Петтиджон ?. Дж. Осадочные породы

Подождите немного. Документ загружается.

113 км Г71. Вблизи выходов на поверхность ангидрит превращен*»

гипс. Верхняя часть разреза представлена преимущественно талитои*

хотя здесь присутствуют некоторые калийсодержащие соли, главный

образом полигалит, Ca

Mg(SO

)-SH

O, а также переслаиваю-

щиеся гипсовые пласты. Соотношение галита и гипса составляет 1:4,

вместо соотношения 30:1, которое должно было бы наблюдаться в

случае, если отложения были бы образованы в условиях простой изо-

ляции и испарения морской воды.

Пермский эвапоритовый бассейн в Северо-Западной Европе охва-

тывает большую часть акватории Северного моря и прилегающих к

нему участков суши, включая северо-восточную часть Англии, боль-

шую часть Дании и Нидерландов, север Германской равнины и ее

продолжение на территорию Польши и далее. Пермские породы дан-

ного бассейна, перекрытые более молодыми пластами, отличаются

развитием эвапорнтов, особенно в верхней части цехштейна. Пермский

разрез перекрывается пестрыми песчаниками и раковистыми извест-

няками триаса; эвапориты присутствуют как в раковинном известня-

ке, так и в перекрывающих юрскнх отложениях [33]. Эвапориты цех-

штейна занимают площадь по меньшей мере 250 000 км

и в регионе

Штасфурта, в ГДР, мощность их превышает 1000 м. Отложения гнпса

и ангидрита мощные и широко распространены: онн простираются на

несколько километров в пределах цехштейна; более растворимые эва-

пориты обнаружены ближе к центру бассейна, особенно в районе

Штасфурта, где их разрабатывают с целью получения калия. В мес-

тах наибольшей мощности галита отмечены проявления движения

солн и диапнровые интрузии. Разрез цехштейна представлен рядом

эвапорнтовых циклов (четырех в ГДР), которые начинаются с карбо-

натов, за ними следует ангидрит, в свою очередь перекрывающийся

талитом (и в некоторых участках солями калия). Их стратиграфия,

петрология и геохимия описаны во многих работах [190, 242, 179, 272,

273, 274].

Происхождение звапоритов

Все солевые отложення образуются при испарении рассолов. Пер-

воначальным источником таких рассолов является главным образом

морская вода. Рассол может образовываться непосредственно из морс-

кой воды при испарении ее в полуизолированном или полностью изо-

лированном рукаве моря в аридном регионе. Рапа может формиро-

ваться во внутренних бассейнах засушливых регионов, куда поступа-

ют воды, которые привносят соль из реликтовых вод морских осадков

(«ископаемой» морской воды или захваченного рассола), соль, раст-

воренную в более древних соляных пластах, или, как считают неко-

торые современные исследователи, из переносимых по воздуху внутрь

континента частиц соли, образовавшихся из брызг океана [31].

Испарение морской воды и последовавшая за ней кристаллизация

были изучены экспериментально. Морская вода содержит около

3,5 вес.% растворенного твердого вещества, около

/s которого пред-

ставлена хлористым натрием. Средний состав этих материалов приве-

ден в табл. H-8.

Эксперименты Узильо [312] показали, что, когда в результате ис-

парения первоначальный объем морской воды уменьшается наполови-

ну, осаждается небольшое количество окиси железа и CaCO

. Когда

объем составляет 0,2 от первоначального объема морской воды, фор-

552-

мируется гипс. При уменьшении первоначального объема приблизи-

тельно до 0,1 начинает кристаллизоваться NaCl. Дальнейшее сокра-

щение объема приводит к появлению сульфатов и хлоридов магния и,

наконец, к образованию NaBr и KCl.

Несмотря иа то что порядок кристаллизации, наблюдавшийся

Узильо, согласуется в общих чертах с последовательностью, харак-

терной для некоторых соляных отложений [256], известно много ис-

ключений. Также известно много минералов, входящих в состав со-

ляных пластов, которые не обнаружены в экспериментально получен-

ных остатках. Кристаллизация рассолов — это очень сложный процесс,

Таблица 11-8

Состав солей океанов. По [55]

Соль

Содержание, %

Соль Содержание, %

NaCI

MgCI

MgSO

CaSO

77,76

10,88

4,74

3,60

CaCO

MgBr

2,45

0,35

0,22

NaCI

MgCI

MgSO

CaSO

77,76

10,88

4,74

3,60

Сумма

100,00

и он зависит не только от растворимости входящих в их состав солей,

но также и от концентрации присутствующих солей и температуры.

