Петрографические разновидности составных частей углей

07.11.2020

Угольные пласты, за редким исключением, петрографически неоднородны и имеют полосчатое строение, обусловленное чередованием различных составляющих, хорошо различимых невооруженным глазом.

Петрографический состав лучше всего изучать под микроскопом. Слабометаморфизованные каменные угли (длиннопламенные и газовые), которые отличаются явной полосчатостью, состоят из четырех различающихся по блеску петрографических макроингредиентов: блестящий — витрен, полублестящий — кларен, полуматовый — дюрен и матовый — фюзен.

Термины блестящий, полублестящий, полуматовый и матовый-волокнистый применимы лишь при макроскопическом изучении углей, а названия компонентой углей — витрен, кларен, дюрен и фюзен — преимущественно при микроскопическом исследовании. Часто (но не всегда) эти понятия не совпадают, иногда, например, внешне блестящий уголь при рассмотрении под микроскопом оказывается не витреном, а клареном.

Ниже дается характеристика макроингредиентов полосчатых каменных углей.

Витрен («стеклянный») представляет собой однородную блестящую разновидность углей с раковистым стекловатым изломом и вертикальными трещинами (рис. 9). Твердый (по шкале имеет твердость — 2), хрупкий, плотность средняя, цвет черный, черта у всех витренов черная, за исключением витренов менее зрелых каменных углей (типа длиннопламенных), где черта темно-бурая.

Витрен обычно встречается в виде тонких, резко ограниченных линзочек и прослойков и сравнительно легко отделяется ножом или ланцетом в виде осколков, напоминающих битое стекло. В угольных пластах залегает в кларенах и дюренах в виде мелких линзочек мощностью от едва заметных штриховатых до 1—3 см и очень редко более.

В прозрачных шлифах витрен имеет буро-красноватую окраску и представляется совершенно однородным и бесструктурным, весьма мало отличающимся от прозрачной однородной массы в каменных углях. В тонких шлифах — цвет красный, в аншлифах — серый (рис. 9).

При больших увеличениях и при микроскопическом исследовании травленых аншлифов было обнаружено, что витрены не всегда однородны и бесструктурны, а иногда обнаруживают клеточное строение (структурный витрен). Это указывает на то, что древесная растительная ткань претерпевала различную степень превращения в зависимости от направления и глубины процессов торфообразования и углеобразования.

Витрен не содержит примесей, обладает спекающейся (коксующейся) способностью.

Процессы, приводящие к образованию витрена, состоят из гелификация растительной ткани и происходят в глубоких частях торфяника без доступа воздуха, т. е. в анаэробных условиях.

Кларен ("светлый, ясный") — полублестящий уголь, состоит из прозрачной гелифицированной основной массы. Кларен мягок, трещиноватость его меньше, чем у витрена. Удельный вес 1,29. Выход летучих несколько больше, чем у витрена. (Удержание золы в кларене составляет около 1,2% при соотношении Al2O3:SiOa = 1,76. Кларен и витрен являются спекающейся частью угля в противоположность неспекающимся фюзену и дюрену.

Кларен содержит до 10% стойких кутинизированных частей (споры, кутикула). Встречается мощными прослоями, а иногда слагает целые пласты, в которых наблюдается более или менее заметная слоистость и постепенный переход в матовый уголь. К клареновым углям, например, относятся угли среднего карбона Донбасса, Кузбасса (внутренние пласты), Печорского, Алданского и других бассейнов.

Под микроскопом кларен так же. как и дюрен, неоднороден и подобно дюрену также состоит из основной массы и форменных элементов (рис. 10). Основная масса кларена, как и дюрена, может быть сложена из прозрачной и непрозрачной основной массы. Отличается же кларен от дюрена тем, что основная масса в них количественно преобладает над форменными элементами и представлена главным образом прозрачной разновидностью.

Дюрен («твердый») — матовый уголь, отличается большой твердостью по сравнению с другими ингредиентами (твердость по шкале около 3), вязкостью и плотным однородным строением. Цвет и черта аналогичны цвету и черте витрена того же угля. Блеск матовый, либо слегка матово-жирный, излом зернистый или близкий к раковистому. Текстура зернистая (гомогенная), иногда со слабо выраженной слоистостью. Структура плотная.

