Тип а — маловосстановленный — характеризуется бурым цветом гелифицированного вещества и сравнительно высокой степенью разложения растительных остатков тканевого происхождения.

    Тип б — переходный — характеризуется красно-бурым цветом гелифицированного вещества и средней степенью разложения растительных остатков тканевого происхождения.

    Тип в — восстановленный — характеризуется красным цветом гелифицированного вещества и низкой степенью разложения растительных остатков тканевого происхождения.

    Тип а от типа в при одной и той же степени метаморфизма отличается относительно пониженными показателями выхода летучих веществ, спекаемости и сернистости.

    В пределах каждого типа проведено деление по структурным признакам (крупноаттритовые, аттритовые, мелкоаттритовые) и, по возможности, по гистологической природе остатков тканей. Характерно, что крупноаттритовые угли, состоящие в значительной мере из гелифицированных стеблевых тканей, относятся обычно к типу а — маловосстановленным углям. Переходные аттритовые угли типа б имеют смешанный состав и сложены стеблевыми, листьевыми тканями и органами спороношения, а в восстановленных углях типа в значительную роль играют органы спороношения, присутствие которых часто придает углям мелкоаттритовый характер.

    По-видимому, выделенные в углях структурные признаки во многом предопределяются составом исходного растительного материала, так как при одних и тех же условиях разложения, из-за специфических особенностей строения, стеблевые ткани могут дать более крупный аттрит, чем листьевые и органы спороношения.

    Еще в 1941 г. П. П. Шкуренко было подмечено, что угли типа а являются большей частью широкополосчатыми, а типа в — тонкополосчатыми, либо штриховатыми.

    Данные химических анализов показывают, что имеется зависимость ряда химических показателей от вещественно-петрографического состава, с одной стороны, и степени разложения, а также гисто¬логической природы компонентов — с другой. На химико-технологиче¬ские свойства углей с повышенным содержанием гелифицированного вещества (клареновые и дюрено-клареновые) больше всего влияет тип восстановленности угля. В кларено-дюреновых и дюреновых углях как в споровых, так и в смешанных, влияние типа восстановленности несколько слабее. В дюренах сильно (особенно на выход летучих веществ) влияет соотношение кутинизированных и фюзенизированных компонентов: для споровых углей на стадии марки Г выход летучих в среднем составляет 47,3%, а для смешанных 41,3%.

    Среди сапропелево-гумусовых и сапропелевых углей выделены следующие типы (Ищенко, 1952б): кеннели, богхед-кеннели, кеннель-богхеды, богхеды и сапроколлиты. Наиболее распространены кеннели и богхед-кеннели. Приведенные петрографические типы углей распознаются только под микроскопом. Внешне угли матовые, черно-серые со слегка шелковистым блеском, однородные, иногда неясно-штриховатые, с раковистым или полураковистым изломом, очень крепкие и вязкие. Характеризуются они высоким выходом летучих веществ с большим диапазоном колебаний (45—80%) и высоким содержанием водорода (6—7%). Наиболее высокие показатели выхода летучих веществ характерны для сапроколлитов, а наиболее низкие – для кеннелей.

Распределение групп и типов углей в стратиграфическом разрезе и на площади

    По петрографическому составу и строению угли визейского яруса существенно отличаются от всех углей вышележащих свит карбона.

    Верхневизейские гумусовые угли большей частью очень крепкие и вязкие, с неровным изломом, чаще полуматовые или переходные от полублестящих к полуматовым, реже полублестящие. Матовые разности встречаются главным образом в виде тонких прослоев. По структуре преобладают штриховатые, либо тонкополосчатые разновидности, реже встречаются однородные.

    Микроскопические исследования показали, что в верхневизейских угольных пластах преобладают сложнополосчатые угли. Угли преимущественно смешанные кларено-дюреновые и дюрено-клареновые, для которых характерно повышенное содержание фюзенизированных (15—30%) и кутинизированных (10—30%) компонентов, гелифлцированное вещество составляет 45—70%.
    Намюрские, средне- и верхнекарбоновые угли главным образом блестящие и полублестящие, полосчатые, реже однородные и штриховатые. Полуматовые и особенно матовые разности встречаются как исключение в виде тонких прослоев среди полублестящих углей. Угли преимущественно клареновые, сравнительно однородные с резким преобладанием гелифицированного вещества (80—95%).

