Каменный уголь: образование залежей. Значение каменного угля в промышленности. Какие растения образовали залежи каменного угля

образование в недрах Земли. Источники и процесс образования каменного угля :: SYL.ru

В данной статье представлена информация об одной интересной осадочной породе, являющейся источником большого экономического значения. Эта удивительная по истории своего возникновения порода называется "каменный уголь". Образование его довольно любопытно. Следует отметить, что, несмотря на то, что порода эта составляет менее одного процента всех существующих на земле осадочных пород, она имеет большое значение во многих сферах жизни людей.

Общая информация

Каким образом формировался каменный уголь? Образование его включает в себя многие процессы, происходящие в природе.

Появился каменный уголь на Земле примерно 350 млн лет назад. Если объяснить по-простому, произошло это следующим образом. Стволы деревьев, падая в воду с прочей растительностью, постепенно образовывали огромные слои органической неразложившейся массы. Ограниченный доступ кислорода не давал разложиться и сгнить этому месиву, которое постепенно под своим весом погружалось все глубже. В течение длительного времени и в связи со смещением пластов земной коры эти слои ушли на значительную глубину, где под воздействием повышенных температур и большого давления произошло преобразование данной массы в уголь.

Ниже более подробно рассмотрим, как появился каменный уголь, образование которого очень интересно и любопытно.

Виды угля

На современных угольных месторождениях мира добывают разные виды каменного угля:

1. Антрациты. Это самые твердые сорта, добываемые с больших глубин и имеющие самую большую температуру сгорания.

2. Каменный уголь. Многие его сорта добываются открытым способом и в шахтах. Данный вид самый распространенный в сферах деятельности человека.

3. Бурый уголь. Это самый молодой вид, образовавшийся из остатков торфа и обладающий самой низкой температурой сгорания.

Все перечисленные формы каменного угля залегают пластами, а места их скопления называют угольными бассейнами.

Теории происхождения угля

Что такое каменный уголь? Проще говоря, данная осадочная порода представляет собой накопленные, со временем уплотненные и переработанные растения.

Существуют две теории, более популярной из которых является та, которой придерживаются многие геологи. Она заключается в следующем: растения, из которых состоит каменный уголь, скапливались в больших торфяных или пресноводных болотах в течение многих тысяч лет. Данная теория предполагает рост растительности в месте обнаружения пород и имеет название "автохтонная".

Другая теория основывается на том, что угольные пласты накопились из перенесенных из других мест растений, которые и отложились на новом участке в условиях затопления. Иными словами, уголь произошел из перенесенного растительного мусора. Вторая теория называется аллохтонной.

В обоих случаях источник образования каменного угля – растения.

Почему этот камень горит?

Основной химический элемент в угле, обладающий полезными свойствами, – углерод.

В зависимости от условий образования, процессов и возраста пластов каждое месторождение каменного угля содержит свой определенный процент углерода. Данный показатель и определяет качество природного топлива, поскольку уровень теплоотдачи связан напрямую с количеством окисляемого в процессе горения углерода. Чем выше теплота сгорания данной породы, тем она наиболее пригодна в качестве источника тепла и энергии.

Что такое каменный уголь для людей всего мира? В первую очередь это самое лучшее топливо, пригодное для разных сфер жизнедеятельности.

Об окаменелостях в угле

Виды растений ископаемых, обнаруживаемых в угле, не подтверждают автохтонную теорию происхождения. Почему? Например, деревья плауны и папоротники гигантские, характерные для угольных отложений Пенсильвании, могли произрастать в болотистых условиях, в то время как другие ископаемые растения того же бассейна (хвойное дерево или гигантский хвощ и пр.) предпочитали более просушенные почвы, а не болотистые места. Выходит, что они были перенесены каким-то образом в эти места.

Как появился каменный уголь? Образование в природе его удивительно. В угле часто встречаются и морские ископаемые: моллюски, рыбы и брахиоподы (или плеченогие). В пластах угля также встречаются угольные шарики (округлые скомканные массы прекрасно сохранившихся ископаемых растений и животных, в том числе и морских). Например, маленький морской червь кольчатый обычно обнаруживается прикрепленным к растениям в углях Северной Америки и Европы. Относятся они к каменноугольному периоду.

Залегание в угольных осадочных породах морских животных вперемежку с неморскими растениями говорит о том, что смешались они в процессе перемещения. Удивительные и длительные процессы происходили в природе, прежде чем окончательно сформировался каменный уголь. Образование его именно таким образом подтверждает аллохтонную теорию.

Удивительные находки

Наиболее интересные находки в слоях угля – это стволы деревьев, вертикально залегающих. Они часто пересекают огромные толщи пород перпендикулярно к напластованию угля. Деревья в таком вертикальном положении нередко встречаются в пластах, связанных с угольными отложениями, а чуть реже – в самом угле. Многие придерживаются мнения о перемещении и стволов деревьев.

Удивительным является то, что осадочные породы должны были настолько быстро накапливаться, чтобы покрыть эти деревья до того, как они испортились (сгнили) и упали.

Вот такая довольно интересная история формирования породы под названием каменный уголь. Образование в недрах земли подобных слоев является поводом для дальнейших исследований в поисках ответов на многочисленные вопросы.

Откуда глыбы в угле?

Впечатляющей внешней особенностью угля является содержание в нем огромных глыб. Эти крупные глыбы на протяжении уже более ста лет обнаруживаются в угольных пластах многих месторождений. Средний вес 40 глыб, собранных в месторождении угля Западной Вирджинии, составлял около 12 фунтов, а крупнейший – 161 фунт. Причем многие из них представляли собой метаморфическую или вулканическую породу.

Исследователь Прайс предположил, что они могли перенестись в месторождение каменного угля в Вирджинии издалека, вплетаясь в корни деревьев. И данное заключение тоже поддерживает аллохтонную модель образования угля.

Заключение

Множество исследований доказывают истинность именно аллохтонной теории формирования каменного угля: наличие останков наземных и морских животных и растений подразумевает их перемещение.

Также исследования доказали, что метаморфизм данной породы не требует длительного времени (миллионы лет) воздействия давления и тепла – он может образоваться и в результате быстрого нагревания. А вертикально расположенные в угольных осадках деревья подтверждают довольно быстрое накопление остатков растительности.

www.syl.ru

образование залежей. Значение каменного угля в промышленности

Михайло Ломоносов, знаменитый русский ученый 18 века, еще в те давние времена дал определение того, как возникало это полезное ископаемое в природе. А именно: из остатков растений, подобно торфу, произошел и каменный уголь. Образование его, по мнению Ломоносова, было обусловлено несколькими факторами. Во-первых, остатки растительности разлагались без участия «вольного воздуха» (то есть без свободного доступа кислорода). Во-вторых, присутствовал достаточно высокий температурный режим. А в-третьих, сыграла свою роль «тягость кровли», то есть повышенное давление горной породы. Происходило это в незапамятные времена, когда человечества еще не существовало на планете Земля.

Дела давно минувших дней

В любом случае история образования каменного угля – дело таких далеких дней, что и современные ученые могут строить только догадки и предположения, объясняя процесс. Но сегодня это изучено довольно точно. И механизмы того, как появляется каменный уголь (образование его из предварительного сырья), известны науке.

Из торфа

Отходы высших растений постепенно превращаются в торфяные массы, которые скапливаются на болотистых местностях и зарастают другими растениями, постепенно уходя в глубину. Находясь на глубине, торфяники постоянно меняют свой химический состав (более сложные соединения превращаются в более простые, распадаются). Часть из них бывает растворена в воде и вымывается, а часть переходит в газообразное состояние. Так возникает метан и углекислота на болотах, дающие характерный запах воздуха в этих безлюдных местах. Немаловажную функцию в этом процессе выполняют грибки и бактерии, которые способствуют дальнейшему разложению ткани погибших растений.

Углероды

Со временем в процессе происходящих видоизменений в торфяниках накапливаются наиболее устойчивые углеводородистые соединения. А так как все это насыщение торфяных масс углеводородом осуществляется практически без доступа к ним кислорода, углерод не превращается в газ и не улетучивается. Происходит изоляция от доступа воздуха и одновременное насыщение при усилении воздействия давления: из торфа возникает каменный уголь. Образование его длится сотни тысячелетий, этот процесс не такой быстрый! По мнению ученых, большая часть нынешних запасов и угольных пластов возникла в палеозое, то есть более 300 миллионов лет тому назад.

Это интересно: какие бывают виды угля?

• Самый рыхлый и молодой из всех видов – лигнит (что значит «древесный»). В нем еще видны остатки растительных масс, древесины. В принципе, лигнит – это древесный торф.
• Бурый вид угля образуется в пластах при более сильных разложениях остатков растительных масс. Залегает он, как правило, на глубине до одного километра. В нем еще многовато жидкости (более 40 %). Он довольно хорошо горит, но дает небольшое количество тепла.
• На глубине до трех километров во многих частях мира находится каменный уголь. Образование его из бурого вида ископаемого происходит только при определенных условиях: когда пласты спускаются на более глубокие горизонты и идет процесс горообразования. Там, под высоким давлением и без доступа кислорода, завершается процесс перехода из одной фракции в другую. Такой уголь имеет в своем составе более 75 % углерода, горит лучше и тепла дает больше.
• Антрацит – горный уголь более древних пород. Он залегает на глубине до пяти километров. В нем еще больше углерода и еще меньше влаги (практически совсем нет). Он плоховато воспламеняется, но теплоотдача самая высокая из всех видов. В антраците остатки растений, из которых он произошел, практически нельзя обнаружить. Такой уголь считается наиболее перспективным в добыче для промышленности.

Но это еще не все!

Природа распорядилась так, что антрацит, сам по себе наиболее плотный уголь с высочайшим содержанием углерода (95 и выше процентов), не является конечной стадией превращений, происходящих с остатками растений в окружающей среде. Шунгит – вещество, которое образуется из угля при еще более жестких условиях. Графит возникает при высоких температурах из этого же материала. А если добавить еще и супервысокое давление, то образовывается алмаз, наиболее прочное вещество, которое имеет и промышленную, и художественную ценность для всего человечества.

Но следует помнить: как ни странно, все эти, на первый взгляд, различные вещества – от растений до алмазов – состоят из вещества углерода, только с различной структурой на молекулярном уровне!

