Петрографический состав карбоновых углей

При составлении этого раздела кроме литературных источников и личных наблюдений авторами использован весь первичный материал по петрографическому описанию угольных пластов бассейна, произведенному углепетрографами В.С. Миловановой, Л.С. Пылевой и 3.В. Паламарчук.



В гумусовых углях Карагандинского бассейна соотношение составных частей — форменных элементов, основной массы и минеральных примесей — варьирует в широких пределах. Среди форменных элементов резко преобладают стеблевые и коровые ткани; кутинизированные элементы (споры, пыльца, кутикула), смоляные и округло-угловатые тела играют сугубо подчиненную роль.

По характеру изменения и структуре стеблевые и коровые ткани, как обычно, делятся следующим образом (табл. 24).

Следует отметить, что ксилофюзен нами объединен с собственно фюзеном, поскольку различить их трудно.

Ксилен встречается в углях всех свит, но в очень небольшом количестве, в виде крупных, нередко линзовидных фрагментов и мелких обрывков с хорошо сохранившимся клеточным строением. В углях карагандинской свиты ксилена несколько больше, чем в углях долинской свиты.

Ксиловитрен распространен в несколько большем количестве, чем ксилен, хотя также является второстепенным микрокомпонентом. Угли карагандинской свиты содержат больше ксиловитрена, чем угли долинской. Особенно это относится к углям средней подсвиты карагандинской свиты. В разрезе пластов ксиловитрен распределен неодинаково. Так, например, в пластах к7 и к10 он распределен равномерно, в пласте к12 ксиловитрена больше в верхнем слое, а в пласте к13 — в нижнем.

Витрен является наиболее широко распространенным микро-компонентом, особенно в углях долинской свиты. Выделяются три разновидности витрена: структурный, слабоструктурный и бесструктурный. Структурный витрен характерен для углей долинской свиты, в меньшей степени для тентекской, карагандинской и ашлярикской свит. Наиболее широко развит слабоструктурный витрен. Структура его обычно заметна только при скрещенных николях. Он встречается как в виде широких полос, разбитых вертикальными трещинами, так и в виде тонких, часто расщепляющихся полос и линз. Слабоструктурный витрен является основным углеобразующим компонентом долинских, отчасти карагандинских углей. Бесструктурный витрен однороден как при одном, так и при скрещенных николях. Подобно слабоструктурному витрену, он имеет вид широких или тонких расслаивающихся полос и линз; довольно широко распространен во всех свитах, но больше в нижних.

Необходимо отметить, что до недавнего времени углепетрографы, изучающие карагандинские угли, тонкие полосы витрена относили к основной массе.

Фюзен распространен довольно широко, особенно в нижних угленосных свитах. Если в ашлярикских углях фюзен представлен крупными и мелкими обрывками, то в углях карагандинской свиты часто встречаются крупные линзы и полосы фюзена. В долинской свите в целом фюзена мало; повышенным его содержанием отличаются угли пластов д3, д5, д6, д7, д8 и д10, причем фюзен обычно тяготеет к верхней половине пласта.

Ксиловитренофюзен является самым распространенным фюзенизированным компонентом и особенно характерен для углей карагандинской свиты; форма тканей аналогична фюзену.

Витренофюзен встречается сравнительно редко и представлен полосами и линзами различных размеров. Следует отметить, что с описанными выше фюзенизированными компонентами объединены коричневые и темно-коричневые разновидности — семифюзениты (семифюзен, семивитренофюзен), которые встречаются весьма часто, нередко чаще, чем собственно фюзиниты. При макроскопическом описании все виды фюзенизированных растительных тканей относятся к фюзену. Все фюзенизированные ткани приурочены обычно к верхним горизонтам пластов.

Споры (в основном микроспоры) в карагандинских углях встречаются в небольшом количестве. В целом их роль возрастает вверх по разрезу. В ашлярикской свите споры единичны, в карагандинской их несколько больше (главным образом на северо-востоке Карагандинского угленосного района); в долинской свите содержание спор повышается до 10% и более (особенно в углях пластов д1, д2, д6 и д9). В тентекской свите количество спор несколько снижается. Макроспоры встречаются значительно реже.

Пыльца в крайне ограниченном количестве присутствует в углях карагандинской свиты и в несколько большем — долинской. Ее роль возрастает в углях тентекской свиты, где она составляет 15—20% спорово-пыльцевого спектра.

Кутикула встречается очень редко; ее несколько больше в углях верхних свит, где она присутствует в виде тонких удлиненных обрывков с неясно выраженными зубчиками.

