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 отношеиию к оси Главного антиклинала и соответствуют зонам увеличения мощности угленосной толщи каменноугольных отложений /рис. 16/.

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.17/.

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 /ГОСТ 21489-76/ производится по показателю отражения витринита в воздухе и в иммерсионном масле /габл. 4.2/.

Таблица 4.2 – Группы и стадии метаморфизма углей