Образование и значение каменного угля

Нельзя переоценить значение каменного угля для развития промышленности и в целом для всей человеческой культуры на Земле. А область его применения очень широка. Не говоря о том, что уголь – это превосходное топливо, применяемое для обогрева жилищ, топки печей в промышленности, выработки электроэнергии, из каменного угля еще и добывают очень много веществ, необходимых людям. Сера и ванадий, цинк и свинец, германий – все это дает человечеству это полезное ископаемое.

Уголь используется для плавки металла, стали, чугуна. Продукты сжигания угля – в производстве некоторых строительных материалов. При спецобработке ископаемого из него получают бензол, что используется в производстве лаков и растворителей, такого строительного материала, как линолеум. Из сжиженного особыми технологиями угля выходит жидкое топливо для механизмов. Уголь является исходным сырьем для производства графита и технических алмазов, а всего на основе этого природного материала изготовляют более четырехсот продуктов для промышленности и сферы обслуживания.

Природоведение в школе: образование каменного угля

Для детей при прохождении соответствующей темы в средних классах рекомендуется в доступной форме рассказать об образовании угля в природе. Следует сообщить о том, как долго длится этот процесс. Описывая образование каменного угля кратко, нужно сделать акцент на значении его для развития промышленности и прогресса в современных и исторических условиях, составить план сообщения, которое будут делать ученики самостоятельно.

fb.ru

Каменный уголь - это... Что такое Каменный уголь?

Содержание

1. Химические свойства каменного угля

2. Классификация каменного угля

3. Образование каменного угля

4.Запасы каменного угля

Каменный уголь — это осадочная порода, представляющая собой товар глубокого разложения остатков растений (древовидных папоротников, хвощей и плаунов, а также первых голосеменных растений).

Химические свойства каменного угля

По химическому составу каменный уголь представляет собой смесь высокомолекулярных ароматических соединений с высокой массовой долей углерода, а также воды и летучих веществ с небольшими количествами минеральных примесей. Таковые примеси при сжигании угля образуют золу. Ископаемые угли отличаются друг от друга соотношением слагающих их компонентов, что определяет их теплоту сгорания. Ряд органических соединений, входящих в состав каменного угля, обладает канцерогенными свойствами.

Большинство залежей каменного угля было образовано в палеозое, преимущественно в каменноугольном периоде, примерно 300—350 миллионов лет тому назад. По химическому составу каменный уголь представляет смесь высокомолекулярных полициклических ароматических соединений с высокой массовой долей углерода, а также воды и летучих веществ с небольшими количествами минеральных примесей, при сжигании угля образующих золу. Ископаемые угли отличаются друг от друга соотношением слагающих их компонентов, что определяет их теплоту сгорания. Ряд органических соединений, входящих в состав каменного угля, обладает канцерогенными свойствами. Содержание углерода в каменном угле, в зависимости от его сорта, составляет от 75 % до 95 %.

Каменный уголь, твёрдое горючее полезное ископаемое растительного происхождения; разновидность углей ископаемых с более высоким содержанием углерода и большей плотностью, чем у бурого угля. Представляет собой плотную породу чёрного, иногда серо-чёрного цвета с блестящей, полуматовой или матовой поверхностью. Содержит 75—97% и более углерода; 1,5—5,7% водорода; 1,5—15% кислорода; 0,5—4% серы; до 1,5% азота; 45—2% летучих веществ; количество влаги колеблется от 4 до 14%; золы — обычно от 2—4% до 45%. Высшая теплота сгорания, рассчитанная на влажную беззольную массу каменный уголь, не менее 23,8 Мдж/кг (5700 ккал/кг).

Уголь – это остатки растений, погибших многие миллионы лет назад, гниение которых было прервано в результате прекращения доступа воздуха. Поэтому они не смогли отдать в атмосферу отобранный у нее углерод. Доступ воздуха прекращался особенно резко там, где болота и заболоченные леса опускались в результате тектонических подвижек и изменения климатических условий и покрывались сверху другими веществами. При этом растительные останки превращались под воздействием бактерий и грибов ( углефицировались) в торф и дальше в бурый уголь, каменный уголь, антрацит и графит.

По составу основного компонента – органического вещества угли подразделяются на три генетические группы: гумолиты, сапропелиты, сапрогумолиты. Преобладают гумолиты, исходным материалом которых явились остатки высших наземных растений. Отложение их произошло преимущественно в болотах, занимавших низменное побережье морей, заливов, лагун, пресноводных бассейнов. Накапливающийся растительный материал в результате биохимического разложения перерабатывался в торф, при этом значительное влияние оказывали обводнённость и химический состав водной среды. Содержание углерода в каменном угле колеблется от 75 до 90 процентов. Точный состав обуславливается месторасположением и условиями преобразования угля. Минеральные примеси находятся либо в тонкодисперсном состоянии в органической массе, либо в виде тончайших прослоек и линз, а также кристаллов и конреций. Источником минеральных примесей в ископаемых углях могут быть неорганические части растений – углеобразователей, минеральные новообразования, выпадающие из растворов вод, циркулирующих в торфяниках и т.д.

В результате длительного воздействия повышенных температур и давления бурые угли преобразуются в каменные угли, а последние – в антрациты. Необратимый процесс постепенного изменения химического состава, физических и технологических свойств органического вещества на стадии превращения от бурых углей до антрацитов носит название метаморфизма углей.

Структурно-молекулярная перестройка органического вещества при метаморфизме сопровождается последовательным повышением в угле относительного содержания углерода, снижением содержания кислорода, выхода летучих веществ; изменяются содержание водорода, теплота сгорания, твердость, плотность, хрупкость, оптичность, электричность и др. физические свойства. Каменные угли на средних стадиях метаморфизма приобретают спекающие свойства – способность гелифицированных и липоидных компонентов органического вещества переходить при нагревании в определенных условиях в пластическое состояние и образовывать пористый монолит – кокс. В зонах аэрации и активного действия подземных вод вблизи поверхности Земли угли подвергаются окислению.

По своему воздействию на химический состав и физические свойства окисление имеет обратную направленность по сравнению с метаморфизмом:

уголь утрачивает прочностные свойства и спекаемость;

в нем возрастает относительное содержание кислорода, снижается количество углерода, увеличивается влажность и зольность, резко снижается теплота сгорания.

Глубина окисления ископаемых углей в зависимости от современного и древнего рельефа, положения зеркала грунтовых вод, характера климатических условий, вещественного состава и метаморфизма колеблется от 0 до 100 метров по вертикали.

Удельный вес каменного угля 1,2 – 1,5 г/см3,теплота сгорания 35000 кДж/кг. Каменный уголь считается пригодным для технологического использования если после сгорания зола составляет 30% или менее. Примитивная добыча ископаемых углей известна с древнейших времён (Китай, Греция). Существенную роль в качестве топлива уголь стал играть в Британии в 17 веке. Становление угольной промышленности связано с использованием углей, как кокса при выплавке чугуна. Начиная с 19 века крупный приобретатель угля – транспорт. Основные направления промышленного использования угля: производство электроэнергии, металлургического кокса, сжигание в энергетических целях, получение при химической переработке разнообразных (до 300 наименований) продуктов. Возрастает потребление углей для получения высокоуглеродистых углеграфитовых конструкционных материалов, горного воска, пластических масс, синтетического, жидкого и газообразного высококалорийного топлива, ароматических продуктов путём гидрогенизации, высоко азотистых кислот для удобрений. Получаемый из каменного угля кокс, необходим в больших количествах металлургической промышленности.

Получение кокса осуществляется на коксохимических заводах. Каменный уголь подвергается сухой перегонке (коксованию) путём нагревания в специальных коксовых печах без доступа воздуха до температуры С. При этом получается кокс – твердое пористое вещество. Кроме кокса при сухой перегонке каменного угля образуются также летучие продукты, при охлаждении которых до 25-75 С образуется каменноугольная смола, аммиачная вода и газообразные продукты. Каменноугольная смола подвергается фракционной перегонке, в результате чего получают несколько фракций:

легкое масло (температура кипения до 170 С) в нем содержится ароматические углеводороды (бензол, толуол, кислоты и др. вещества;

среднее масло (температура кипения 170-230 С). Это фенолы, нафталин;

тяжелое масло ( температура кипения 230-270 С). Это нафталин и его гомологи

антраценовое масло – антрацен, фенатрен и др.

В состав газообразных продуктов (коксового газа) входят бензол, толуол, ксиолы, фенол, аммиак и другие вещества. Из коксового газа после очистки от аммиака, сероводорода и цианистых соединений извлекают сырой бензол, из которого выделяют отдельные углеводороды и ряд других ценных веществ.

Аморфный углерод в виде каменного угля, а также многие соединения углероды играют важнейшую роль в современной жизни как источники получения различных видов энергии. При сгорании угля выделяется тепло, которое используется для отопления, изготовления пищи и для многих производственных процессов. Большая же часть получаемого тепла превращается в другие виды энергии и затрачивается на совершение механической работы.

Каменный уголь – твердое горючее, полезное ископаемое растительного происхождения. Он представляет собой плотную породу черного, иногда темно-серого цвета с блестящей матовой поверхностью. Содержит 75-97% углерода, 1,5-5,7% водорода, 1,5-15% кислорода, 0,5-4% серы, до 1,5% азота, 2-45% летучих веществ, количество влаги колеблется от 4 до 14%. Высшая теплота сгорания, рассчитанная на влажную беззольную массу каменного угля не менее 238МДж/кг.

Каменный уголь образуется из продуктов разложения органических веществ высших растений, претерпевших изменения в условиях давления различных пород земной коры и под воздействием температуры. С возрастанием степени метаморфизма в горючей массе каменный уголь увеличивает содержание углерода и одновременно уменьшает количество кислорода, водорода, летучих веществ. Изменяется также теплота сгорания угля.

Характерные физические свойства каменного угля:

содержание углерода (С,%) - 75-97;

плотность (г/см3) – 1,28-1,53;

механическая прочность (кг/см2) – 40-300;

удельная теплоемкость С (Ккал/г град) – 026-032;

коэффициент преломления света – 1,82-2,04.

Наиболее крупные по объему добычи месторождения каменного угля в мире это Тунгусский, Кузнецкий, Печорский бассейны – в Российской Федерации; Карагандинский – в Казахстане; Аппалачский и Пенсильванский бассейны – в США; Рурский – в Республики Германии; Большой Хуанхэ – в Китае; Южно-Уельский – в Англии; Валансьен – во Франции и др.