Для более детального ознакомления фазовых взаимодействий от-

сылаем в обзору Стюарта [275] по кристаллизации хлоридных рас-

солов и к работе Югстера и Смита [88] по кристаллизации рассолов,

полученных из обогащенных карбонатом вод.

Если осядет вся соль в 305-метровом столбе морской воды, то об-

разуется отложение мощностью 4,6 м, в котором 0,15 м будет состав-

лять сульфат кальция, 3,6

— хлористый натрий и оставшиеся 0,8 м

придется на соли, содержащие калий и магний. Для образования от-

ложений мощностью 100 м потребуется испарение огромного объема

воды. Однако глубинная вода в расчет не принимается. Действитель-

но, участие глубинных вод вряд ли возможно, на что указывает ассо-

циация многих солевых пластов со строматолитовыми текстурами,

растрескиванием ила и т. п. Насколько известно, все современные эва-

пориты имеют очень мелководное происхождение. Однако Шмальз

[256] представил неоспоримые аргументы в пользу глубоководного

происхождения некоторых древних эвапоритов.

Если осаждение было доведено до завершения, то порядок на-

пластования солей должен быть приблизительно тем же, что и у

Узильо, и они должны быть примерно в тех же пропорциях, в кото-

рых оии присутствуют в морской воде. Кроме того, если соль начала

осаждаться, то ее кристаллизация должна дойти до конечной стадии,

в противном случае она вступает в реакцию с остаточной жидкостью

и образует различные твердые фазы. Ввиду того что многим эвапо-

рнтовым отложениям свойственны существенные отклонения от выше-

упомянутых норм, можно заключить, что простого испарения морской

воды не происходит, и либо материнский ра'сол не образовывался из

морской воды, либо испарение происходило в особых условиях, кото-

рые объясняют эти аномалии.

553-

Подробное рассмотрение вопроса об осаждении если различного

происхождения приведено в работах Грабау [119] и Летца [1901. Ба*

лее сжатая и более современная сводка представлена Стюартом [275].

В настоящее время две школы рассматривают происхождение эвапо-

ритов в геологическом разрезе. Одни предполагают, что отложения '

образовались из значительной, более или менее постоянной устойчи-

вой массы рассола —соляного озера или пересыщенного солью рукава

моря. Другие считают, что соли отложились из приповерхностных рас-

солов, достигших поверхности плайи или себхи в результате явления

капиллярности, н что масса воды, если она имела место, была в луч-

шем случае мелкой н существовала короткое время.

Для того чтобы объяснить мощные отложения соли, Оксеииус

[225] выдвинул свою «теорию баров». Согласно его концепции, по-

стоянная отмель или бар отсекает лагуну от океана, оставляя узкий

канал, через который может проникать морская вода, восполняющая

обусловленные испарением потери, и через который практически не

происходит оттока. По мере того, как все больше соли привносится в

лагуну, соленость увеличивается до тех пор, пока не начнется отложе-

ние соли. Этот процесс будет происходить пока существует канал,

достаточно мелкий, чтобы препятствовать утечке плотных придонных

рассолов. Моделью данной теории являлся залив Кара-Богаз-Гол у

восточного побережья Каспийского моря.

Необходимы некоторые дополнения теории ограниченного бассей-

на для объяснения -стратиграфических особенностей различных соля-

ных скоплений. Гипотеза множественных бассейнов [30], например,

предполагает наличие непрерывного ряда соединенных бассейнов.

Воды проходят через следующие один за другим бассейны и постепен-

но становятся более солеными. Вероятно, во втором илн третьем бас-

сейне может осаждаться галит без осаждения гипса и ангидрита в

основании. Поскольку эта гипотеза предусматривает сложный харак-

тер бассейнов и концентраций, она выглядит недостаточно правдопо-

добной. Избирательно кристаллизация может происходить более

просто. Кинг [169], например, предложил остроумное объяснение для

мощных отложений ангидрита в формации Кастиль (пермь) в Техасе

и Нью-Мексико. Он допускал отложение в полуизолированном море,

в которое обычная морская вода проникает через частично ограни-

ченный канал. Концентрированный рассол моря Кастиль, по-видимому,

погружался на дно и частично возвращался в результате оттока че-

рез проницаемый барьер в море. Достигнутый уровень солености был

достаточным для осаждения сульфата кальция, но не хлорида натрия.