    Угли Донецкого бассейна всех отделов карбона представляют собой непрерывный ряд от клареновых к дюреновым включительно с явным преобладанием смешанных подгрупп углей над споровыми. Содержание ультрадюренов и липтобиолитов в углях карбона незначительно: они встречаются в виде тонких прослоев в угольных пластах визейского яруса.
    Почти все пласты визейского яруса отличаются изменчивостью петрографического состава и строения: один и тот же пласт на разных участках сложен углями, стоящими то ближе к матовым, то к блестящим. Вместе с тем в стратиграфическом разрезе отмечается некоторая закономерность в распределении типов углей в разных пластах по площади: контуры распределения типов углей в одном пласте в какой-то мере повторяются и в друтих. Это свидетельствует, по-видимому, об унаследованности общей обстановки угленакопления.

    Среднекарбоновые угли обладают весьма постоянным вещественно-петрографическим составом (однообразные клареновые или близкие к ним разности) как в стратиграфическом разрезе, так и по площади.

    В визейском ярусе преобладают переходные типы углей, близкие к маловосстановленным, и значительно реже встречаются крайние типы — маловосстановленные и особенно восстановленные.

    В намюрском ярусе нижнего карбона, среднем и верхнем карбоне на большей территории бассейна широко распространены восстановлен¬ные и переходные угли, и только в его юго-западной части в пределах Красноармейского, Донецко-Макеевского и Южно-Донбасского районов приобретают значение маловосстановленные.

    В пределах всей полосы распространения верхневизейских углей от с. Петриковки на западе до р. Кальмиус на востоке отмечаются некоторые закономерные изменения в петрографическом составе углей. На западе в пределах Петриковского и Ново-Московского района наблюдается наибольшая пестрота петрографического состава углей (Коломейцева, Шараева, 1958г). Здесь преобладают споровые, главным образом кларено-дюреновые угли; часто встречаются прослои ультрадюренов и липтобиолитов. Основная масса гумусовых углей чаще прозрачная— гелифицированная; макринита сравнительно мало. Во многих пластах отмечается повышенное содержание структурных фюзенизированных тканей типа семифюзинита. По степени восстановленности распространены переходные угли типа аб и б. Нередко отмечаются пропластки и пласты (мощность 1—2 м, Ново-Московский район) сапропелево-гумусовых углей, большей частью кеннелей, с прозрачной основной массой.

    В направлении на восток от г. Ново-Московска к Петропавловке значительно уменьшается количество споровых углей и увеличивается число углей смешанного петрографического состава (Савчук, 1955; Пазухина, Бердюкова, 1958г). Преобладают угли кларено-дюреновые и дюрено-клареновые; уменьшается количество липтобиолитовых углей и споровых ультрадюренов, чаще встречаются смешанные дюрены. Среди фюзенизированных компонентов несколько больше структурных тканей, чем бесструктурных и макринита. По степени восстановленности угли имеют переходный характер (аб, б). Сапропелево-гумусовых углей значительно меньше, чем в Ново-Московском районе.

    На территории Южного Донбасса (Иносова, 1959г), как и в Петропавловском районе, преобладают однообразные кларено-дюреновые и дюрено-клареновые угли, обычно смешанного петрографического состава. Большое значение приобретает макринит, который явно преобладает среди фюзенизированных компонентов. Весьма мало липтобиолитов, чаще встречаются смешанные дюрены. По степени восстановленности угли имеют переходный характер, но ближе к маловосстановленным. Сапропелево-гумусовые угли встречаются сравнительно редко и представлены своеобразными кеннелями, нередко с полупрозрачной (макринит) основной массой.

    В северо-восточном направлении, от борта кристаллического массива к открытому Донбассу, также наблюдается изменение петрографического состава визейских углей: заметно увеличивается общее содержание клареновых углей.

    Среди углей среднего карбона не отмечено существенных изменений в петрографическом составе. Следует только отметить, что на севере бассейна, на Старобельско-Миллеровской угленосной площади, угли некоторых пластов по сравнению с углями открытого Донбасса отличаются несколько повышенным содержанием фюзенизированных тканей и тонких прослоев смешанных дюреновых углей, нередки крупные смолоподобныё образования (Лаптева, 1956г; Барбашинова, 1960).

    Угли средних и высоких стадий метаморфизма изучены значительно слабее малометаморфизованных. Исследованиями, проведенными в тонких двусторонне полированных шлифах, сделанных по методике И. Э. Вальц (1952), установлено, что все петрографические черты, присущие углям как среднего, так и нижнего карбона, прослеживаются вплоть до стадии полуантрацитов.

    Среди антрацитов также описаны типы, близкие к типам, выделенным в углях более низких стадий метаморфизма (Егоров, 1959; Штеренберг, 1957 и др.): клареновые, дюрено-клареновые, кларено-дюреновые и даже дюреновые со стеблевыми и спорово-кутиновыми форменными элементами; преобладают клареновые и дюрено-клареновые угли.