Применение каменного угля многообразно. Он используется как бытовое, энергетическое топливо, сырье для металлургической и химической промышленности, а также для извлечения из него редких и рассеянных элементов. Угольная, коксохимическая промышленность, отрасли тяжелой промышленности осуществляют переработку каменного угля методом коксования. Коксование- промышленный метод переработки угля путем нагревания до 950-1050 С без доступа воздуха. Основынми коксохимическими продуктами являются: коксовый газ, продукты переработки сырого бензола, каменноугольной смолы, аммиака.

Из коксового газа углеводороды извлекают промывкой в скрубберах жидкими поглотительными маслами. После отгонки от масла, разгонки из фракции, очистки и повторной ректификации получают чистые товарные продукты, как-то: бензол, толуол, ксилолы и др. Из непредельных соединений, содержащихся в сыром бензоле, получают кумароновые смолы, использующиеся для производства лаков, красок, линолеума и в резиновой промышленности. Перспективным сырьем является также циклопентадиен, который также получают из каменного угля. Каменный уголь – сырье для получения нафталина и других индивидуальных ароматических углеводородов. Важнейшими продуктами переработки являются пиридиновые основания и фенолы.

Путем переработки в общей сложности можно получить более 400 различных продуктов, стоимость которых, по сравнению,со стоимостью самого угля, возрастает в 20-25 раз, а побочные продукты, получаемые на коксохимических заводах, превосходят стоимость самого кокса.

Очень перспективным является сжигание (гидрогенизация) угля с образованием жидкого топлива. Для производства 1т черного золота расходуется 2-3т каменного угля. Из каменных углей получают искусственный графит. Используются они в качестве неорганического сырья. При переработке каменного угля из него в промышленных масштабах извлекают ванадий, германий, серу, галлий, молибден, цинк, свинец. Зола от сжигания углей, отходы добычи и переработки используются в производстве стройматериалов, керамики, огнеупорного сырья, глинозема, абразивов. С целью оптимального использования угля производится его обогащение (удаление минеральных примесей).

Каменный уголь содержит до 97% углерода, можно сказать, лежит в основе всех углеводородов, т.е. в их основе лежат атомы углерода. Часто приходится встречаться с аморфным углеродом в виде угля. По строению аморфный углерод – это тот же графит, но в состоянии тончайшего измельчения. Практическое применение аморфных форм углерода разнообразно. Кокс и уголь – как восстановитель в металлургии при выплавке железа.

Классификация каменного угля

Каменный уголь образуются из продуктов разложения органических остатков высших растений, претерпевших изменения (метаморфизм) в условиях давления окружающих пород земной коры и сравнительно высокой температуры. С возрастанием степени метаморфизма в горючей массе каменный уголь последовательно увеличивается содержание углерода и одновременно уменьшается количество кислорода, водорода, летучих веществ; изменяются также теплота сгорания, способность спекаться а др. свойства. На изменении этих качеств, определяемых по результатам термического разложения угля (выход летучих веществ, характеристика нелетучего остатка), строится принятая в СССР промышленная классификация

Каменный уголь по маркам:

длиннопламенные (Д),

газовые (Г),

газовые жирные (ГЖ),

жирные (Ж),

коксовые жирные (КЖ),

коксовые (К),

отощенные спекающиеся (ОС),

тощие (Т),

слабоспекающиеся (СС),

полуантрациты (ПА)

антрациты (А).

Иногда антрациты выделяются в отдельную группу. Для коксования используются в основном каменный уголь марок Г, Ж, К и ОС, частично Д и Т. По мере перехода каменный уголь от марки Д к маркам Т—А происходит уменьшение влаги в рабочем топливе от 14% у каменный уголь марки Д до 4,5—5,0% у марок Т—А; уменьшение содержания (в горючей массе) кислорода от 15% до 1,5%; водорода — от 5,7% до 1,5%; содержание серы, азота и золы не зависит от принадлежности к той или иной марке. Теплота сгорания горючей массы каменный уголь последовательно возрастает от 32,4 Мдж/кг (7750 ккал/кг) у марки Д до 36,2—36,6 Мдж/кг (8650—8750 ккал/кг) у марки К и снижается до 35,4—33,5 Мдж/кг (8450—8000 ккал/кг) у марок ПА и А.

По размеру получаемых при добыче кусков каменный уголь классифицируется на:

плитный (П) — более 100 мм,

крупный (К) — 50—100 мм,

орех (О) — 26—50 мм,

мелкий (М) — 13—25 мм,

семечко (С) — 6—13 мм,

штыб (Ш) — менее 6 мм,

рядовой (Р) — не ограниченный размерами.

Принадлежность к марке и крупность кусков каменный уголь обозначаются буквенными сочетаниями — ДК и пр.

Примерно на таких же принципах, как в СССР, построены классификации каменный уголь в ряде стран Западной Европы. В США наиболее распространена классификация каменный уголь, основанная на выходе летучих веществ и теплоте сгорания, по которой они делятся на суббитуминозные с большим выходом летучих веществ (отвечает сов. маркам Д и Г), битуминозные со средним выходом летучих веществ (соответствует маркам ПЖ и К), битуминозные с малым выходом летучих веществ (ОС и Т) и антрацитовые угли, разделяемые на семиантрациты (частично Т и А), собственно антрациты и метаантрациты (А). Кроме того, существует международная классификация каменный уголь, основанная на содержании летучих веществ, спекаемости, коксуемости и отображающая технологических свойства углей.

Образование каменного угля

Образование каменного угля характерно для всех геологических систем начиная от силура и девона, очень широко каменный уголь распространены в отложениях каменноугольной, пермской и юрской систем. Залегают каменный уголь в виде пластов различной мощности (от долей м и до нескольких десятков и более м). Глубина залегания углей различна — от выхода на поверхность до 2000—2500 м и глубже. При современном уровне горной техники добыча rаменного угля может производиться открытым способом до глубины 350 м.

Для образования угля необходимо обильное накопление растительной массы. В древних торфяных болотах, начиная с девонского периода, накапливалось органическое вещество, из которого без доступа кислорода формировались ископаемые угли. Большинство промышленных месторождений ископаемого угля относится к этому периоду, хотя существуют и более молодые месторождения. Возраст самых древних углей оценивается примерно в 350 миллионов лет.

Уголь образуется в условиях, когда гниющий растительный материал накапливается быстрее, чем происходит его бактериальное разложение. Идеальная обстановка для этого создается в болотах, где стоячая вода, обеденная кислородом, препятствует жизнедеятельности бактерий и тем самым предохраняет растительную массу от полного разрушения. На определенной стадии процесса выделяемые в ходе его кислоты предотвращают дальнейшую деятельность бактерий. Так возникает торф — исходный товар для образования угля. Если затем происходит его захоронение под другими наносами, то торф испытывает сжатие и, теряя воду и газы, преобразуется в уголь.

Под давлением толщи осадков мощностью в 1 километр из 20-метрового слоя торфа получается пласт бурого угля толщиной 4 метра. Если глубина погребения растительного материала достигает 3 километров, то такой же слой торфа превратится в пласт каменного угля толщиной 2 метра. На большей глубине, порядка 6 километров, и при более высокой температуре 20-метровый слой торфа становится пластом антрацита толщиной в 1,5 метра.

Способ добычи угля зависит от глубины его залегания. Разработка ведется открытым способом, если глубина залегания угольного пласта не превышает 100 метров. Нередки и такие случаи, когда при все большем углублении угольного карьера далее выгодно вести разработку угольного месторождения подземным способом. Для извлечения угля с больших глубин используются шахты. Самые глубокие шахты на территории России добывают уголь с уровня чуть более 1200 метров.

В угленосных отложениях наряду с углем содержатся многие виды георесурсов, обладающих потребительской значимостью. К ним относятся вмещающие породы как сырье для стройиндустрии, подземные воды, метан угольных пластов, редкие и рассеянные элементы, в том числе ценные металлы и их соединения. Например, некоторые угли обогащены германием.

Запасы каменного угля

Общегеологические запасы каменного угля, в СССР около 4700 млрд. т (по подсчётам 1968), в том числе по маркам (в млрд. т): Д — 1719; Д—Г — 331; Г — 475; ГЖ — 69,4; Ж — 156; КЖ — 21,5; К — 105; ОС — 88,2; СС — 634; Т — 205; Т—А — 540; ПА, А — 139.

Наибольшие запасы каменного угля в СССР находятся в Тунгусском бассейне. Самыми крупными разрабатываемыми бассейнами каменного угля в СССР являются Донецкий, Кузнецкий, Печорский, Карагандинский; в США — Аппалачский и Пенсильванский, в Польше — Верхнесилезский и его продолжение в Чехословакии — Остравско-Карвинский, в ФРГ — Рурский, в Китае — Большой Хуанхэбасс, в Англии — Южно-Уэльсский, во Франции — Валансьеннский и в Бельгии — Брабантский. Применение каменного угля многообразно.

Он используется как бытовое, энергетическое топливо, сырьё для металлургической и химической промышленности, а также для извлечения из него редких и рассеянных элементов.

Два десятилетия подряд уголь находился в тени нефтяного бума. Горы не находившего сбыт угля росли в небо. Закрывались многочисленные шахты, сотни тысяч горняков теряли свое рабочее место. Район Аппалачей США, когда-то цветущий угольный бассейн, превратился в один из наиболее мрачных районов бедствий. Беспорядочный, проходящий под нажимом монополистов переход на дешевую, импортированную – в основном с Ближнего Востока – нефть обрек уголь на роль “золушки”, лишенной будущего. Однако это не произошло в ряде стран, в том числе и в бывшем СССР, которые учитывали преимущества энергоструктуры, опирающейся на национальные ресурсы.

Угольные запасы рассредоточены по всему миру. Большинство промышленных стран ими не обделено. Землю опоясывают две богатые угольные зоны. Одна простирается через страны бывшего СССР, через Китай, Северную Америку до Центральной Европы. Другая, более узкая и менее богатая, идет от Южной Бразилии через Южную Африку в Восточную Австралию.