Первично осажденным должен быть гипс, но Кинг считал, что стадия

ангидрита должна быть достигнута примерно за

периода на-

копления отложений Кастиль (температуру принимаем равной 30°С).

Считается необходимым испарение 290 см

воды для обеспечения наб-

людаемого ежегодного прироста ангидрита. Подсчеты показывают,

что объем притока π оттока относится 10:1. Это равновесие должно

привести к осаждению ангидрита с относительно небольшим количест-

вом галита и должно допустить вынос из бассейна более раство-

римых солеи и возвращение их в морс. Современные океанографи-

ческие исследования циркуляции в частично ограниченных лагунах

нлн заливах подтверждают теорию привноса-выноса Г2591

Для объяснения происхождения многих эвапоритовых отложений

1оселл"; Ги

Ха

?и

ЗР

Г261

В Время

применяют модель ?ебхи.

Ьоселлиии и Хардн [26], например, относят эвапоритовые фацнн фор.

554-

мадии Беллерофон (верхняя пермь), на севере Италии, к обстановке,

напоминающей современную себху. Около 40 регрессивных себховых

циклов, мощность которых составляет в среднем 3 м, состоят из зем-

-листого доломита, переходящего вверх по разрезу в гипсоносный до-

ломит, который в свою очередь перекрывается слоистым желваковым

гипсом, покрытым массивным гипсом с «ячеистой» текстурой. Такие

же циклические разрезы отмечались и в формации Бейбл (триас) в

Доломитовых Альпах; в верхней формации Бураио, в Центральных

Апеннинах; и в формации Норденшёльтбрин (мел) на Шпицбергене

(Харди, 1972, персональное сообщение). Эвапоритовые отложения де-

вонского возраста в южной части Альберты и в Саскачеване, Канада,

также демонстрируют себховые циклы, и, следовательно, их можно

рассматривать как отложения себхи, неоднократно выходившие на

поверхность [101]. Таким же образом были объяснены даже отложе-

ния галита [264].

Считается, что подобным образом накопились серии Солфифера

(верхний миоцен) в Сицилии, которые были отложены в очень мелко-

водной прибрежной лагуне илн в условиях себхи [135].

Некоторые отложения гипса образуются в результате реакции

сульфатсодержащнх вод с известняками. Окисление пирита, особенно

пирита черных сланцев, приводит к образованию большого количест-

ва кислых сульфатных вод, которые реагируют с известняком н прев-

ращают значительную часть его в гипс. Эти отложения не являются,

конечно, эвапоритами и обычно имеют небольшой объем и носят мест-

ный характер.

Гипс обнаружен в некоторых местах в виде гипсита, который

представляет собой гипсовую землю. Этот материал составляет вы-

ветрелые выцветы, обнаруженные только в засушливых регионах, рас-

положенных на выходах гипса или гипссодержащих пластов. Местами

он является источником гипса.

Углеродсодержащие осадки

Введение

Органические компоненты живой материи подвергаются окисле-

нию н превращаются в СОг и воду. Это окисление, или «медленное

сгорание», не прекращается со смертью организма, а заменяется бак-

териологическим разложением или прямым окислением. В зависимос-

ти от места скопления и количества имеющегося кислорода, органиче-

ские остатки подвергаются только частичному или неполному окисле-

нию, известному как гумификация, или гниение. Такие не полностью

окисленные продукты представлены метаном (CH

), окисью углерода

(СО), водородом (Нг) и т. д. Эти газообразные вещества улетучива-

ются, но некоторые из частично разложившихся твердых органических

остатков погребены и сохранились в литосфере, где с ними происхо-

дят дальнейшие изменения.

