книги из ГПНТБ / Егоров, А. И. Очерки угленакопления

точного Казахстана — это углепроявлениЯ северного гумидногб пояса. Распределение осадков по сезонам в этой области было более равномерным и достаточным для развития пышного рас­ тительного покрова, заболачивания и торфонакопления на плоских островах и приморской низменности с быстро меняв­ шимися очертаниями берегов.

В углях ашлярикской и карагандинской свит Караганды преобладает витрипит, часто его более 50%, семивитринита до 10—15%, фюзинита до 30%, липоидных элементов 1—5%, в том числе спор не более 0,5—2%. Основной тип угля — кларенодюреповый полуматовый, обычно штриховатый, тонко- и линзо­ виднополосчатый. Преимущественно это стеблевые, реже сме­ шанные угли аттритового сложения. Сапропелевых углей в Ка­ рагандинском бассейне нет; в Экибастузе и Тениз-Коржупкуле они очень редки (Нефедьева, 1956).

Полосчатость или штриховатость — характернейший и отчет­ ливо выраженный структурный признак углей умеренного поя­ са с чередованием вегетационных и относительно холодных пе­ риодов. Очевидно, слоистая текстура угольных пластов также более типична для умеренных гумидных зон, чем для экватори­ альной с малым контрастом сезонов. Слоистые текстуры созда­ ются главным образом прерывистостью погружения ложа тор­ фяника, колебанием уровня воды и некоторыми другими причи­ нами, но они не затушевывают периодичности в отложении био­ массы и минеральных осадков, связанной с климатическими изменениями (Егоров, 1956) и необыкновенно усложняющей строение торфяной (угольной) залежи. Примером может слу­ жить любой из визейских угольных пластов Караганды, ТенизКоржункуля, Экибастуза. Структурные и текстурные особенно­ сти, обусловленные климатической ритмикой, проявляются тем контрастнее, чем больше доля аллохтонной растительной и ми­ неральной массы в накоплении пласта.

ТИПИЧНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ВИЗЕЙСКИХ УГЛЕЙ, ОБРАЗОВАВШИХСЯ В РАЗНЫХ КЛИМАТИЧЕСКИХ ЗОНАХ

В чем же основное различие углей, образовавшихся в трех рассмотренных визейских климатических поясах: экваториаль­ ном, тропическом субаридном и умеренном (северном гумидном)? Оно заключается в т и п и ч н о м для каждого пояса со­ отношении главных компонентов угля (табл. 3).

121

Достаточное и мало меняющееся по сезонам количество осадков в экваториальном поясе, более или менее равномерное распределение их по сезонам в умеренном поясе способствуют накоплению гслифицировапных тканей и гелифицироваппон (прозрачной) основной массы. Высокая температура в эквато­ риальной зоне, ускоряя процессы биохимического разложения, даже в короткие моменты недоувлажнения (аэрации) торфоген­ ного слоя, приводит к потере значительной части органических соединений в виде растворов или газов. Создаются условия для местной фюзепизации и обогащения фюзенизированными и осо­ бо стойкими липоидными элементами, которых обычно все-таки меньше, чем фюзена.

В тропическом аридном (или субаридном) поясе соотноше­ ние гелифицировапного вещества и химически более устойчивых фюзенизированных тканей вместе с липоидными элементами об­ ратное, так же как и в группе фюзен — липоиды. Обогащению липоидными веществами способствует и специфическое анато­ мическое строение растений-углеобразователей этого пояса: мощное развитие химически стойких тканей, защищающих рас­ тение от избытка света, тепла и сухости. Растения умеренного пояса не нуждаются в защите от избыточного испарения, осве­ щенности, высокой температуры. Поэтому среди отлагающей­ ся растительной массы значительно меньше суберинсодержащих тканей, кутикулы, спор с толстой экзпной. Поэтому над липоидными компонентами обычно преобладает фюзпнпт, несмотря на его относительно малое количество (за редкими исключениями) по сравнению с углями субаридного (или арид­ ного) пояса.

