Курсовая работа: Метаморфизм углей

4.  полуантрациты – антрациты.

Первый этап – дополимерный, на втором создается полимерная структура угля, и наибольшим изменениям подвергается периферийная часть структурных единиц. На третьем этапе, начиная с углей стадии Ж и кончая стадиями ОС-Т, помимо периферийной части начинает изменяться и ядерная. Заключительные изменения в угле начинаются на четвертой стадии и определяются превращением ядерной части.

Соотношение стадий преобразования ОВ углей и вмещающих их осадочных пород.

Мнение о большей чувствительности ОВ углей к изменению температур по сравнению с осадочными терригенными породами делают необходимым определение соотношения стадий преобразования углей и вмещающих их пород.

В настоящее время, представляется целесообразным принять четырехстадийное расчленение постседиментационных изменений осадочных пород (Ю.Р. Мазор, 1985).

Сравнение схем постседиментационного изменения вмещающих пород и углей выявляет ряд интересных закономерностей. На схеме соотношения стадий превращения ОВ углей и вмещающих (прил.2) хорошо видно, что уже на стадии среднего катагенеза вмещающих заканчиваются катагенетические преобразования ОВ углей. Позднему катагенезу пород соответствует ранняя подстадия метагенеза углей. И, наконец, региональному метаморфизму пород отвечает ультраметаморфизм ОВ.

Это опережение развития органическим веществом изменения вмещающих его пород отражает повышенную чувствительность ОВ к термобарическому воздействию и некоторую замедленность преобразования вмещающих угли осадочных пород.

Проведенное сопоставление позволило оценить масштаб опережения развития ОВ. Оно показало, что:

Q  изменение ОВ углей начинается при температуре, близкой к поверхностной,

      давлении менее 0,03-0,05 кбар,

      глубине погружения 200-300 м, реже 500 м;

Q  образование углей стадий Т-А происходит при температурах до 3000С,

                 давлении до 3 кбар;

Q  образование метаантрацитов происходит при температуре до 4500С,

давлении до 4 кбар;

Q  образование графитов происходит при температуре больше 4500С,

давлении свыше 4 кбар.

По данным Н.Л. Добрецова и В.С. Соболева (1970):

- температура формирования зеленых сланцев находится в пределах 350/400-500/5500С при давлении 7-10 кбар;

- температура формирования пород эпидот-амфиболитовой фации – 500-600-6500С при давлении 7,5-10 кбар.

Соответственно, можно полагать, что последние температуры характеризуют условия образования графитов при региональном метаморфизме.

ГЛАВА 2

Условия углефикации

К главным факторам углефикации относятся температура, давление и длительность процесса, то есть время. Проявление этих факторов в недрах обеспечивается различными вариантами геологических условий.

Температура.

Температура однозначно признается главным фактором. Ее влияние отчетливо следует из наблюдений за изменениями углей на контакте с интрузиями. Это же подтверждают и данные по искусственной углефикации, многократно проводившейся в лабораторных условиях. Наконец, имеется серьезная геологическая информация, позволяющая судить о ведущей роли температуры и ее пределах на основе сравнительного анализа распространения углей разной степени зрелости в бассейнах и месторождениях различного типа, возраста и геотермического режима.

При оценке температур образования углей при региональном метаморфизме большинство исследователей в последнее время исходит из того, что весь ряд преобразования углей, начиная от перехода бурого угля в каменные и кончая высокометаморфизованными антрацитами, укладывается в интервал температур 30/50 – 300/3500С (по разным источникам).

Низкие температуры более отвечают реальным геологическим обстановкам образования разнометаморфизованных углей (углефикация органического материала в кайнозойских осадках Верхнерейнского грабена началась при температуре свыше 350С).

Можно считать, что образование антрацитов происходит до 250-3000С, так как формирование субграфитов (графитов d3, d2, d1 по классификации Лендис) происходит в температурных пределах 300-390-4000С, а полноупорядоченных графитов – свыше 390-4000С.

Таким образом, превращение углей осуществляется в диапазоне температур от 35 до 250-3000С.

Давление.

О роли давления существуют противоположные мнения, такие как способствует, не мешает, препятствует. Сложность состоит в различном характере влияния этого фактора на изменение, во-первых, физических и структурных свойств, во-вторых, химических превращений. Так, давлению обязаны, в частности, повышение плотности углей и оптической анизотропии витринитов, переориентация (упорядочение) угольных макромолекул. В то же время давление, скорее всего, препятствует осуществлению химических реакций, выделению летучих продуктов углефикации. Согласно законам термодинамики, увеличение давления за счет выхода летучих веществ из органического материала может тормозить процессы метаморфизма в том случае, если газы не отводятся.