Органическое вещество, которое избегнет полного разложения и

подвергнется погребению, становится компонентом накапливающегося

осадка. Процентное содержание органического вещества, накапливаю-

щегося таким образом, варьирует в широких пределах. Согласно Tpac-

ку [298], немногие типично морские осадки содержат более 10%, и

лишь некоторые осадки содержат менее 0,5% органического вещества.

Среднее количество органики в прибрежных осадках составляет око-

555-

Атмосферы

СОг

Гидросферы

Уголь Известняк

битум

доломит

Л и τ о с Φ е ρ а

ло 2 5%, а для осадков открытого океана —около 1,0%. Поскольку

около 50 60% органического вещества нредставлено углеродом, сред-»

нее содержание органического углерода в прибрежных морских осад-^

ках таким образом, составляет около 1,5%. Древние отложения так-

же содержат углеродсодержащие остатки. Как правило, глинистые

сланцы содержат почти в два раза больше органического вещества,

чем песчанистые сланцы или алевролиты, которые, в свою очередь, со-

держат его вдвое больше, чем тонкозернистые песчаники. Средний

глинистый сланец содержит 2,1% органического вещества; средние

известняки содержат око-

ло 0,29%; средние песча-

ники—около 0,05% [66].

На основании исследова-

ния 25000 образцов по-

казано [299], что содер-

жание органики в неко-

торых формациях превы-

шало 4% и что общее

среднее содержание со-

ставляло 1,5% (эквива-

лентное 1% углерода).

Однако даже при таком

малом содержании угле-

рода общее количество

органического углерода,

поглощенного осадками,

очень велико. Еслн при-

нять 1% за среднюю ве-

личину и еслн общая мас-

са осадков составляет

480· IO

T [233], то коли-

чество погребенного органического углерода составит 4,8 ·10

т. Это ко-

личество в 500 раз превышает содержание его в углях (6-10

т).

Углеродсодержащие остатки, в основном лишенные обычных

детрптовых осадков, накапливаются в других местах. К таким отло-

жениям относятся торф в современных условиях и его «ископаемый»

эквивалент в древних разрезах — уголь. Хотя эти л родственные им

материалы представляют большую ценность для человека, они состав-

ляют лишь незначительную часть известных горных пород и, как от-

мечалось выше, лишь небольшую часть от общего количества «иско-

паемого» углерода. Толща осадков 1000 м мощности содержит столько

ор!анического вещества, что из него можно составить пласт мощ-

ностью 20 м. Однако на каждые 1000 м отложившегося осадка при-

ходится лишь 5 см угля.

Первичным источником органического вещества, которое факти-

чески служит основой углеродсодержащего остатка в осадках, явля-

ется двуокись углерода атмосферы. Это вещество путем фотосинтеза

зеленых растений преобразуется в сложные органические соединения,

которые, как отмечалось, частично разрушаются метаболическими

процессами (дыхательный газообмен), частично гнилостными процес-

сами и частично быстрым сжиганием огнем (рис. 11-35) Те орга-

нические соединения, которые избежали полного разложения, пог-

ребены в осадках или в редких случаях образуют осадочное отло-

жение, в когором нет минерального вещества (уголь«или битум). Оче-

556-

Рис. 11-35. Цикл двуокиси углерода. По Голдшмид-

ту [1933]

видно, подобное улавливание органического углерода в литосфере

привело бы к постепенному истощению запасов CO

в атмосфере и

гидросфере, если бы CO

в систему не поступало дополнительно. Эти

дополнения обеспечиваются главным образом вулканическими процес-

сами, в результате дегазации CO

поступает из земной мантии [248].

Природа и форма органических остаточных образований

Стойкость органических материалов к разложению различна

[297]. Наиболее чувствительны к распаду протеины, сахара, крахма-

лы и другие пищевые материалы. Целлюлоза и жиры разлагаются

не так быстро; янтарь, полнплакофоры некоторых брахиопод и другие

формы организмов, смола и парафины сохраняются даже в породах

кембрийского возраста. Распад растительных тканей происходит весь-

ма избирательно и изучен недостаточно [15].

В настоящее время органические остатки накапливаются в форме

гумуса, торфа и сапропеля [234].