122

Степень восстановленное™ (или первичной окисленности) углей, по-видимому, также в какой-то степени зависит от кли­ матической зональности, так как активность и глубина процес­ сов аэробного разложения на поверхности торфогенного слоя неодинакова в разных климатических условиях. Первично окис­ ленные угли более свойственны экваториальному и тропическо­ му поясам и во всех поясах — окраинам торфообразующих об­ ластей, где чаще происходит энергичная аэрация речными вода­ ми и медленнее погружается торфогенный слой.

В заключение необходимо обратить внимание и на такой важный компонент углей, как минеральное вещество. Уголь — не стерильное органическое образование, а сложный минеральноорганический комплекс. Геохимические обстановки (ландшаф­ ты) одпонаправленно определяют природу обеих частей этого двуединого комплекса. Генетическая общность органической и минеральной частей углей обязывает искать в разных углях и разные «наборы» химических элементов, от породообразующих кремния, алюминия и железа до сопутствующих редких п рас­ сеянных, неодинаково подвижных в жарких сухих, жарких влажных и умеренных гумидных областях Земли. До сих пор при поисках последних слишком мало уделялось внимания па­ леогеографическим, в частности палсоклиматическим и палео­ ботаническим факторам первичной концентрации, переноса и накопления их в древних торфяниках. Больше изучалось рас­ пределение их внутри пластов угля в зависимости от строения, степени метаморфизма пли степени восстановленное™ его.

В таблице 4 приведены содержания «макроэлементов» в зо­ ле различных климатических поясов. К сожалению, полных ана­ лизов золы и привязки их к определенным типам углей почти нет. Естественно, что приведенные цифры дают лишь прибли­ зительное представление о типичном составе минеральной части углей разных климатических поясов. Но даже эти скудные сведения показывают: 1) закономерное увеличение кремнезема в золе углей северного гумидного пояса в 2—2,5 раза по сравне­ нию с содержанием окиси кремния в золах углей экваториаль­ ного пояса; 2) возрастание количества глинозема в субаридном поясе и затем уменьшение в гумидном поясе; 3). резкое сни­ жение содержания окиси железа в углях северного гумидного пояса. Особое внимание привлекает кремнезем. Его количество растет независимо от второго основного компонента золы (гли­ нозема) непрерывно с юга на север. Очень высокое содержание кремнезема в золе Караганды и особенно Экибастуза нельзя объяснить ни привносом за счет вулканической деятельности (она была и в Донбассе), пи за счет преобладания силикатных

123

пород На поверхности размывавшейся суши (они были и вокруг Донецкого прогиба). Очевидно, высокое содержание кремнезе­ ма в углях северного гумидного пояса надо связывать с осо­ бенностями выветривания, транспортировки, осадконакопления (Страхов, т. 2, 1960; Перельман, 1963; Баас Беккипг и др., 1963; Войткевич и Закруткин, 1970) и типом углеобразующей расти­ тельности. Не случайно совпадение двукратного роста ко­ личества кремнезема в золе и такого же возрастания количест­ ва членистостебельных, у которых много кремнезема в составе живых тканей; он как бы армирует их быстро растущий сте­ бель.

Несомненно, что с физиологическими особенностями и харак­ тером питания растений-углеобразователей связана повышенная концентрация значительного числа тех химических элементов, которые обнаруживаются в углях. Растение со всеми своими особенностями формируется той же средой, которая способст­ вует подвижности или фиксированию в осадке химических эле­ ментов. Поэтому поиски элементов, концентрирующихся в углях выше кларковых значений, должны контролироваться не только результатами изучения морфологии пласта для выявления при­ уроченности искомых элементов к определенным слойкам раз­ реза, но и сопровождаться детальным палеоклиматическим (или палеогеографическим) анализом, оценкой геохимических особен­ ностей ландшафтов областей размыва, транзита и отложения осадка, а также оценкой роли древних растений-углеобразова­ телей в накоплении химических элементов.