Смоляные тела крайне редки.

Округло-угловатые тела (склероции) обычно витренового, реже фюзенового характера в наибольшем количестве (до 5%) присутствуют в тентекской свите. Вниз по разрезу их значение падает, хотя в долинской и верхах карагандинской свит их еще много (до 3%). В остальной части карагандинской, а также в ашлярикской свите они практически отсутствуют. В углях нижних свит повышается роль склероций фюзенового характера.

Основная масса, главным образом гелифицированная, реже фюзенизированная, присутствует в углях в незначительном количестве и более характерна для углей ашлярикской и карагандинской свит. Гелифидированная (прозрачная) основная масса встречается в углях верхних, отчасти средних пластов карагандинской свиты. Например, на севере Карагандинского района угли пласта к18 в значительной мере сложены прозрачной основной массой. Непрозрачной основной массы больше в ашлярикской свите и низах карагандинской. Основная масса чаще однородна, реже имеет комковатое строение — следы исчезнувшей тканевой структуры.

Минеральные примеси в углях Карагандинского бассейна играют значительную роль. Выделяются три группы минералов.

Аутигенные, в основном сингенетические минералы определяют зольность карагандинских углей. Терригенные минералы занимают подчиненное положение и обычно не оказывают существенного влияния на содержание золы в угле.

Главной минеральной примесью в углях всех свит является каолинит, который выполняет трещины эндокливажа и клеточные полости структурных микрокомпонентов, а также встречается в виде отдельных зерен и прожилков. Важную роль играют кальцит и сингенетический пирит, связанные в основном с блестящими типами углей. Кальцит выполняет трещины экзокливажа, встречается в виде отдельных прожилков и иногда в клеточных полостях замещает каолинит. Пирит наблюдается в виде мелких линзочек и зерен, неправильной формы стяжений, иногда выполняет клеточные полости в фюзене, редко встречается эпигенетический пирит. Пирит является обычной примесью в углях долинской и тентекской свит, а также карагандинской свиты в тех случаях, когда в углях резко преобладает гелифицированное вещество (например, в пластах к4 и к18). Кварц присутствует в угле в двух видах: терригенный в виде зерен различной степени окатанности и сингенетический в виде мелких кристаллических агрегатов и прожилков. Сидерит образует мелкие линзы и сферолиты, иногда замещает каолинит. Крайне редко встречаются прожилки целестина и гипса.

Наряду с общностью минерального состава карбоновых углей угли отдельных свит имеют и ряд отличий. Н.М. Крылова отмечает, что для углей нижних пластов карагандинской свиты характерно присутствие сидерита, в ряде пластов обнаружен целестин, минералы группы анатаз-брукита.

Б.Г. Габерман приводит следующий средний состав минеральной части углей карагандинской свиты: каолинит 40,1—62,2%альбит 10,1—18,7%; кварц 1,6—10,7%; мусковит 1,5—3,7%; гидрослюды 0,7—16,0%; окислы железа 0,5—5,4%; сидерит 0,0—11,3%; анортит 0,0—24,5%; кальцит 1,0—17,5%; пирит 0,0—10,1%; гипс 1,0—1,5%.

По данным Г.М. Лущихина, характерный признак углей тентекской свиты — присутствие шестоватого кварца, количество которого растет вверх по разрезу. Кроме того, в тентекских пластах этим автором был обнаружен вулканический пепел в виде остроугольных обломков стекла кислого, реже среднего состава. Вообще угли тентекской свиты отличаются повышенным содержанием терригенных минералов.

В углях тентекской и низов карагандинской свит нередко присутствуют различной мощности прослои каолиновой породы (типа флинтклея); в ряде пластов (например, к33, к7, т5 и др.) прослои достигают 10—20 см. В пробах флинт-клея из пластов к3 и к7 (Промышленный участок, шахты 19-бис, 42/43, 47, 55, 70) установлено постоянное высокое содержание кремнезема (45—50%), глинозема (30—35%) и низкое окислов железа (0,4—0,6%), кальция (0,2—0,7%), магния (0,2—0,8%), титана (0,3—0,6%) и фосфора (0,05—0,15%).



При описании углей Карагандинского бассейна в основном используется классификация Ю.А. Жемчужникова и А.И. Гинзбург, согласно которой гумусовые угли делятся на шесть основных типов. В ней лишь несколько изменены (в сторону увеличения) градации содержания гелифицированного вещества и введены градации для кутинизированных компонентов (табл. 25). Подобные изменения внесены в эту классификацию и во многих других бассейнах бывш. СССР. В свою очередь в каждом типе выделяются три подтипа: стеблевый, споровый и смешанный (спорово-стеблевый).