Гумус представляет собой скопление органических остатков в са-

мой верхней части литосферы, в основной в почве. Чаще всего эта

форма аккумуляции подвергается окислению. Поэтому в обычной поч-

ве гумус состоит из вновь поступающего органического вещества и

большого числа соединений, представляющих различные стадии распа-

да. Некоторые промежуточные продукты, так называемые гумидные

кислоты, очень активны. Фактически этн кислоты представляют собой

коллоидный комплекс, способный поглощать катионы из раствора.

Если полуторные окиси и растворенный гумус приготовить в опреде-

ленных пропорциях, то образуются смешанные растворы. Если изме-

нить пропорции, то образуются коагуляты гумуса с гидратированны-

ми окислами железа и алюминия.

Условия, благоприятные для образования торфа, почти повсю-

ду связаны с пресноводными болотами. Содержание органического

вещества в данном осадке может составлять 70—90% всего объема

отложения. Минеральные компоненты отсутствуют. Отложение торфа

происходит там, где идет быстрый рост и размножение растений, чрез-

мерное развитие органических соединений, которые с трудом распа-

даются и создают такие условия в среде, в которых жизнедеятель-

ность микроорганизмов сведена к минимуму или полностью угасла.

Растения обладают различной торфообразующей способностью. Top-

фообразование обусловлено разложением камыша, осоки, хвоша

(Equisetum), различных древесных растений — особенно определен-

ных видов сосны (Pinus), березы (Betula), черной ольхи (Alnus) и

ели (Picea)—и наиболее важных для торфообразования — торфяных

мхов (Sphagnum и Hupnum).

Скопления торфяного мха могут иметь мощность несколько мет-

ров и простираться на многие квадратные километры. Они гидроско-

пичны и поглощают в 14 раз больше воды, чем их собственный объем.

Торфяные мхи удовлетворяют условиям торфонакопления, потому что

они быстро растут и состоят в основном из целлюлозы и парафи-

новых веществ с небольшим количеством протеина. Органические

кислоты, образованные в результате гнилостного разложения, не мо-

гут получить оснований для нейтрализации; в результате кислотность

препятствует появлению микроорганизмов.

В современном мнре накопление торфа наиболее интенсивно в се-

верных широтах и связано с обширными пресноводными болотами.

557-

В Канаде они известны по названием маскегов [2371.ГИ лишь'Я

Канаде эти болота занимают площадь около 1 295

ООО

км

. В настояА

щее время торф также образуется в прибрежных мангровых болотах а

в болотах, затапливаемых солоноватой или морской водой [269].

Сапропель представляет собой ил, богатый или полностью

состоящий нз органических соединений, которые накапливаются иа

дне различных водных бассейнов: озер, лагун, эстуариев и т. п. Остат-

ки фито- и зоопланктона богаче жировыми и протеиновыми вещест-

вами, чем торф. Следовательно, распад (гниение) происходит при не-

Зоопланнтон -Фитопланктон

Hej

H—Детрит морсная^вода )

бентосная (рауиа

Детрит морская вода = Атмосфере (CO

)

\ /

. Бентосна!) флора

)

Осадок(С)

Рис. 11-36. Связь углерода, организмов в морских осад-

ков. Нектон — активно плавающие поверхностные формы

организмов; планктон—пассивные поверхностные формы

организмов; бентос — формы организмов, живущие иа дне

большом количестве кислорода. Образуются различные типы углево-

дородов наряду с восстановленными формами железа (углекислое а

сернистое железо). Постепенная аккумуляция сапропеля контролиру-

ется в значительной мере быстрым размножением организмов, обес-

печивающих этот процесс (рис. 11-36). Свободные органические кис-

лоты отсутствуют, потому что среда в основном нейтральная. В подоб-

ных накоплениях могут быть, а могут и не быть значительные прнмесв

минерального вещества.

Классификация углеродсодержащих осадков

Органические остатки, накапливающиеся в виде осадков, бывают

двух основных типов — торфяные или гумусовые, которые при захо-

ронении приводят к образованию различных форм угля (гумусовых

или древесных углей), и сапропелевые вещества, которые ведут к об-

разованию сапропелевых углей (кеннельского и богхеда). Там, где

органические остатки смешива-

ются с минеральным веществом,

образуются нечистые угли раз-

личных типов. Нечистый гумусо-

вый уголь является зольным уг-

лем. Сапропелиты, такие как го-

рючие сланцы, обогащены са-

Рис, 11-37. Классификация я воменкла

тура углеродсодержащих осадков (ис-

точник неизвестен).