*» *

Углеобразующая растительность разных климатических зон обладает и разными физиологическими особенностями. Приспо­ сабливаясь к воздействию внешней среды, растения вырабаты­ вают различные формы защиты от избыточной сухости или переувлажнения и недостатка кислорода, от избытка тепла и света или, наоборот, от их недостатка. Это выражается в раз­ ном соотношении тканей в живом растении, в разном химичес­ ком составе биомассы. Рассматривая зональные особенности углеобразующей флоры и угля, как сложнейшего комплекса ор­ ганических и минеральных веществ, невольно хочется употре­ бить такую антропоморфную аналогию: растение — «дитя» кли­ мата и земли, уголь — «дитя» растения, значит «внук» клима­ та. Как часто бывает в семье, воспитание внуков поручается дедам и бабкам, а потому внуки наследуют черты характера родителей и прародителей.

Позднейшие процессы диагенеза, обуглероживания, метамор­

125

физма не только не уничтожают различий исходной раститель­ ной массы и особенностей первичного разложения ее, но иногда подчеркивают их. Поэтому исследованию углеобразующих флор разных климатических поясов и геологических эпох следует уделить большее внимание не только для уточнения ботаничес­ кой систематики и филогении, но и для познания химической эволюции органических веществ, превращавшихся в торф и уголь. Очень богатую информацию несут фитералы, но изуча­ ются они недостаточно и односторонне.

В последние годы заметно усилился интерес к изучению сов­ ременных торфяников для понимания первичных условий на­ копления углей и процессов преобразования накопленной расти­ тельной массы. Сделаны очень ценные наблюдения о направ­ ленности и интенсивности преобразования органического и минерального вещества в разных фациальных обстановках (Ти­ мофеев и др., 1970). Но, к сожалению, на все вопросы, интере­ сующие геологов, углепетрографов, углехимиков, ответ получить не удастся. Ведь территория нашей страны лежит целиком в умеренных широтах, и, следовательно, изучается только один тип торфопакопления. Кроме того, контраст менаду климатическими гсозопами в разные геологические эпохи был неодинаковым: не оставались постоянными степень аридности или гумидпости со­ ответствующих зон, менялся состав углеобразующей раститель­ ности. Метод актуализма в этих условиях особенно ненадежен.

Сравнительный материал, приведенный в настоящем очерке, показывает, что некоторые процессы первичного разложения растительных веществ в торфогеппом слое протекают неодина­ ково в разных климатических зонах. Например, можно подме­ тить, что фюзепизация более интенсивна в тропическом поясе, где дождливые периоды чередовались с сухими, характер ми­ нерального питания нередко способствовал повышению кислот­ ности болотных вод, а высокая температура ускоряла окисле­ ние накопленных органических веществ. Внзейскпе фюзпнпты не составляют исключения. Подобным же образом расположена зона фюзепнетых углей теократического пермского периода. Так, в ранней перми, когда граница между аридным и гумидпым поясами приблизительно совпадала с линией Тиман—оз. Зайсан, вдоль нее тянулась широкая зона с преобладанием фюзенитовых углей. Даже в обширной и достаточно обводненной Куз­ нецкой котловине содержание фюзиннта в нижних пластах всрхнебалахонской свиты доходит до 45% и более. Угли Мину­ синского бассейна — это преимущественно фюзенолиты; очень много фюзеиизироваппых компонентов в печорских, кайнаминских, кепдерлыкских углях, а также в углях западных районов

126

Тунгусского и Таймырского бассейнов. Только на восточных окраинах этих бассейнов преобладающими становятся гелитолнты и мнкстогумолиты. Фюзенизацня чаще п в большем мас­ штабе идет в теплых, аридных или субарпдных областях, но это не значит, что при соответствующих обстановках там не может образоваться много гелпфицнрованных веществ, а в умеренных шпротах исключено накопление фюзенолитов. В наших совре­ менных торфяниках умеренных широт (гумидной зоны) фюзсп обнаруживается часто, но не как преобладающий компонент.