Наиболее значительные залежи каменного угля находятся в странах бывшего СССР, США и Китае. Каменный уголь доминирует на западе Европы. Главные каменноугольные бассейны в Евразии: Южный Уэльс, Валансьен-Льеж, Саарско-Лотаргинский, Рурский, Астурийский, Кизеловский, Донецкий, Таймырский, Тунгусский, Южно-Якутский, Фуньшуньский; в Африке: Джерада, Абадла, Энугу, Уанки, Витбанк; в Австралии: Большая Синклиналь, Новый Южный Уэльс; в Северной Америке: Грин-Ривер, Юннта, Сан-Хуан-Ривер, Западный, Иллинойский, Аппалачский, Сабинас, Техасский, Пенсильванский; в пылающему континенту: Караре, Хунин, Санта-Катарина, Консепсьон. На Украине следует отметить Львовско-Волынский бассейн и богатый месторождениями Донбасс.

Источники

bse.sci-lib.com/ Большая Советская энциклопедия

ru.wikipedia.org Википедия – свободная энциклопедия

www.bankreferatov.ru банк рефератов

dic.academic.ru Словари и энциклопедии на Академике

geography.kz География

www.bibliotekar.ru Библиотекар

poddoni.com/ ПаллетЭк

investments.academic.ru

Популярно об углеобразовании и окаменении деревьев

Углеобразование

Уголь – твердая горная порода черного или бурого цвета, образованная из отмершей растительности. Уголь всегда содержит примеси других минералов и горных пород, содержание которых варьирует от долей процента до половины и более – то есть сам уголь иногда становится примесью в других породах.

Состав и свойства углей определяется видовым составом растительности послужившей исходным материалом для образования углей, а также условиями протекания процессов первой стадии углеобразования – гумификации или торфообразования с образованием обширной группы сложных гумусовых кислот; и второй стадии углеобразования – углефикации или метаморфизма торфа и угля.

Залежи угля теоретически могли образовываться со времени появления на Земле достаточных масс многоклеточных водорослей. Древнейшие многоклеточные водоросли обнаружены в отложениях рифея возрастом более 1 миллиарда лет.  Однако малые размеры рифейских водорослей, очевидно, не могли формировать сапропель –  водорослевый торф. В формировании сапропеля, наряду с отмершими водорослями, участвует микроскопический планктон (в том числе одноклеточный) как растительный, так и животный, но отмерший планктон в чистом виде дает начало образованию нефти – возникновение угля в этом случае исключено.

Вероятнее всего образование древнейшего угля имело место в вендском периоде, то есть позже одного миллиарда лет назад. Однако древнейший неизмененный уголь, найден на Тянь-Шане в Нарынской долине, и его возраст 480 миллионов лет (ранний ордовик). Есть также сообщения о кембрийском угле, обнаруженном в Китае. При этом углистые породы – углисто-кремнистые и углисто-глинистые сланцы, графиты и тому подобное, обнаруживаются в отложениях всех эратем протерозоя во многих частях мира.

Угли, образованные из высших растений, называются гумолитами. Сапропелиты – это угли, образованные из сапропеля и они, в отличие от гумолитов, не содержат слоистостей, однородны по составу и более прочные.

Сапропелитовый уголь. Якутия

В ордовике, ввиду отсутствия наземной растительности, углеобразователями являлись водоросли. С силура в углеобразовании стали принимать участие наземные высшие растения.

С девонского периода, когда появились первые леса, началась эпоха формирования угольных залежей, имеющих в наше время промышленное значение. Девонские леса произрастали в периодически затопляемых приливами прибрежных морских зонах, часто в дельтах рек при впадении их в крупные соленые или пресные водоемы. Важнейшими лесообразующими породами деревьев девона являлись различные лепидодендроновые высотой 5 – 7 метров.

Лес девонского периода. Александр Бабкин

Растительность каменноугольного периода дала наиболее богатые залежи каменного угля (не бурого) на планете – название периода говорит само за себя. Пышный расцвет каменноугольных лесов обеспечили размножавшиеся спорами тропические деревья – в первую очередь лепидодендроновые, каламиты и сигиллярии, а также древовидные папоротники и древовидные хвощи. Произрастание карбоновых лесов было приурочено к жарким и влажным областям у морских и внутриконтинентальных водоемов. Корневые системы этих деревьев были погружены в воду, заваленную валежником, и в отмерший растительный слой, переходящий в торфяник. Основную фотосинтезирующую функцию деревьев карбонового периода выполняла зеленая кора, которая обильно опадала, составляя основной компонент торфа того времени. Поэтому каменноугольные леса называют коропадными. Длинные многометровые листья лепидодендронов и сигиллярий свисали метелками с коротких ветвей на самой верхушке стволов и не представляли существенную часть опада болотного леса.

Похолодание в середине периода повлекло за собой распространение на севере и юге планеты голосеменных кордаитовых с формированием кордаитовой тайги. Кордаиты были хвойными деревьями высотой до 30 метров с толщиной ствола до 1,5 метров. В своей верхней части они ветвились раскидистой кроной крупных ветвей. Кора кордаитов, как и у всех древовидных карбона, выполняла функцию фотосинтеза и опадала в течении всей жизни дерева.

Кордаит. аcademic.ru

 Лепидодендроновый лес каменноугольного периода. Ludek Pesek

Каламитовый лес карбона. WalterMyers

В пермском периоде формировались крупные каменноугольные бассейны, не на много уступавшие по запасам угля бассейнам карбона. Пермские леса составляли кордаитовые, изменившие свой видовой состав, и плауновидные, которые к концу периода почти исчезли (лепидодендроновые вымерли в середине перми). Кроме этих деревьев на юге пермских континентов в субтропической и теплоумеренной зоне получили широкое распространение листопадные глоссоптериевые леса.

Отпечатки листьев Glossopteris browniana

Позднепалеозойские деревья были значительно менее устойчивы к сильным ветрам и эрозионной деятельности воды, чем современные. Палеозойские ураганы могли с легкостью положить весь лес на большой площади, но видимо скорость роста древовидной растительности в те времена превышала современную, и вскоре из молодой поросли снова вырастала лесная чащоба. Паводки и селевые потоки также часто сносили деревья и погребали их под грунтом. Прижизненное захоронение не разложенной, то сесть не окисленной древесины, способствует углеобразованию, что являлось дополнительным способствующим фактором угленакопления в перми и карбоне.

В первом периоде мезозоя – триасе угленакопление почти прекратилось. Триасовые угольные месторождения весьма редки. Главной причиной значительного сокращения процессов углеобразования явился засушливый и жаркий климат, господствующий на значительной площади суперконтинента Пангея, не способствующий произрастанию  лесов. Объединение суперконтинента, начавшееся во второй половине перми, завершилось в триасе, а распалась Пангея к началу юрского периода.

В юрском периоде началась следующая эпоха углеобразования, завершившаяся во второй половине мелового периода. В юре уголь накапливался за счет папоротников, хвощей, саговниковых и хвойных. Юрский лес уже имел типично мезозойский вид и сильно отличался от позднепалеозойских лесов: древовидные папоротники имели весьма ограниченное распространение, широко размножились саговниковые – деревья похожие и на пальмы и на папоротники, с небольшими стволами и с длинными перистыми листьями на верхушке. Весьма распространены были гинкговые.

Отпечаток листа саговникового дерева. Юрский период

В меловом периоде основными углеобразователями являлись саговниковые, беннеттитовые (близкие родственники саговниковых), древовидные папоротники, хвойные. Появившиеся в первой половине мела цветковые (покрытосеменные) быстро заняли господствующее положение во второй половине периода. Древовидные формы цветковых достигли невиданных ранее размеров – высота деревьев превышала 100м, а толщина стволов достигала 15м.

Дерево порядка беннеттитовых. academic.ru

На рубеже мела и палеогена, то есть на границе мезозойской и кайнозойской эр, углеобразование почти прекратилось, но вскоре накопление углей возобновилось, причем в начале и середине эоценовой эпохи палеогена 56 – 37 миллионов лет назад угленакопление достигло самой высокой интенсивности в истории Земли. В целом палеоген и неоген выделяются как очередная эпоха углеобразования – на этот раз формировались бурые угли, то есть угли, не достигшие пока каменноугольной фазы метаморфизма.

Пышная флора палеогенового периода была весьма разнообразной, что было обусловлено в целом теплым и влажным климатом на всей планете до начала олигоценовой эпохи, когда начало расширяться оледенение Антарктиды. Папоротники, пальмы, кипарисы, мирты, лавры, секвойи, платаны покрывали большую часть Евразии и юг Северной Америки. Северную часть Евразии и Северной Америки покрывали листопадные буки, дубы, березы, клены, ольха, гинкго, хвойные. Важнейшими растениями углеобразователями являлись: болотный кипарис, ольха и нисса. Углеобразование в палеогене проходило почти исключительно в озерно-болотных условиях. Больше всего угля накапливалось в Северной Америке и в Сибири. Каменные угли палеогена известны на острове Хоккайдо и на востоке Китая.

В палеогеновом лесу. bizleyart.com

В неогене углеобразующие леса составляли различные хвойные на севере (ель, сосна, лиственница, пихта) и широколиственные на юге (платан, лавр, ольха и многие другие).

В настоящее время в четвертичном периоде продолжается накопление отмершей растительности за счет цветковых, различной болотной травы и мхов в болотах северной Евразии и севера Северной Америки, а также за счет мангровых зарослей тропических побережий и, в меньшей степени, водорослей некоторых озер (сапропели). Угли четвертичного возраста неизвестны – отмершая растительность современности находится в виде торфа.

Болотный лес в Украине. ua.igotoworld.com

Со времени появления наземной растительности существовали особо благоприятные эпохи для накопления отмершей растительности и ее последующей углефикации. Можно выделить две наиболее важные эпохи углеобразования: каменноугольная карбон-пермская (около 40% запасов углей планеты) и буроугольная палеоген-неогеновая (более 50% запасов углей). 

Скорость современного накопления торфа составляет около 1 мм в год. Из 1-метрового слоя торфа может получиться 20 см каменного угля. Значит 2м угля может образоваться через 10 000 лет; 200м за 1млн лет.

Беспрерывное существование в течении 1-2 млн лет высокопродуктивного лесного массива на площади равной крупнейшим угольным месторождениям представляется вполне вероятным. Можно предположить, что сплошной угольный пласт с рекордной мощностью 240м (в австралийском штате Виктория) является результатом накопления отмершей растительности на протяжении около 1,5 млн лет.