Дюреи под микроскопом в тонких шлифах и в аншлифах так же, как и кларен, макроскопически неоднороден (рис. 11, а,б). Составными частями дюрена является основная масса и различные форменные элементы, характерные для каменных углей: желтые (макро- и микроспоры, пыльца, кутикула, смоляные тельца) и черные (остатки растительных тканей). Основная масса бывает двух видов: прозрачная (красного цвета) и непрозрачная (игольчатая — черная и хлопьевидная — буровато-черная). Чаще преобладает непрозрачная масса и те или иные желтые форменные элементы.

Крупные споры — мегаспоры нередко можно наблюдать в дюрене невооруженным глазом или через лупу.

Дюрен образуется в проточных болотах, где происходят процессы окисления и загрязнения минеральными осадками. Дюреновые угли часто высокозольные и труднообогатимые. К ним относятся, например, угли Подмосковного и Кизеловского бассейнов.

Фюзен («вытянутый») — волокнистый уголь, по сравнению с другими ингредиентами менее твердый (твердость меньше 2), рыхлый (легко растирается в порошок, пальцами), цвет серовато-черный или бархатисто-черный, черта черная, блеск шелковистый, излом и структура волокнистые. По внешнему виду фюзен напоминает обычный древесный уголь. Под микроскопом в тонком шлифе фюзен непрозрачен и имеет сплошную клеточную структуру стеблевых тканей растений, чаще всего клеток древесины. Стенки клеток черного цвета и не просвечивают, а их отверстия заполнены минеральными образованиями (кальцитом или пиритом) (рис. 12.а и 12,б).

Отверстия обычно превышают толщину клеток. Нередко ткань фюзена представляется состоящей как бы из концентрических линий, отвечающих годичным кольцам в стволах древесных растительных пород.

Лучше выявляются детали строения фюзена в аншлифах, где фюзен также обнаруживает клеточную структуру, но в отличие от тонких шлифов клеточные стенки здесь ярко-белые, а отверстия черные (рис, 12, б). Клеточная ткань фюзена часто нарушена и наблюдается в виде осколков клеточек. Такая структура фюзена называется звездчатой или дуговой.

Фюзен состоит главным образом из древесных частей растений. По-видимому, он произошел путем обугливания древесины в верхних частях торфяника при доступе воздуха. При дальнейшей углефикации фюзен может преобразоваться в ксилен, который образуется в результате слабой гелификации и состоит из клеток, в которых клеточные оболочки превратились в студенистое вещество.

В угольных пластах фюзен встречается в виде линзочек и примазок.

В зависимости от преобладания в строении угольных пластов тех или иных ингредиентов угли обычно и называются дюреновыми или кларенодюреновыми (листовыми), клареновыми (светлыми, полублестящими) или дюреноклареновыми, или смешанными (полосчатыми). Как правило, блестящие разновидности углей отличаются наименьшей зольностью.

Петрографическим составом бурых и каменных углей гумусового происхождения обусловлен и выход летучих веществ (табл. 12).

Из табл. 12 видно, что в одном и том же угле наибольший выход летучих веществ дают споровые вещества и другие желтые форменные элементы — кутикула, смоляные тельца, а наименьший — фюзеновые вещества. Витреновые вещества занимают промежуточное положение между споровыми и фюзеновыми.

Наиболее закономерное изменение содержания летучих веществ наблюдается в ряду витренов: от 47% в витрене длиннопламенного угля до 1—4% в витрене антрацита. Степень метаморфизма фюзеновых веществ от буроугольной до наиболее зрелой каменноугольной стадии относительно мало отражается на их термоустойчивости, выраженной показателем выхода летучих веществ. Сапропелевые угли и липтобиолиты дают самый высокий выход летучих веществ: 60—70% и даже 90%, так как эти угли содержат в своем составе значительные количества спор, смоляных телец, кутикулы и пр.

Суммарный выход летучих веществ из петрографически неоднородных гумусовых углей и их микроингредиентов зависит не только от степени их метаморфизма, но также, и в не меньшей мере, от петрографического их состава (табл. 12). Именно поэтому выход летучих веществ не может всегда строго соответствовать степени химической зрелости углей и при сопоставлении углей различного петрографического состава нередко искажается.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий:
Информационный некоммерческий ресурс fccland.ru © 2020
При цитировании и использовании любых материалов ссылка на сайт обязательна