Данные экспериментов показали, что рост давления при постоянной (комнатной и повышенной) температуре не увеличивает степени зрелости углей, что изменение бурых углей происходит быстрее при меньшем давлении (Н.В. Лопатин, 1983). В результате давление, видимо, сказывается больше на самой ранней буроугольной стадии, когда значительно меняются прежде всего физические характеристики (плотность, пористость, влажность). На других стадиях этот фактор, скорее, замедляет углефикацию (В.Н. Волков, 1993).

Роль давления представляется достаточно очевидной на стадии диагенеза (угли Б1) с начала перекрытия торфяника, отражаясь процессом дегидратации и слабо выраженной микрослоистостью. На стадии катагенеза (угли Б2-Ж) результат давления ощутимо проявляется в виде неотчетливой макрослоистости в углях Б2 и четкой – начиная с углей Б3 и в более метаморфизованных разностях вплоть до раннеметагенетически преобразованных углей стадии ЖК-ОС.

Наименее ясной остается роль давления на стадии позднего метагенеза (угли Т) и метаморфизма (угли ПА-МА), особенно на стадии позднего метагенеза и начала метаморфизма (угли ПА), так как в тощих углях становится неразличимой текстура угля, четко до этого выраженная. Однако, это не означает отсутствия влияния давления в этот период истории углей (Ю.Р. Мазор, 1985).

Время.

Наиболее дискуссионным является вопрос о влиянии времени, то есть продолжительности процесса метаморфизма углей. Неясная роль времени выражается в наличии двух противоположных точек зрения.

Согласной одной из них (И.И. Амосов, И.В. Еремин, С.Г. Неручев и др.), время не играет никакой роли. Геологического времени «всегда хватает»: для перехода углей из одной стадии в другую достаточно несколько сот, максимум, миллионов лет.

Другая версия исходит их важной роли времени. Ряд исследователей (М. и Р. Тайхмюллер, М.Л. Левенштейн, Н. Бостик, Н.В. Лопатин, М.В. Голицын, Н.Б. Вассоевич), сопоставляя угли разной степени метаморфизма в зависимости от возраста, пришли к общему выводу, что время может компенсироваться температурой, а температура – большей продолжительностью процесса.

Некоторые исследователи (Блесс, Мартин, Папот, Вольф) отстаивают подчиненную роль фактора времени.

По мнению Ю.Р. Мазора (1985), надо говорить не о преимуществе температуры над временем или наоборот, а о суммарном их воздействии, то есть воздействии определенной минимальной температуры в течение эффективного минимального времени. Такой минимальной эффективной температурой является температура, перешагнувшая рубеж 350С и определенная на каждой стадии. Эффективное время, необходимое для превращения угля из одной стадии в другую при указанных температурах – это примерно 5 млн. лет с возможным сокращением или увеличением этой цифры к средним стадиям углей каменного ряда. В течение этого времени уголь подвергается диструкции. Дальнейшее его пребывание при данной температуре, сколько долго бы оно ни продолжалось, не приведет к метаморфизму угля, и роль времени становится неэффективной и некомпенсирующей температуру. Температура в процессах регионального метаморфизма не компенсирует нехватку определенного времени. Это не относится к контактовому метаморфизму, где порядок температур существенно отличается.

ГЛАВА 3

Виды метаморфизма

Введение и краткий обзор представлений.

Эволюционное стадийное развитие углей определяется на стадии торфогенеза до покрытия осадками биохимическими причинами, а после перекрытия и погружения - геохимическими причинами.

Биохимическая превращенность определяется конкретными палеогеографическими условиями:

Q  рельеф,

Q  гидрология,

Q  исходный растительный материал,

Q  климат.

Геохимическая превращенность в решающей степени зависит от эндогенных причин и, прежде всего, термобарических, которые определяются приуроченностью бассейнов к различным тектоническим структурам земной коры, существенно отличающимся условиями своего развития.

Классификация видов метаморфизма углей.

Региональный метаморфизм.

В настоящее время можно утверждать, что закономерное стадийное преобразование углей вне зависимости от их возраста, в любом осадочном, в том числе угленосном бассейне или на месторождении различной тектонической природы является результатом регионального (глубинного) метаморфизма, являющегося основным, проявленного за счет глубинного тепла Земли на значительной площади (всего бассейна или месторождения) с начала погружения угленосных осадков, где по мере увеличения глубины, которая может достигать 10 км и более,  ОВ испытывает возрастающее влияние тепла.

Страницы: 1, 2, 3, 4