1-глнннстый сланец: 2 —черный сланец; S-

зольный уголь;

—горючий сланец: 5 —кея-

нельскнй сланец: б - богхед-кеинельсккй CM-

нец, 7 — угольные пласты; 8 —кенкель; S —

еННвЛЬ!

асф,льт

- асфальт*»

558-

Сапролит

(р«Д»4ф,и)

пропелевыми остатками (рис. 11-37). Черные сланцы являются

углистыми сланцами, содержание углерода в которых выше сред-

него. Даже обычные сланцы, содержащие обычные органические

компоненты, могут в определенных геологических условиях продуци-

ровать органические флюнды (нефть и природный газ), которые миг-

рируют из пластов источника в благоприятные геологические ловушкн

и накапливаются там, образуя нефтяные залежи. Потеря более лету-

чих компонентов нефти ведет к образованию отложений твердого ас-

фальта (асфальтит, юинтаит и т. д.).

Ископаемые угли

Ввиду большой важности угля как энергетического сырья в за-

падном мире большое количество работ было написано об его свойст-

вах, условиях залегания, происхождении, добыче и использовании.

Среди наиболее фундаментальных трудов об угле можно назвать ра-

боты Мура [215], Рейстрика и Маршалла [238], Томкейеффа [297].

Общая характеристика и классификация. Уголь является горючим

непрозрачным (исключение представляют только очень тонкие плас-

тинки) некристаллическим твердым веществом, окраска которого

варьирует от бурой до черной. Он может быть тусклым и блестящим,

имеет малую плотность (от 1,0 до 1,8). Твердость изменяется в преде-

лах от 0,5 до 2,5. Он хрупок и имеет неровный, занозистый или рако-

вистый излом. Эти свойства изменяются в зависимости от типа или

класса угля.

Уголь классифицируется по классам (маркам) н в зависимости

от физического состава. Первая классификация предшествует второй

я прежде всего базируется на степени метаморфизма угля: эту клас-

сификацию в основном используют при торговле углем. Вторая клас-

сификация является биопетрологической и основывается в значитель-

ной степени на микроскопическом изучении угля.

Классы угля зависят от сте-

пени углефикации. Они более '

или менее произвольны. Помимо

общих свойств используются

тщательно отобранные химиче-

ские критерии, которые характе-

ризуют каждый класс (рис. 11-38).

Обычно выделяют следующие

классы угля: 1) бурые угли, или

Л и

Г H

ы, 2) суббитуминозные, Рис. 11-38. Ряд угля. По [54].

3) битуминозные. 4) ПОЛубНТу-ЗЦ—Дре»е:нна; 2 —торф; 3 — лигаит: 4 —битуыи-

ι-\ Ьтиозный уголь; 5 — антрацитовый уголь

минозные, 5) полуантрацнтозые^ *

и 6) антрацитовые. Кроме то-

го, выделяют некоторые другие типы углей, ие входящие в обычный

углефикационный ряд. К ним относятся кеннельские и зольные угли.

Бурый уголь, или лигнит, является низшим членом углефи-

кационного ряда. Он имеет бурый, буровато-черный и редко черный

цвет; обычно сохраняет структуру первичной древесины; содержит мно-

го влаги; характеризуется низкой теплотворной способностью и плохо

высыхает. Он быстро сгорает с дымящимся пламенем. Большая часть

лигнитов имеет меловой нли более молодой возраст.

Битуминозный уголь характеризуется более высокой сте-

пенью углефикации, т. е. содержит более высокий процент углерода и

559-

меньше воды. Он легко горнт и при выходе на .поверхности не так

ко распадается. Большинство битуминозных углей имеет тонкую полос-

чатость, образующуюся в результате переслаивания блестящих и туск-

лых пластов угля (рис. 11-39).

Антрацитовый уголь характеризуется ярким, почти полуме-

таллическим блеском и раковистым изломом. У него высокое содержа-

ние связанного углерода (беззольной части кокса) и низкое —летучих

углеводородов. Он горит не так быстро, как более низкосортные виды

угля, и сгорание происходит с небольшим пламенем, которое дает много

тепла и мало дымит. У него довольно большая зольность.