Для ашлярикской и карагандинской свит главным типом угля является стеблевый кларено-дюрен, а для долинской и тентекской — смешанный дюрено-кларен. Характер распределения в пластах основных типов углей отражен на рис. 28—30.

Макроскопическое подразделение основных типов угля приведено в табл. 26, составленной с учетом данных Н.М. Крыловой.

Полосчатость в углях обусловлена чередованием слоев блестящих и матовых разностей или слоев угля одного типа, но с разным количеством минеральных примесей. В штриховатых углях в однородной матовой основе присутствуют нитевидные полоски и штрихи витренизированного вещества. Нередко наблюдается сложная полосчатость. Например, в полосчатом угле матовые полосы в свою очередь являются штриховатыми.

Ультраклареновый (ксиловитрено-витреновый, витрено-клареновый) тип, почти нацело сложенный гелифицированным веществом, не имеет существенного значения и присутствует в виде тонких прослоев главным образом в углях верхней части карагандинской, а также долинской и отчасти тентекской свит.

Клареновый тип также имеет ограниченное распространение, но развит шире предыдущего и является основным углеобразующим типом в некоторых пластах долинской и верхов карагандинской свит. В долинской свите блестящие клареновые угли обычно неяснополосчатые и сложены преимущественно слабоструктурным и структурным витреном. В верхах карагандинской свиты клареновые угли чаще однородны; в них преобладает однородная гелифицированная основная масса. Большинство клареновых углей являются смешанными, в меньшей степени стеблевыми; споровые встречаются редко. Цвет этих углей черный, излом ступенчатый, угли хрупкие.

Дюрено-клареновый тип наиболее характерен для углей долинской и многих пластов тентекской свит и довольно широко развит в карагандинской свите. К нему относятся полублестящие полосчатые (обычно неяснополосчатые, реже линзовидно- и широкополосчатые) угли. В углях верхних свит отмечено больше растительных фрагментов с более или менее сохранившейся структурой. В тентекской свите уголь часто состоит из тонко измельченного растительного материала. Наиболее широко распространены смешанные дюрено-кларены, хотя в Тентекском районе довольно много стеблевых. Угли хрупкие, иногда довольно плотные, цвет серовато-черный до черного.

Кларено-дюреновый тип является основным углеобразующим типом в углях карагандинской и ашлярикской свит. Это полуматовые штриховатые, реже тонко- и линзовиднополосчатые, иногда однородные угли. Наиболее широко распространены стеблевые, в меньшей степени смешанные угли; споровые кларено-дюрены встречаются редко в виде тонких прослоев. Если в ашлярикской и низах карагандинской свит эти угли обычно представлены тонко измельченными фюзенизированными и гелифицированными тканями, нередко с большим количеством минеральных примесей, то в кларено-дюреновых углях основной части карагандинской свиты, а также в долинской свите обрывки тканей значительно крупнее. Угли серовато-черного цвета, плотные с угловатым изломом.

Дюреновый тип ни в одной из свит не занимает доминирующего положения. Эти угли развиты главным образом в ашлярикской и низах карагандинской свит. В остальной части карагандинской свиты и в верхних угленосных свитах дюрены обычно слагают тонкие прослои. К. этому типу относятся матовые штриховатые, реже однородные угли темно-серого до черного цвета, очень плотные, с раковистым, иногда неровным изломом. Наиболее часто встречаются стеблевые дюрены, состоящие из тонко измельченного растительного аттрита с линзами ксиловитрено-фюзена, фюзена и витрена. В угле обычно много минеральных примесей.

Ультрадюреновый тип углей встречается редко. Угли этого типа присутствуют в виде тонких прослоев в углях главным образом двух нижних свит.

Описанные типы углей залегают обычно в определенной последовательности, отражая весь ход развития торфяника. Пласт (а нередко и отдельная пачка в пласте сложного строения) начинается блестящим или полублестящим углем, переходящим вверх по разрезу в полуматовый, затем в матовый, который сменяется углистыми аргиллитами или аргиллитами кровли или породного прослоя. Такая последовательность в наслоении характерна для многих пластов бассейна. Естественно, что из этого общего правила, установленного А.А. Любер, имеются исключения, и часто из пласта «выпадают» отдельные угольные пачки, соответствующие тому или иному типу.

В табл. 27 с учетом данных А.А. Любер, Г.Л. Кушева и Г.М. Лущихина дана краткая характеристика основных типов угленакопления в Карагандинском бассейне.