Наиболее благоприятным рельефом для образования угля являются болотистые и озерные впадины и приморские побережья у речных дельт, обеспечивающие регулярное затопление и захоронение опадшей растительности, что блокирует воздействие воздуха и бактерий живущих за счет древесины. Леса, произраставшие в районах активной вулканической деятельности, также подвергались регулярному захоронению (причем в живом виде) вулканическими осадками, а в некоторых случаях погребенные под вулканическим пеплом деревья не подвергались никакому биологическому и химическому воздействию – древесина сохранялась длительное время в неизменном виде. Например, на Аляске извлекли с глубины 760м ствол сосны возрастом 40 000 лет с полностью сохранившейся древесиной. На некоторых участках побережья Северного Ледовитого океана в ледниковых отложениях возрастом 10 000 – 20 000 лет нередки находки деревьев, совершенно не изменившиеся со времени их слома надвигавшимся древним ледником.

Отмершая растительность в контакте со свободным кислородом при помощи бактерий и грибков разлагается на углекислый газ и воду: целлюлоза (основной компонент древесины) + О2 ↔ СО2 + Н2О. Если древесный опад (кора, ветви и листья) и стволы падают в воду или до своего разложения перекрываются рыхлым грунтом, то действие свободного кислорода и работа аэробных бактерий (бактерии, функционирующие на воздухе) прекращается. В таких случаях захороненный растительный материал начинает подвергаться разложению другого типа – гумификации протекающей в анаэробных (бескислородных) условиях с участием анаэробных бактерий и специфичных грибков с образованием торфа. Однако при захоронении углей доступ воздуха не всегда полностью перекрывался вышележащим грунтом, и свободный кислород окислял некоторую часть захороненной растительности – такой процесс называется фюзенизацией тканей. При фюзенизации кроме того происходит обезвоживание с частичным обугливанием растительного материала. В этом случае получается волокнистый сажистый уголь – фюзинит.

В первую очередь разлагается как в аэробных так и в анаэробных условиях основной материал древесины – целлюлоза (С6 Н10 О5) n на углекислый газ, метан и гуминовые кислоты; во вторую очередь разлагается более устойчивый лигнин (усредненная формула C9 h20 O2, C10 h22 O3, C11 h24 O4) – второе по важности и объему вещество древесины, склеивающее пучки целлюлозных волокон. Лигнин в силу своей устойчивости считается основным углеобразующим веществом. Содержание лигнина в хвойных растениях выше, чем у листопадных, а теплота сгорания лигнина в 1,5 раза выше, чем у целлюлозы. Поэтому угли, сформированные из торфа хвойных деревьев, имеют повышенный выход углерода, водорода и других летучих веществ и повышенную теплоту сгорания.

В состав растительности также входят белки, которые содержат азот, серу и липиды – группу углеводородов нерастворимых в воде. К липидам относятся жиры, воски, смолы, которые составляют до 30% массы водной растительности и бактерий и являются вторым по важности веществом при образовании водорослевых углей – сапропелитов.

Вероятно, что состав растительных компонентов и их соотношение за сотни миллионов лет менялся. Однако исследования установили, что различные части современных и древних растений в условиях углефикации претерпевают одинаковые изменения с незначительными отличиями.

Формирование торфа является длительной биохимической реакцией постепенного окисления отмершей растительности за счет кислорода самой древесины с выходом СО2 и перехода древесного углерода и водорода в метан СН4 и образования гумусовых кислот.  Этот комплекс химических процессов получил название – гумификация. При гумификации молекулярная структура органических остатков значительно упрощается. Углеводы почти полностью, а белки частично разлагаются с выделением газов: оксида углерода СО, диоксида углерода СО2, метана СН4, сероводорода h3S, аммиака Nh4. После стадии оторфенения органику составляют наиболее устойчивые углеводороды: алифатические цепочки (СН2)n, присущие сапропелям и ароматические соединения (С6Н6), характерные для гумусов (торф высших растений) .

Деятельность бактерий по переработке торфа зависит от кислотности торфа. Чем кислотность выше, тем меньше в нем бактерий и лучше сохраняется структура растений. Разложение торфа зависит и от температуры – при 35-40  градусах Цельсия бактерии разлагают целлюлозу с наибольшей скоростью.

Со временем процесс гумификации замедляется. Слой торфа уплотняется, вода отжимается, уменьшается содержание гуминовых кислот. В общем гумификация сводится к уменьшению доли кислорода и увеличению доли углерода. Глубоко гумифицированный торф постепенно переходит в состояние бурого угля. Превращение торфа в бурый уголь считается первой стадией (фазой) углефикации – метаморфического процесса значительного изменения химического состава торфа с ограниченным участием микроорганизмов. Метаморфизм углей большей частью обусловлен длительным воздействием давления перекрывающих пород и повышенной температурой в толще угля от 70 градусов С до 350 град.

Процесс метаморфизма углей сопровождается главным образом увеличением содержания углерода и соответственно снижением содержания кислорода и водорода путем отщепления наиболее слабосвязанных Н-, О- и S-содержащих групп в виде газов и паров.

Бурые угли образуются при низких температурах и при разных давлениях, однако чем глубже залегают буроугольные толщи, тем быстрее протекает дальнейшая их углефикация. Бурые угли бывают бурого, коричневого, редко черного цвета, матовые или слабо блестящие.

Бурый уголь

Биохимические процессы на буроугольной стадии затухают, при этом газы (в основном это метан и углекислый газ) продолжают выделяться, но в меньшем количестве по сравнению с выделением «болотных» газов на торфяной стадии. На начальном этапе своего формирования бурые угли имеют еще вполне различимые древесные фрагменты и пористую текстуру – такой уголь называется лигнитом. В составе бурого угля уже нет или почти нет целлюлозы, но сохраняется часть лигнина, который и определяет древесную текстуру угля. На предкаменноугольной стадии бурый уголь становится плотным и блестящим, но сохраняет свой бурый цвет. Бурые угли составляют 42% мировых запасов и основная их часть сформировалась в палеогене и неогене. Для них характерно неглубокое залегание и большая мощность пластов.

Процесс образования углей во многих случаях заканчивается на буроугольной стадии (известны бурые угли карбонового периода). Чтобы образовались каменные угли, необходимы более высокие температуры и давление.

Каменный уголь - плотная порода чёрного, иногда cepo-чёрного цвета; содержит 75-90% углерода, 2,5-5,7% водорода, 1,5-15% кислорода. Каменные угли имеют более минерализованный состав органической массы в отличие от бурых, меньший выход летучих и обладают меньшей влагоемкостью. Теплота сгорания – 30,5-36,8 МДж/кг. Большая часть каменных углей относится к гумолитам; сапропелиты и гумитосапропелиты встречаются в виде линз и тонких прослоев.

Каменный уголь

Большинство залежей каменного угля сформировалось в палеозое, преимущественно во второй половине каменноугольного периода и первой половине пермского периода, примерно в интервале 320—270 миллионов лет назад. Образование каменных углей характерно и для девона, юры и мела. В палеогеновых и неогеновых отложениях каменные угли имеют весьма ограниченное распространение.

Для образования каменных углей необходимо давление 1000-3000 атмосфер и высокая температура – 100-300 град.С. Такие условия обычно обеспечиваются на глубине 5-10 км. Залегают каменные угли, также как и бурые, в форме пластов и линз мощностью от сантиметров до сотен метров и на разных глубинах – от обнажений на поверхности (в результате тектонических подвижек) до нескольких километров.

Метаморфизм каменных углей заключается в увеличении относительного содержания углерода и уменьшении содержания кислорода и водорода, снижении выхода летучих веществ; при этом изменяются теплота сгорания, появляется способность спекаться в кокс; меняются другие физические свойства. Изменение физических свойств каменных углей в процессе метаморфизма проявляется по линейному закону в зависимости от уплотнения вещества, или параболическим законам, отражающим структурные изменения. По линейному закону изменяются блеск, отражательная способность витринита, другие свойства. Пористость, плотность, спекаемость, теплота сгорания изменяются по параболическому закону, либо по смешанному.

Каменные угли на средних стадиях метаморфизма могут при некоторых условиях приобретать спекающие свойства — способность органического вещества переходить при нагревании от 130 до 180 град.С в пластического состояние и образовывать пористую монолитную массу — кокс. Кокс имеет весьма высокую теплоту сгорания – поэтому уголь специально спекают в промышленных количествах для нужд металлургии.

На крайней стадии каменноугольного метаморфизма угли преобразуются в антрациты — наиболее высокометаморфизованные угли. Антрациты имеют темно-серую окраску; обладают металлическим блеском с характерной кристаллической структурой на изломе и хрупкостью. Содержание углерода в антрацитах 91—97%, влажность  менее 8%. Мацералы в антрацитах просматриваются с трудом.

Псевдокристаллическая структура антрацита обусловлена молекулярной плоскостной структурой так называемого ароматического углерода. Доля ароматического углерода в антрацитах достигает 90%. Весь процесс углефикации сопровождается удалением неароматического углерода путем выделения метана и других газов, и ароматизации оставшегося углерода путем дегидрирования насыщенных циклических соединений, то есть увеличения в размерах кольцевых молекул углеводов. В результате на антрацитовой стадии метаморфизма уголь приобретает почти кристаллическое строение.

При дальнейшем метаморфизме антрацит превращается в графит – темно-серое до черного вещество с отчетливой кристаллической структурой и тусклым металлическим блеском. Графит уже не является углем.

Неорганические горные породы состоят из минералов, а уголь из микроскопических компонентов – мацералов. Мацералы – это не кристаллы и они не имеют одинаковый химический состав; это частицы растительного и животного происхождения – микроскопические водоросли и их фрагменты, пыльца, споры, кутикулы, смоленые тельца и прочее. Частицы, которые не могут быть опознаны из-за глубоких изменений, называют основной массой, которую при микроскопических исследованиях подразделяют на прозрачную и непрозрачную. Основные характеристики мацералов угля – это показатель отражения и структура. Различия свойств мацералов связаны с исходным материалом – растительными остатками и с условиями химического преобразования остатков на торфяной стадии.

 Все мацералы делятся на три группы – витринит, экзинит (липтинит) и инертинит.

