14.11. Выход смолы
Выход смолы полукоксования угля TSK представляет собой отношение массы жидких продуктов разложения угля, нагреваемого без доступа воздуха при температуре 50С-600 °0 в установленных стандартом условиях, к массе этого угля. Указанный показатель используется при оценке качества и в промышленных классификациях бурых углей.
14.12. Метаморфизм углей
Метаморфизм углей - превращение бурого угля последовательно в каменный уголь, антрацит и графит преимущественно под влиянием повышенной температуры и давления в земных недрах, сопровождающееся изменением химического состава, структуры и физических свойств. Происходящие изменения состава и свойств в основном затрагивают гелифицированные компоненты. Наиболее податлив к метаморфизму гумусовый уголь наименее - сапропелевый.
По характеру геологических процессов, приведших к преобразованию растительного вещества в недрах Земли, различают следующие виды метаморфизма: региональный, термальный /контактовый и неконтактовый/, динамометаморфизм и радиогенный.
Региональный метаморфизм происходит на больших площадях /регионах/ в период погружения угленосной толщи при одновременном воздействий на угли температуры и давления. Ископаемые угли образуются в интервале температур от 30-40°С /переход бурых углей в каменные/ и до 300°С /образование антрацитов/ и при статическом давлении до 250 МПа.
В угольных бассейнах региональный метаморфизм обусловил существование вертикальной и горизонтальной зональности в распространении углей различной степени метаморфизма. Как заметил К.Хильт еще в 1873 г., с увеличением стратиграфической глубины наблюдается закономерное повышение степени метаморфизма углей /правило Хильта/ при одном и том же составе исходного растительного материала выход летучих веществ, количественно отражающий степень метаморфизма углей в нижележащем пласте меньше, чем в вышележащем. В Донбассе через каждые 100 м отмечено закономерное падение выхода летучих веществ /градиент метаморфизма/ в пределах 0,5-1,4 %, в Кузбассе - 0,5- %, в Рурском бассейна - 2,3
Горизонтальная зональность в размещении углей с одинаковой степенью метаморфизма определяется тектоническими особенностями бассейна. В Донбассе зоны изометаморфных углей расположены почти симметрично по отношению к оси Главного антиклинала и соответствуют зонам увеличения мощности угленосной толщи каменноугольных отложений /рис. 68/.
Термальный метаморфизм пoдpaздeляeтся на контактовый и неконтактовый. При контактовом матаморфизме изменение углей происходит' при непосредственном соприкосновении вторгшихся в угленосную толщу изверженных пород. Размеры зон контактовых изменений зависят от состава внедрившихся пород /температура расплава основных пород - 1100-1300 °С, кислых - 800-900°С, их расположения по отношению к угольному пласту /наиболее эффективно при внедрении в почву угольного пласта/, мощности и характера перекрывающих пород /влияет на продолжительность остывания магмы/.
Непосредственное влияние теплоты малых интрузий типа даек, штоков, силлов на вмещающую их угленосную толщу изучено на угольных месторождениях в Донбассе, Кузбассе и на о. Сахалин. Угли на контакте с ними графитизированы, а по мере удаления от контакта можно встретить антрациты, тощие угли, кокс и т.д. Однако общая мощность измененных углей и пород обычно исчисляется несколькими метрами. Если исходный уголь был сильно метаморфизован, то влияние малых интрузий оказывается на нем незначительно. Иногда внедрившаяся магма не имеет непосредственного контакта с угольным пластом. В этом случае преобразование угля происходит под влиянием теплоты остывающего расплава, а степень изменения зависит от размеров и состава магматического тела, расстояния от пласта угля, пористости и теплопроводности вмещающих пород /неконтактовый метаморфизм/.
.Термальный метаморфизм различной степени проявился в Тунгусском, Кузнецком, Донецком и других угольных бассейнах. На территории Тунгусского бассейна в триасе произошло внедрение магмы в пермскую угленосную толщу с образованием секущих тел и стратифицированных залежей /рис.69/.
Рис. 69
Рис. 68 – Схема
распространения углей разных степеней
метаморфизма на поверхности каменноугольных
отложений Донбасса: 1 – угли переходные
от бурых к длиннопламенным; 2 – угли
низких степеней метаморфизма (марки
Д-Г); 3 – угли средних степеней метаморфизма
(марки Ж-К); 4 – угли высоких степеней
метаморфизма (марка Т); 5 – полуантрациты,
антрациты
Тепловое воздействие интрузий привело к изменению марочного состава углей oт бурых до антрацитов и графита. В юго-западном Донбассе между с.Константиновка и ст.Еленовка на площади размером около 50 км2 нижне-карбоновые угли имеют аномально завышенную степень метаморфизма. На общем фоне марок Г-Ж и К вклиниваются участки с тощими углями, полуантрацитами и антрацитами. Хотя эта площадь пересечена многочисленными секущими и пластовыми дайками, но высокометаморфизованные угли нередко находятся от них на значительном расстоянии. Это свидетельствует о том, что в данном случае наблюдается не контактное воздействие интрузивного комплекса на уголь, а влияние теплоты внедрившихся магматических тел.
Динамометаморфизм /дислокационный или тектонический/ - преобразования углей под влиянием теплоты, выделяющейся при тектонических процессах. Из-за малого количества выделяемой при тектонических процессах теплоты этот вид метаморфизма признают не все геологи.
Радиогенный метаморфизм протекает под воздействием теплоты, выделяющейся при распаде радиоактивных элементов в минералах /уранинит, уранофан и др./. Он отмечается в угольных пластах, находящихся близ источника радиоактивной теплоты.
Подразделение ископаемых углей на группы и стадии метаморфизма /ЮСТ 21489-76/ производится по показателю отражения витринита в воздухе и в иммерсионном масле /табл. 12/.
Таблица 12 – Группы и стадии метаморфизма углей
Группа стадий метаморфизма |
Стадии метаморфизма |
Показатель отражения витринита |
|
в воздухе Ra. 10, усл. ед. |
В иммерсионном масле R0, % |
||
Буроугольная |
01 |
<58 |
<0,30 |
|
02 |
58-66 |
0,30-0,39 |
|
03 |
66-69 |
0,40-0,49 |
Каменноугольная |
I |
70-76 |
0,50-0,64 |
|
I-II |
77-79 |
0,65-0,74 |
|
II-III |
83-86 |
0,85-0,99 |
|
III |
87-90 |
1,00-1,14 |
|
III-IV |
91-93 |
1,15-1,29 |
|
IV |
94-97 |
1,30-1,49 |
|
IV-V |
98-102 |
1,50-1,74 |
|
V |
103-107 |
1,75-1,99 |
|
VI |
108-114 |
2,00-2,39 |
|
VII-VIII |
115-123 |
2,40-2,99 |
|
VIII-IX |
124-131 |
3,00-3,59 |
|
IX |
132-142 |
3,60-4,49 |
|
X |
143 |
4,50 |