Сравнение немногочисленных анализов золы, к сожалению, не привязанных к определенному типу углей, показывает, что при переходе из одного климатического пояса в другой изменя­ ется количество кремнезема и соотношение его с глиноземом. Не­ сомненно, что в углях разных поясов концентрируются разные ассоциации редких и рассеянных элементов, находящихся в раз­ ных соотношениях друг к другу и к кларковым величинам согласно геохимическим закономерностям, единым для безугольных и угленосных площадей.

Концентрация элементов, быстрота накопления и состав тор­ фа — этого сложного комплекса органических и минеральных соединений меняются также и внутри генетического контура заболоченного пространства. П. И. Степановым введено в уголь­ ную геологию понятие «угленосный массив». Это •— геометри­ ческое тело (линза в толще земной коры), ограниченное конту­ ром, за пределами которого в эпоху древнего торфопакопления по разным причинам растительная масса не могла накапли­ ваться. Приконтурные площади угленосного массива с выкли­ нивающимися и расщепляющимися пластами отличаются от центральных площадей угленосного массива вещественным и химическим составом органической массы, а также большим количеством и несколько иным составом минеральных веществ. Вдоль материкового контура часто наблюдается повышенное содержание тех редких и рассеянных элементов, которые легко выпадают из растворов при встрече с болотными водами.

По-видимому, для более полного познания закономерностей современного торфообразовапия следует ввести аналогичное понятие «торфогенной провинции» или «торфогенной области» с генетическим ограничением их (по геологическим, физико-ге­ ографическим и другим признакам). Изучение отдельных тор­ фяников в различных частях торфогенной области и сравнение полученных результатов с учетом географического положения изученных залежей даст несравнимо более богатый материал для понимания процессов формирования угольных пластов. И все-таки надо очень осторожно проводить аналогии между

127

современными торфами и углями других эпох. Уголь — это изумительно сложное сочетание органических и минеральных компонентов. Он необычайно разнообразен по составу слагаю­ щих его растительных остатков, химическим свойствам, струк­ туре, блеску, цвету и многим другим признакам. Если сказать, что в мире нет двух углей, абсолютно подобных друг другу, это не будет преувеличением. Может быть, именно безграничное разнообразие углей побуждает некоторых исследователей соз­ давать архисложные классификации в надежде уложить в них тысячи его разновидностей. Вряд ли это возможно и нужно сейчас, когда нам еще неизвестны многие причины, породившие такое разнообразие угля, когда не познаны многие его ценные свойства, а используются далеко не все уже познанные.

ЛИ Т Е Р А Т У Р А

Ам м о с о в И. И. Основные причины неодинакового состава и свойств ископаемых углей. В кн.: «Химия и генезис твердых горючих ископаемых»

цевые комплексы средне- и верхпепалеозойских отложений СССР. В сб.: «До-

сред. В ни.: «Геохимия литогенеза». М., Изд-во иностр. лит., 1963, стр. 11—85

среднего карбона юго-западной части Донбасса. Изв. АН СССР, сер. гсол.

ной котловины. В кн.: «Палеопалииологический метод в стратнграфи». Л., Изд-во ВСЕГЕИ, 1968, стр. 11—22.

В а х р а м е е в В. А. Развитие ботанико-географических областей в те­ чение палеозоя и мезозоя па территории Евразии и их значение для стра­

ти состава спорово-пыльцевых спектров в ископаемых углях и осадках раз­ личного генезиса. В кн.: «1\ методике палеопалинологических исследований» Л., Изд-во ВСЕГЕИ, 1966, стр. 69—79.

128

перидермы сигиллярий в антрацитах Донбасса. ДАН СССР. т. 90, 1970, № 3,

В кн.: «Палеопалинологический метод в стратиграфии». Л., Изд-во ВСЕГЕИ, 1968, стр. 41—52.

Д р о з д о в а И. Н., К о р ж е н е в с к а я Е. С., Л а п о А. В. О фи-

жений юго-западной части Алтае-Саянской горной области. В кн.: «Палино­ логия Сибири». М., «Наука», 1966, стр. 75—80.