Залежи угля часто представляют собой чередование пластов разных мацеральных типов. Разнотипное переслаивание связано с различными физическими и химическими условиями опада растительных фрагментов и их последующим переотложением до перекрытия грунтами (или маломощного перекрытия рыхлыми осадками).

В прибрежно-морских, в том числе лагунных и дельтовых обстановках осадконакопления, характерных для угленосных залежей, угольные пласты формировались на площадях в  сотни квадратных километров. Внутриконтинентальная  обстановка (озёрная, озёрно-болотная, речная) обусловила ограниченное по площади распространение залежей угля. Однако в кайнозое внутриконтинентальные залежи углей не уступают по площади приморским.

В большинстве случаев уголь залегает пластами почти параллельно напластованиям вмещающих пород на обширных площадях. Первоначальное залегание пластов угленосных формаций часто нарушается  – от слабоволнистого, до слоев, смятых в крутые складки. Кроме того нередки разрывные нарушения смещающие угленосные толщи.

Обычная мощность отдельных пластов — от нескольких сантиметров до нескольких метров. Рекордные мощности сплошных пластов достигают сотен метров.

Угольный пласт. США. Фото Dennis Ernst

Большая часть включений в углях представляет собой минералы, образованные в процессе формирования угленосных формаций (кальцит, кварц, соединения железа, серы). Включения могут концентрироваться в  трещинах или находиться в рассеянном виде по массе угля. Элементы, образовавшие эти минералы, содержались в самих растениях или были привнесены извне. Посторонние макровключения – валуны, галька, песок, заносились в торфяники еще во время  их образования.

В зонах активного действия подземных вод вблизи дневной поверхности угли подвергаются окислению – в результате утрачиваются прочностные свойства, с превращением угля в сажистое вещество; изменяется и химический состав – возрастает относительное содержание кислорода, снижается количество углерода, увеличиваются влажность и зольность, значительно снижается теплота сгорания. Глубина окисления углей колеблется от 0 до 100 м.

На открытой поверхности уголь быстро выветривается под действием воздуха и осадков  до полного разложения. Кроме того угли могут выгорать в результате окисления угля атмосферным воздухом.

Окаменение древесины

Окаменелое дерево – это древесина, замещенная различными минералами кремнезёма (диоксид кремния – SiO2 с примесями) среди которых самыми распространенными являются халцедон, кварц и опал. Твёрдость окремненного дерева – 6 по шкале Мооса. Излом раковистый. Блеск стеклянный или восковой. Спайности нет. Сингония аморфная. При окаменении дерева текстура древесины нередко хорошо сохраняется – отчётливо видны годичные кольца (если дерево имело их изначально), кора сохраняет почти полностью первоначальный рельеф. Например, окаменелый ствол, окрашенный в коричневый цвет лимонитом (один из минералов окиси железа), на первый взгляд может показаться свежеповаленным деревом.

Процесс окаменения (петрификации) упавших деревьев, происходит под землей, когда дерево оказывается погребенным рыхлыми осадками. При отсутствии разлагающей и гумифицирующей жизнедеятельности бактерий и грибков, при изолированности погребенных стволов от массы отмершей растительности, блокирующей углеобразование, а также из-за недостатка кислорода в подземных условиях, древесина может долго не портиться – известны извлеченные из грунта стволы с неизмененной древесиной возрастом до 40 000 лет. Кроме того блокирование работы микроорганизмов обеспечивает фильтрация грунтовой воды насыщенной минералами.

Первоначальный химический состав древесины при постепенной пропитке растворами кремнезема (SiO2) и кремниевых кислот (h3 SiO3, h5 SiO4, h3 Si2O5 и другие) может полностью замещаться минералами окиси кремния с полным или частичным сохранением первоначальной текстуры древесного материала. Замещение древесины глинистыми и другими веществами происходит значительно реже и ведет к  потере первоначальной текстуры и структуры.

 Свойства окисей кремния достаточно легко растворяться и осаждаться в аморфной или тонкокристаллической форме позволяют этому соединению наиболее совершенно воспроизводить органические формы. Всеостальные минералы осаждаются с образованием  кристаллов, превышающих в большинстве случаев размеры мельчайших элементов древесного организма. Даже структура, то есть более тонкое строение древесины (вплоть до клеточного уровня), также может замещаться кремнеземом с сохранением в какой-то мере первоначальной формы. Однако почти полное отсутствие окаменелых веток деревьев пока не находит объяснений.

Окаменению деревьев способствует быстрое перекрытие стволов рыхлыми осадками, которые препятствуют разлагающему действию свободного кислорода и обеспечивают движение подземных вод. Поэтому окаменелая древесина часто встречается в вулканических пепловых осадках или в речных отложениях. Окремнению способствует  также периодичное пересыхание подземного тока растворов, позволяющее кремнезему закрепляться в массе дерева. Поэтому окаменелые деревья чаще образуются в жарких районах переменой влажности.

Самые значительные залежи окаменелого дерева: США – в Аризоне, в Южной Дакоте, в Айове, в штате Вашингтон, в штате Миссисипи, в штате Колорадо; аргентинская Патагония, Египет (окаменелый лес у дороги Каир — Суэц, территория у Нового Каира, Маади, оазис Эль Фарафра), Россия (Средняя Сибирь, Камчатка, Приморье, Чукотка),  Бельгия около Хугардена, Бразилия (геопарк Палеоротта),  Греция (окаменелый лес на острове Лесбос), Индия (Тируваккарай около Мадраса), Канада (остров Акселя Хайберга в Нунавуте на севере страны), пески Ливии, Новая Зеландия (залив Карьо на Кэтлинском побережье),  Украина (Донецкая область),  Мадагаскар.

Окаменелый (петрифицированный) лес – значительное скопление целых стволов деревьев и их фрагментов на небольшом участке. Петрифид Форест (Окаменевший лес) в Аризоне. Обломки окаменелой древесины, замещённой тонкокристаллическим кварцем, залегают в триасовых конгломератах. Окаменевшие стволы араукарии полностью лишены веток; наиболее крупные из них достигают длины 65 метров и диаметра 3 метров

 Окаменелый ствол в Аргентине. Фото Аlberto Аzparren

Окаменелый плод араукарии в разрезе. Юра. Аргентина

Окаменевший лес мелового периода. Кызылкум. dviger.com

Фрагмент ствола секвойи. Меловой период. Юго-Восточный Казахстан. Фото Александр Бабкин

Окаменелый пень. Остров Лесбос. Греция. Фото Алина Танько

Водный раствор кремнезема, текущий сквозь осадок, привносит минералы в клетки растения, и при распаде лигнина и целлюлозы (основные компоненты древесины, являющиеся углеводами) окись кремния в своих разных модификациях замещает молекулы углеводов с сохранением формы, а точнее вида древесины. Пористость древесины не сохраняется – окаменелое дерево представляет собой сплошной камень. Поры дерева, первоначально заполненные жидкостью, также целиком замещаются кремниевыми минералами.

Кроме того при петрификации (окаменении дерева) идет окрашивание повторяющее первоначальную текстуру древесного материала. Окраску при петрификации обеспечивает наличие следующих примесей: окисей железа дающих красный, коричневый и желтый цвета; марганец – розовый и оранжевый; окись марганца – чёрный и жёлтый; медь – зеленый и синий; кобальт – зелёный и синий; хром – зелёный и синий; углерод – черный.

Целлюлоза распадается в процессе окаменения с большей скоростью, чем лигнин, вследствие различий в химической устойчивости этих веществ. Решетчатая ткань целлюлозы сохраняется достаточное время до начала окремнения. После или в течение окремнения оставшаяся целлюлоза распадается, оставляя модифицированный, но сцепленный лигнин. Таким образом, сначала  замещается кремнеземом целлюлоза, а затем лигнин, причем замещаются эти углеводы кремнеземами из разного вида растворов и в разное время с образованием различных минералов (опал, халцедон и другие). Мембраны ткани растений проницаемы для истинных кремнеземных растворов с весьма мелкими частицами и отдельными молекулами и атомами, но непроницаемы для частиц коллоидных растворов, то есть растворов с достаточно крупными частицами кремнезема. Такое распределение разных видов кремнезема по массе способствует сохранению исходной текстуры дерева. Вероятно, неравномерным окремнением объясняется и неравномерное окрашивание дерева, повторяющее древесную текстуру.

При выделении диоксида углерода в процессе разложения дерева, кремнезем сразу осаждается на поверхности органического материала. То есть по мере того как органическая часть удаляется при растворении, она замещается кремнеземом. Процесс окремнения идет медленно. Первоначально образованный слой кремнезема аморфен и порист и представляет собой странное вещество – полукамень-полудревесину на которой можно оставить след ногтем. Кремнеземный раствор проникает через этот слой за счет диффузионных процессов. Такой процесс происходит большей частью при обычной температуре и концентрация кремнезема в растворе вряд ли превышает 0,02%. Тогда, согласно расчетам, скорость замещения древесины кремниевыми минералами (замещение, вероятно, проходит последовательно от коры до сердцевины ствола) будет составлять около 1 мм за 1500 лет.

При инфильтрации воды сквозь стволы деревьев в подземных условиях не весь кремний приносится с растворами извне. В растениях изначально всегда присутствует растительный кремний, который включается в процессы окремнения и, возможно, служит основным материалом при окаменении самых тонких структур древесины.

На конечной стадии образования окаменелого растения кремнезем может из аморфного состояния частично перейти в кристаллическую форму. 

maxpark.com

ТАЙНЫ ПРИРОДЫ и ЗЕМЛИ. Секреты образование бурого и каменного угля: geogen_mir

Эта картина слоев угля встречается повсеместно:

Назаровский угольный разрез. Два тонких слоя близко у поверхности

Основной слой с бурым углем выглядит не как беспорядочная масса с хаотично уложенными окаменевшими стволами древних деревьев. Пласт имеет четкие страты – множество слоев. Т.е официальная версия с древними деревьями не подходит. И не подходит еще по причине большого содержания серы в пластах бурого угля.

Таблица содержания некоторых химических элементов в углях, торфе, древесине и нефти.