Рис. 11-39. Слоистый битуминозный уголь, пласг № 6, округ Фраиклин, Иллинойс

[270]. Близок к натуральному размеру.

Обратите вникание на переслаивание стекловидного блестящего угля (внтрен) я тонкослоистого·

угля (кларен)

Рис. 11-40. Массивный кеннельскнй уголь. Образец почти в натуральную величи-

ну [270].

Обратите внимание на глыбовое строение, раковкстый излом и отсутствие слоистости

Суббитуминозные, полубитуминозные и полуантрацитовые угли—

переходные типы угля.

Кеннельский уголь является неслоистым углем, черным, би-

туминозного типа с раковистым изломом (рнс. 11-40). Он сгорает быст-

ро, образуя длинное дымное пламя. Характеризуется высоким содер-

жанием летучих компонентов.

Зольный уголь содержит большое количество примесей, харак-

теризуется высоким процентным содержанием (33% или более) золы.

Термин графитоид применяется к углям, метаморфизоваиным

сильнее антрацита.

Химический состав угля. Уголь состоит главным образом из угле-

рода, водорода и кислорода. Азот и сера содержатся в меньшем коли-

честве. Минеральное вещество (зола) — переменный компонент. Содер-

жание главных компонентов изменяется в зависимости от класса угля.

Изменение основных компонентов —углерода, азота, водорода и кисло-

рода, начиная с древесины и кончая антрацитом, представлено в

табл. 11-9.

550-

Содержание водорода, азота и кислорода на 100 частей углерода

доказано в табл. 11-10.

Очень наглядно постоянное уменьшение содержания водорода и

кислорода при переходе от торфа к различным классам угля. Более то-

го, пропорциональное уменьшение содержания кислорода больше, чем

водорода. В целлюлозе (CeHi

) эти два элемента существуют точно

в таких же пропорциях, как и в воде (1:8). В древесине водород нахо-

дится в избытке, превосходя это отношение (1:7), и избыток постоянно-

увеличивается до тех пор, пока соотношение в антраците ие становится

равным приблизительно 1:1. Изменение состава (основывающееся на

данных табл. 11-9) показано на рисунке 11-38.

Таблица 11-»

Средний состав древесины, торфа и углей. По [54]

Углерод

Водород Азот

Кислород

Древесина

Торф

Лигнит

Битуминозный уголь

Антрацит

49,64 6,23

55,44 6,28

72,95 5,24

84,24 5,55

93,50 1 2,81

0,92 43,20

1,72 36,56

1,31 20,50

1,52 8,69

0,97 2,72

Таблица 11-Itt

Относительное содержание компонентов древесины, торфа и углей. По [54]

Углерод

Водород

Азот

Кислород

Древесина

100 12,5

1,8

87,0

Торф 100

11,3 3,5

64,9

Лигнит 100

7,2

1.»

28,1

Битуминозный уголь

100

6,6 1,8

10,3

Антрацит

100

3,0 1.3

2,9

Компоненты угля. Существует два научных направления в облас-

ти номенклатуры н классификации компонентов угля: американское и

британское. Американская номенклатура [295] является ботанической

и генетической и может быть применена только после микроскопических

исследований. Британская классификация, или классификация Стопса

[278], является преимущественно мегаскопической н описательной и,

следовательно, применима для макроскопических образцов. Каждая из

этих систем имеет своих сторонников; были предприняты попытки при-

мирить или скомбинировать этн схемы и создать приемлемый междуна-

родный стандарт (обзор материалов по данному вопросу приведен в ря-

де работ [39, 40, 63, 207]), Результатом является классификация Стоп-

са— Хирленда (табл. 11-11).

В любом образце обычного битуминозного угля можно видеть нево-

оруженным глазом три или четыре разновидности угля. Каждый тип:

характеризуется своими особенностями. Эти компоненты, которые в той.

или иной степени объединены в полосы, являются составными частями,

угля и обозначаются как витрен, кларен.дюрен и фюзен (см. рис. 11-39).

В и τ ρ е н образует тонкие горизонтальные слои до 20 мм.

Это блестящий стекловидный, похожий на вулканическое стекло,

агатоподобный уголь, переслаивающийся с более мощными пропласт-

561-