Е г о р о в А. И. К вопросу об относительной роли движений земной ко­ ры и климата в процессах торфонакопления. Уч. зап. РГУ, т. 34. Тр. геол,-

роды растений-углеобразователей на микрокомпонентный состав угольных

Донецкого бассейна и значение их для выяснения генезиса типов углей. Ли­

Ла р и щ е в А. А. О природе углей центральной части Кузбасса. Со­ ветская геология, 1949, № 38, стр. 83—92.

Ле б е д е в К. К- О роли минеральных компонентов в формировании торфяных отложений. В кн.: «Генезис твердых горючих ископаемых». М.,

М и х а й л о в а Т. Е., Ф р а д к и н а А. Ф. Палинологическая характе­ ристика девон-пнжнекарбоновых отложений по разрезу Кемпендяйской струк­ турно-поисковой скважины. В ки.: «Палинология Сибири». М., «Наука», 1966, стр. 70—75.

Не ф е д ь с в а Л. П. Петрографический состав и условия образования угольных пластов Экибастузского каменноугольного месторождения. Тр. Лаб. геол. угля АН СССР, вып. 4. М.—Л., Изд-во АН СССР, 1956, стр. 105—190.

Но в и к Е. О. Сопоставление нижиекамеппоуголыюй флоры УССР и Карагандинского бассейна. В кн.: «Совещание по унификации стратиграфиче­ ских схем допалеозоя и палеозоя Восточного Казахстана». Тезисы докладов.

Алма-Ата, Изд-во АН Каз. ССР, 1957, стр. 97— 100.

«Основы палеонтологии». Справочник для палеонтологов и геологов

СССР. «Водоросли, мохообразные, псилофитовые, плауновидные, членистостебельные, папоротники». М., Пзд-во АН СССР, 1963.

П е р е л ь м а н А. И. Геохимия ландшафта. М., «Высшая школа», 1966.

П е т р о в с к и й Г. Д. Критика основ генетической классификации гу­ мусовых углей. В кн.: «Материалы по геологии и петрографии углей СССР». Тр. ВСЕГЕИ, нов. сер., т. 132. Л., «Недра», 1968, стр. 16—24.

Р а д ч е н к о Г. П. К вопросу о первом появлении ботанико-географи­ ческой и климатической зональности в Северной Евразии. В кн.: «Вопросы па­ леобиогеографии и биостратиграфии». М., Госгеолтехиздат, 1957, стр. 42—64.

Р о м а н о в с к а я Г. М., Т а б а ч н и к о в а И. П. К вопросу о влия­ нии географических факторов па состав спорово-пыльцевых комплексов. В кн.: «К методике палеопалинологнческих исследований». Л., Изд-во ВСЕГЕИ, 1956, стр. 79—85.

Ст р а х о в Н. М. Основы теории литогенеза, т. 1—3. М., Изд-во АН

СССР, 1960, 1962.

Ст р а х о в Н. М. Типы литогенеза и их эволюция в истории Земли. М.,

Госгеолтехиздат, 1963.

Т е о д о р о в и ч Г. И. [и др.]. Минерало-геохимические фации терригенных отложений нижнего карбона основной части Урало-Волжской обла­ сти в связи с их нефтеносностью и угленосностью. М., Изд-во АН СССР, 1962.

Т и м о ф е е в П. II, Б о г о л ю б о в а Л. И., Я б л о к о в В. С. Прин­ ципы построения генетической классификации гумусовых углей. Изв. АН

СССР, сер. геол., 1962, № 2, стр. 49—63.

Т и м о ф е е в П. П. [и д р ] . Особенности преобразования вещества осадков различных фаций в процессе формирования пород. В кн.: «Состоя­

и его изменение в процессе углеобразования. В кн.: «Осадконакопление и

рукции палеоландшафтов и вторичных преобразований минерального веще­ ства. В кн.: «Состояние и задачи советской литологии», т. 3. М., «Наука», 1970, стр. 155—161.

130