Чтобы не вдумываться в смысл таблицы, напишу выводы из нее.1. Углерод. В древесине его меньше всего из перечисленных топливных источников. И непонятно (если принять во внимание традиционную версию образования углей), почему при накоплении органики (древесина или торф) в слоях количество углерода увеличивается. Противоречие, которое никто не объясняет.2. Азот и кислород. Азотистые соединения – это одни из строительных элементов древесины, растительности. И почему количество азота уменьшилось после превращении древесины или торфа в бурый уголь – опять непонятно. Опять противоречие.3. Сера. В древесине отсутствует какое-либо достаточное для накопления этого хим.элемента количество. Даже в торфе серы ничтожно мало по сравнению со слоями бурого и каменного угля. Откуда сера попадает в слои? Единственное предположение – сера в слоях была изначально. Смешалась с органикой? Но как-то странно концентрация серы в углях совпадает с содержанием серы в нефти.

Обычно сера бывает пиритной, сульфатной и органической. Как правило, превалирует пиритная сера. Сера, содержащаяся в углях, находится обычно в виде сульфатов магния, кальция и железа, железного колчедана (пиритная сера) и в виде органических серосодержащих соединений. Раздельно определяют, как правило, только сульфатную и сульфидную серу; органическая определяется как разность между количеством общей серы в угле и суммой сульфатной и сульфидной серы. Источник

Серный колчедан – почти постоянный спутник каменного угля и притом иногда в таком количестве, что делает его негодным к употреблению (напр. уголь Московского бассейна).

По этим данным выходит, что накопление органики (древесина или торф) не имеет отношения к углям. Образование бурых углей – абиогенный процесс. Но какой? Почему бурые угли расположены относительно неглубоко, а каменноугольные могут находиться на глубинах до двух километров?

Следующий вопрос: где все окаменелости растительного и животного мира в буроугольных пластах. Они должны быть массовые! Стволы, растения, скелеты и кости умерших животных – где они?

Находят отпечатки листьев лишь в вскрышных породах:

Окаменевший папоротник. Такие окаменевшие растения попадаются при добыче угля. Этот экземпляр добыт во время работы на шахте "Родинская" в Донбассе. Но к этим якобы окаменелостям мы вернемся ниже.

Это относится к пустой породе каменноугольных шахт. По бурому углю я ничего не нашел.

Области углеобразования. Большая часть угля находится в северном полушарии, отсутствует на экваторе и тропиках. Но ведь там наиболее приемлемый климат для накопления органики в древности. Нет и областей (в широтном виде) накопления на старых экваторах. Такое распределение явно связано с иной причиной.

Еще один вопрос. Почему это полезное горючее ископаемое не использовали в древности? Нет массовых описаний добычи и использования бурых углей. Первые упоминания про уголь относятся лишь к времени Петра I. Достать (докапаться до пласта) совсем не сложно. Это делают кустарным образом местные жители на Украине:

Есть и более масштабные добычи каменного угля открытым способом:

Уголь под 8-10 метрами глины. Для образования каменного угля геологи говорят нужно большое давление и температура. Здесь явно этого не было

Уголь мягкий, крошится.

При выкапывании колодцев обязательно должны были натыкаться на пласты и выяснить что они горят. Но история нам говорит о начале массовой добычи углей лишь в 19в.

А может быть, не было этих пластов до 19в.? Как не было в середине 19в. деревьев! Смотрите пустынные пейзажи Крыма и фотографии столыпинских переселенцев, которые забирались в глухие уголки Сибири обозами. А сейчас там непроходимая тайга. Это я про версию потопа 19в. Механизм его не ясен (если он все же был). Но вернемся к бурым углям.

Как думаете, что это за порода? Бурый уголь? Похоже, но не угадали. Это битумные пески.

Крупномасштабная добыча нефти из битумных песков в Канаде. До падения цен на нефть было рентабельным, даже прибыльным бизнесом. В среднем, из четырех тонн битумапроизводят только один баррель нефти.

Если не знать, то и не подумаешь, что здесь добывают нефть. Похоже на буроугольный разрез.

Еще пример с Украины:

В селе Старунья (Ивано-Франковская обл.) нефть выходит на поверхность сама, создавая маленькие вулканы. Некоторые нефтяные вулканы горят!

Потом это все окаменеет и будет угольный пласт.

Так я к чему это веду? К тому, что нефть во время катаклизма, разлома земли вышла, разлилась. Но не окаменела в песках. А бурый уголь, возможно - тоже самое, но в меловых или иных отложениях. Там фракция до нефти была меньше чем песок. Каменное состояние углей говорит, что там замешано на меловых слоях. Возможно, протекли какие-то реакции и пласты превратились в камень.

Даже википедия пишет:Ископаемый уголь — полезное ископаемое, вид топлива, образовавшийся как из частей древних растений, и в значительной степени из битумных масс, излившихся на поверхность планеты, подвергшихся метаморфизму вследствие опускания на большие глубины под землю под высокими температурами и без доступа кислорода. Источник Но версия абиогенного происхождения бурых углей из разливов нефти нигде более не развивается.

Некоторые пишут, что эта версия не объясняет множество слоев бурого угля. Если учесть, что на поверхность выходили не только массы нефти, но и водно-грязевых источников, то чередование вполне возможно. Нефть и битум легче воды – они плавали на поверхности и осаждались и адсорбировались на породе в виде тонких слоев. Вот пример в сейсмоактивной зоне, в Японии:

Из разломов выходит вода. Она, конечно, не глубинная, но что мешает при более масштабных процессах выйти водам артезианских источников или подземных океанов и при выходе выкинуть на поверхность массы пород, перемеленных в глину, песок, известь, соль и т.д. Отложить страты за короткий период, а не миллионы лет. Я все больше склоняюсь, что в некоторых местах в определенные времена потоп мог быть вызван не прохождением волны с океана, а выходом водно-грязевых масс из недр Земли.

Источники:[Spoiler (click to open)]http://sibved.livejournal.com/200768.htmlhttps://new.vk.com/feed?w=wall178628732_2011http://forum.gp.dn.ua/viewtopic.php?f=33&t=2210http://chispa1707.livejournal.com/1698628.html

Отдельный вопрос - образование каменного угля

Комментарий в одной из статей от jonny3747:Уголь на Донбассе, это скорей всего смещение плит одна под другую, вместе со всеми лесами, папоротниками и т.д. Сам работал на глубинах больше 1 км. Пласты залегают под углом, как вроде одна плита под другую заползала. Между пластом угля и породы очень уж часто встречаются отпечатки растений, довольно много попадалось на глаза. И что интересно между твердой породой и углем есть тонкий прослоек еще как бы не породы но еще и не угля, крошится в руках, в отличии от породы имеет темный цвет и вот именно в нем часто отпечатки были.

Источник

Это наблюдение очень четко подходит под процесс роста пирографита в этих слоях. Скорее всего, такие автор и видел:

Вспоминаем окаменелости папоротника на фотографиях выше

Вот выдержки из монография «Неизвестный водород» и работы «История Земли без Каменноугольного периода»:

Опираясь на собственные исследования и целый ряд работ других ученых, авторы констатируют:«Учитывая признанную роль глубинных газов, … генетическую связь естественных углеродистых веществ с ювенильным водородно-метановым флюидом можно описать следующим образом.1. Из газофазной системы С-О-Н (метан, водород, диоксид углерода) могут быть синтезированы … углеродистые вещества – как в искусственных условиях, так и в природе…5. Пиролиз метана, разбавленного диоксидом углерода, в искусственных условиях приводит к синтезу жидких … углеводородов, а в природе – к образованию всего генетического ряда битумонозных веществ».

СН4 → Сграфит + 2Н2

В процессе разложения метана в глубине совершенно естественным образом происходит образование сложных углеводородов! Происходит потому, что оказывается энергетически выгодным! И не только газообразных или жидких углеводородов, но и твердых!Метан и сейчас постоянно «сочится» в местах добычи каменного угля. Он может быть остаточным. А может быть и свидетельством продолжения процесса поступления паров углеводородов из недр.

Ну, вот теперь настало время разобраться с «главным козырем» версии органического происхождения бурого и каменного угля – наличием в них «углефицированных растительных остатков».Такие «углефицированные растительные остатки» находят в залежах угля в огромных количествах. Палеоботаники «уверенно определяют вид растений» в этих «остатках».Именно на основании обилия этих «остатков» сделан вывод о чуть ли не тропических условиях в громадных регионах нашей планеты и вывод о буйном расцвете растительного мира в Каменноугольный период.Но! При получении пиролитического графита путем пиролиза метана, разбавленного водородом, было установлено, что в стороне от газового потока в застойных зонах образуются дендритные формы, весьма похожие на «растительные остатки».

Образцы пиролитического графита с «растительными узорами» (из монографии «Неизвестный водород»)

Самый простой вывод, который вытекает из приведенных выше фотографий «углефицированных растительных форм», на самом деле представляющих из себя лишь формы пиролитического графита, будет таким: палеоботаникам теперь надо крепко думать!..

А ученый мир продолжает писать диссертации о происхождении углей на основе биологического накопления слоев

Выводы:

1. Гидридные соединения в недрах нашей планеты, распадаются при нагревании (см. статью автора «Ждет ли Землю судьба Фаэтона?..»), выделяя при этом водород, который в полном соответствии с законом Архимеда устремляется вверх – к поверхности Земли.2. На своем пути водород, благодаря высокой химической активности, взаимодействует с веществом недр, образуя различные соединения. В том числе и такие газообразные вещества как метан СН4, сероводород Н2S, аммиак Nh4, водяной пар Н2О и тому подобные.3. В условиях высоких температур и в присутствии других газов, входящих в состав флюидов недр, происходит постадийное разложение метана, что в полном соответствии с законами физической химии приводит к образованию газообразных углеводородов – в том числе и сложных.4. Поднимаясь как по имеющимся трещинам и разломам земной коры, так и образуя под давлением новые, эти углеводороды заполняют все доступные им полости в геологических породах. А из-за контакта с этими более холодными породами, газообразные углеводороды переходят в другое фазовое состояние и (в зависимости от состава и окружающих условий) образуют залежи жидких и твердых ископаемых – нефти, бурого и каменного угля, антрацита, графита и даже алмазов.5. В процессе образования твердых отложений в соответствии с далеко еще неизученными законами самоорганизации материи при соответствующих условиях происходит образование упорядоченных форм – в том числе напоминающих и формы живого мира.

