Гумусовые каустобиолиты
|
В группу гумусовых каустобиолитов входят широко известные полезные ископаемые: торф, бурый и каменный уголь, антрацит, представляющие собой единую генетическую цепь преобразования в процессах диа-, ката- и метагенеза массовых скоплений растительных остатков, образующих пласты различной мощности. Погружение этих гомогенных масс растительных остатков в глубины земной коры, увеличение температуры и давления, воздействие cтрecca приводят к значительному изменению внешнего вида и химического состава исходного растительного материала (табл. 11.6).  Торф (turf — англ., tourbe — фр.) представляет собой скопления относительно малоизмененных остатков растительных тканей, образующихся в условиях болот. В естественном состоянии торф сильно обводнен (содержит до 65—90% воды). Его цвет различный: от серо-желтого и буроватого до серо-черного. Растительные остатки представлены различными видами болотной растительности, в частности травами и мхами. Высушенный торф обычно рыхлый, легкий, на 40—60% состоит из целлюлозы, 10—30% лигнина, 2—15% протеинов и 1—5% смолистых, маслянистых и других соединений. При затрудненном доступе кислорода, по мере разложения, при активном участии микроорганизмов растительных тканей, слагающих торфяную массу, цвет торфа изменяется от серо-желтого через бурый до почти черного. В зависимости от конкретных условий (положение и постоянство уровня грунтовых вод, водный режим болот и др.) могут преобладать либо процессы гелефикации растительных остатков, т. е. перехода их в коллоидные бесструктурные массы, либо фюзенизации — обугливания, с сохранением следов клеточной структуры растительных тканей. Скопления торфа имеют четвертичный возраст, а во многих районах мира (северная лесная зона России, северные районы Канады и США, некоторые районы Индонезии и других стран) образуются и сегодня. Бурый уголь (lignite — англ., фр.) получил название по характерному для него бурому или темно-коричневому цвету, хотя известны разновидности бурых углей и черного цвета (цвет черты бурых углей всегда бурый). Плотность бурых углей не превышает 1,1—1,3 г/см3. Содержание влаги в них составляет не менее 20—30%. Количество целлюлозы в бурых углях незначительное, в то же время они существенно обогащаются лигнином и гумусовыми соединениями. Бурый уголь представляет собой следующую за торфом стадию катагенетического преобразования массовых скоплений растительных остатков. В зависимости от степени преобразозования в них могут сохраняться легко различимые следы растительных тканей либо она могут состоять из однородной, практически бесструктурной матовой массы. Встречающаяся иногда разновидность бурого угля, имеющая смолисго-черный цвет и обладающая алмазным блеском, называется гагатом (gagatit, jel, black amber — англ.; gagat, jaie, jayet — фр.). Гагат образует обычно небольшие линзы или встречается в виде неправильных кусков и включений в буром угле. Используется для изготовления различных украшений. Иногда его называют черным янтарем. Месторождения бурых углей имеют различный возраст — от триасового и юрского до четвертичного. Мощность угольных пластов в большинстве случаев не превышает первых метров, хотя известны месторождения (Челябинский буроугольный бассейн, Канско-Ачинский бассейн, Россия), в пределах которых мощность пластов бурого угля достигает нескольких десятков и даже 100—200 м. При возрастании глубин погружения угленосных толщ в процессе прогибания земной коры увеличивается степень преобразования вещества углей. Бурые угли постепенно переходят в каменные. Каменный уголь представляет собой породу черного цвета, достаточно хрупкую, пачкающую руки. При внимательном рассмотрении видно, что каменный уголь состоит из ряда ингредиентов, образующих чередование линз, прослоев или участков различного облика: черных, мягких, углисто-сажистых размером от нескольких миллиметров до нескольких сантиметров — фюзеновых; темно-серых, плотных, матовых различного размера — дюреновых; черных, полублестящих — клареновых и черных сильно блестящих, хрупких небольших участков — витреновых. При изучении под микроскопом петрографических шлифов, изготовленных из таких прослоев или участков, можно установить, что они имеют различный состав. Фюзен представляет собой обломки древесины или растений, углефицированных, по сохранивших клеточное строение. Витрен состоит из полностью гелефицированной клеточной ткани, образующей обычно бесструктурную коллоидную массу, образовавшуюся за счет преобразования обломков и остатков частей растений. В витреиовых линзочках и участках часто наблюдаются трещины синерезиса органического коллоида. Кларен — сложный ингредиент углей. Это вигреновая масса с примесью спор, смоляных телец, обрывков кутикуловой ткани, а также фюзенизированных растительных остатков. Дюрен также сложный ингредиент, в котором преобладают форменные элементы: споры, смоляные тельца, кутикулы и фюзенизированная клеточная ткань, а витреновая масса служит цементом этих форменных элементов. Каменные угли обычно образованы чередованием перечисленных ингредиентов, хотя встречаются угли, в которых существенно преобладают те или иные ингредиенты. Под влиянием процессов катагенеза постененно изменяется состав каменных углей. Уменьшается содержание летучих компонентов и возрастает теплотворная способность. Содержание летучих компонентов (выход летучих в углях определяется путем прокаливания их без доступа воздуха при температуре 850°С, в некоторых странах — до 950°С). Выход летучих является показателем степени катагенетического преобразования углей, во многом определяющим технологическое, промышленное качество угля и являющимся основой промышленных классификаций каменных углей (табл. 11.7).  При описании ката- и метагенетического преобразования углей в советской геологической литературе используется термин «метаморфизм углей». Он широко распространен, хотя по существу является неправильным, так как ископаемые угли — компоненты нормальных осадочных толщ, а не метаморфических. В иностранной литературе для характеристики процессов преобразования углей применяется термин «углефикация» (carbonification — англ., фр., houillification — фр.). Антрациты являются продуктами наиболее глубокого преобразования каменных углей, залегающих обычно в осадочных толщах и находящихся на стадии метагенеза. Антрациты — плотные, блестящие, черные угли, часто обладающие жирным желтоватым блеском. Ингредиенты углей в них невооруженным глазом практически неразличимы. Антрацит отличается значительной однородностью. Содержание летучих в антрацитах минимально (менее 8—10%). Углерод составляет 93—98% органической массы антрацита. Мощности пластов каменных углей и антрацитов в пределах месторождений, как правило, не превышают 2—3 м. Более мощные пласты встречаются редко, хотя известны случаи, когда пласты каменного угля имеют мощность десятки метров. В разрезе угленосных толщ количество пластов угля колеблется от единиц до нескольких десятков (угольные месторождения Индии — до 25—30 пластов; ФРГ — до 90 пластов). Возраст осадочных пород, содержащих пласты угля, самый различный. Возраст антрацитового угля, залегающего в докембрийских аспидных сланцах штата Мичиган (США, по Ф.Дж. Петтиджону), превышает 1700 млн лет. По-видимому, он образовался за счет остатков водорослей. Первое массовое образование каменных углей связано с бурным развитием растительности на континентах в каменноугольном периоде. Анализ стратиграфического и территориального распределения угольных месторождений на Земле привел еще П.И. Степанова к выводу о существовании в течение определенных геологических этапов максимумов угленакоплеиия — эпох угле-образовання. Можно выделить три такие эпохи; каменноугольно-пермская, в отложениях которой содержится 41% мировых запасов углей (Н.В. Логвиненко); юрская и частично меловая — 4% запасов и меловая — палеогеновая, на отложения которой приходится 54% мировых запасов каменного угля. |