И еще весьма любопытная деталь: до «Каменноугольного периода» – в конце Девона – климат довольно прохладный и засушливый, и после – в начале Перми – климат так же прохладный и засушливый. До «Каменноугольного периода» мы имеем «красный континент», и после имеем тот же «красный континент»…Возникает следующий закономерный вопрос: а был ли теплый «Каменноугольный период» вообще?!.

Не миллионолетний возраст каменноугольных и буроугольных пластов объясняет еще ряд странных артефактов, найденных в углях:

Железная кружка, найденная в угле возрастом в 300 млн. лет.

Зубчатая рейка в каменном угле

Источник: История Земли без Каменноугольного периода

geogen-mir.livejournal.com

Залежи каменного угля - UGLEX

Узнать актуальные цены на уголь:

Получить информацию по телефону:+7 (499) 403-37-27,  +38 (067) 116-17-00

Каменный уголь — это полезное ископаемое, обладающее горючими свойствами, растительного происхождения, которое представляет собой твердую породу черного или серо-черного цвета (реже), с матовой поверхностью с отблесками. Залежи каменного угля образовались из разложения органических остатков древних растений (плаунов, хвощей, древовидных папоротников), претерпевших метаморфизм (изменения) в условиях высокой температуры и давления окружающих пород земной коры при ограниченном доступе кислорода. По химическому составу каменный уголь — это смесь высокомолекулярных соединений, содержащих высокие массовые доли углерода (75-95%), летучих веществ и воды, а также обладающих небольшим количеством различных минеральных примесей, которые при сжигании данного вещества образуют золу.

Основные залежи угля данного вида, добываемые сегодня, были образованы в палеозое, то есть приблизительно 300 миллионов лет назад. Добыча этого полезного ископаемого осуществлялась еще в древние времена — в Греции и в Китае. В промышленных масштабах каменный уголь в качестве топлива начали использовать в XVII веке, в Англии.

Залежи каменного угля представляют собой пласты различной мощности — от нескольких долей метров до десятка и более. Глубина его залегания также различна — от непосредственного выхода на поверхность земли и до 2000 метров и глубже, но в среднем, пласты каменного угля расположены на глубине 3-х километров. На более значительной глубине образовывался антрацит, который является высшим сортом угля.

Однако то, что каменный уголь был образован на глубине 2-3 километров, не означает, что все залежи расположены на большой глубине, так как под воздействием тектонических процессов разнообразной направленности некоторая часть пластов каменного угля оказалась значительно ближе к поверхности.

Способы добычи

В зависимости от того, на какой именно глубине располагаются угленосные породы, напрямую зависит их способ добычи. Если каменный уголь расположен на глубине до 100 метров, то, как правило, его добыча осуществляется открытым способом. Этот способ означает снятие верхнего слоя почвы над угольным месторождением, вследствие чего данное ископаемое оказывается на поверхности. Современный уровень горной техники позволяет осуществлять добычу каменного угля открытым способом до глубины его залегания в 350 метров.

Для добычи данного ископаемого с большой глубины применяют шахтный способ, во время которого доступ к каменному углю осуществляется при помощи угледобывающих промышленных предприятий по подземной добыче горючего полезного ископаемого.

Наиболее крупные залежи каменного угля (порядка 90%) находятся в Северном полушарии планеты. Больше всего залежей данного топлива находится в Азии (порядка 54% от всех мировых запасов). В Северной Америке находится 28%, а в Европе — 9% залежей этого полезного ископаемого. Если же говорить об отдельных странах, то наиболее значительные залежи угля сосредоточены в России, Украине, Китае и США — в этих странах находится порядка 80% всех мировых запасов каменного угля.

Вы оставляете заявку

Поставщики торгуются за нее

Вы выбираете лучшее предложение

Купить уголь

Важно: чтобы избежать нежелательных звонков и спама после размещения заявок на покупку, мы не публикуем Ваши контактные данные в открытом доступе. Все торги за заявку проводятся онлайн на нашем сайте.

uglex.com

Особенности образования месторождений углей | Ископаемые минералы

Для образования углей необходимы растительный материал, определенные климатические условия и рельеф поверхности, а также соответствующие накоплению растительного материала биохимические, палеогеографические и геотектонические условия.

В древних геологических образованиях органических веществ (особенно растительных) было мало, поэтому до сих пор еще не найдены угли кембрийского или достоверно силурийского возраста. Самый древний возраст углей — нижнедевонский, к нему относятся угли Барзасского месторождения, находящегося за северо-восточной границей Кузнецкого бассейна, угля Медвежьих островов в Баренцевом море и др.

Различают два типа накопления растительного материала: автохтонный и аллохтонный. В первом случае основная масса материнского вещества угля в форме растительных остатков накапливалась на местах современного залегания твердых горючих ископаемых. При аллохтонном накоплении твердые продукты разложения растительного материала принесены извне. Вещество переносится водой и. ветром. Различают два типа аллохтонии:

• первичная аллохтония—материнское вещество, перенесенное извне, на месте отложения превратилось в твердые горючие ископаемые;
• вторичная аллохтония — уже образовавшиеся твердые горючие ископаемые перенесены в другое место, где они снова отложились.

Характер рельефа поверхности также важный фактор угленакопления. Накопление значительного количества растительных остатков возможно только в области пониженного рельефа с заболоченными площадями, наподобие современных торфяников. Играют определенную роль в формировании месторождений угля и биохимические условия разложения растительного вещества. Разложение отмерших растений в аэробных условиях (окислительных) происходит быстро.

В условиях повышенной влажности и стоячей воды растительные остатки, главным образом под влиянием микроорганизмов (анаэробных бактерий), которые могут существовать без доступа воздуха, превращаются в торф. Различают четыре типа разложения расти тельного вещества, каждый из которых отличается условиями отложения остатков растений: тление, перегнивание, оторфянение и гниение. Существуют органические вещества, трудно поддающиеся разложению. К ним относятся, например, смолы, воск и др., которые после всех процессов разложения остаются мало измененными, а впоследствии из них образуются специфические ископаемые угли — липтобиолиты. Трудно разлагаются также наиболее устойчивые ткани высших растений: споры, кутикулы, коровые ткани. При тлении, перегнивании и оторфянении главная роль принадлежит аэробным микроорганизмам, а в процессе гниения — анаэробным.

В процессе формирования торфяных залежей огромное значение имеют палеогеографические условия. Процесс протекает и в условиях приморских низин, занятых речными долинами дряхлеющих рек, их дельтами, а также озерами, болотами, лагунами, нередко затопляемых мелководным морем, и в условиях континентальных равнин платформ или межгорных котловин с озерно-болотным ландшафтом.

Угленакопление происходило в эпохи медленного и длительного погружения суши, на фоне которого протекали вертикальные движения. Основной фактор, отражающий тектонические условия, — положение уровня грунтовых вод в торфянике, а также связанное с ним положение уровня вод в бассейне седиментации.

Процесс углеобразования единый и стадийный: от торфов до каменных углей и далее антрацитов. Бурые угли по сравнению с каменными углями содержат меньшее количество углерода и повышенное кислорода. Для них характерны бурая и очень редко черная черта, бурое окрашивание щелочи и густо-желтое до коричневато-бурого окрашивание раствора азотной кислоты. Сложение бурых углей часто рыхлое, их плотность изменяется от 0,8 до 1,25 г/см3. Они легко выветриваются и характеризуются развитием эпигенетических трещин.

Для разграничения бурых и каменных углей пользуются такими физическими свойствами, как черта, окрашивание раствора едкой щелочи (КОН) и кипящего раствора разбавленной азотной кислоты. Внешне каменные угли существенно отличаются от бурых: цвет их обычно черный; черта черная; плотность 1,26—1,35 г/см3. При повышении степени углефикации заметно изменяются цвет и отражательная способность основной массы, твердость, цвет и яркость люминесценции, а также химико-технологические свойства. Один из показателей степени углефикации — их блеск. Химико-технологические свойства каменных углей не только отличаются от свойств бурых, но и существенно разнятся между собой в пределах одной каменноугольной стадии, так как в ней встречаются угли различных генетических групп: гумусовые, сапропелевые и смешанного материала.

Наиболее углефицированы антрациты. Цвет антрацитов черный с желтоватым (золотистым), иногда с сероватым оттенком. Некоторые антрациты серого цвета. Антрациты почти всегда блестящие, сравнительно однородные. Плотность антрацита 1,36—1,65 г/см3, твердость от 2 до 4. Выход (в %) летучих веществ менее 10, водорода до 3, углерода не менее 95, азота менее 1; температура воспламенения 500—600 °С. Кокс — порошковатый.

Процесс перехода в каменный уголь и далее в антрацит называют в геологии горючих ископаемых метаморфизмом углей. Для многих бассейнов (Донбасс, Кузбасс и др.) наблюдаются обеднение летучими веществами и обогащение углеродом угольных пластов с глубиной. Иногда изменение выхода летучих настолько закономерно, что можно установить градиент этого изменения; обычно на 100 м он колеблется в пределах 1—2,3%.

Под действием интрузий уголь испытывает контактовый метаморфизм. При крайней степени метаморфизма он переходит иногда в кокс и графит, причем это наблюдается при непосредственном контакте угля с интрузивным телом на расстоянии 5—10 м от контакта. Далее от контакта уголь теряет некоторое количество летучих и переходит в тощие и антрацитовые угли.

При регионально-термальном метаморфизме органическое вещество угля изменяется под воздействием теплового потока от пластовых интрузивов на больших площадях. Такой метаморфизм имеет важное значение, например, для Тунгусской угленосной провинции и отчасти Сучанского угленосного бассейна.

При динамометаморфизме гораздо большую роль играет давление, хотя одновременно на этот процесс влияет и повышение температуры.

Существует много классификаций горючих ископаемых, основы которых были заложены немецким палеоботаником Г. Потонье. Классификация Г. Потонье была существенно развита Ю. А. Жемчужниковым, который учел исходный материал и условия его превращения.

geomineral.ru

• 
  Комнатные растения на авито в кургане
• 
  Растения на букву б комнатные растения
• 
  Питание способы питания организмов питание растений
• 
  Красная книга растения и животные татарстана
• 
  Какие растения есть в сосновом лесу
• 
  Биология сообщение о растениях 5 класс
• 
  Животные и растения тундры красная книга
• 
  Почему слово растение пишется через а
• 
  Частный питомник садовых растений юрия баженова
• 
  Средство от ржавчины на листьях растений
• 
  Клумба в тени какие растения выбрать