Ряд углефикации каменных углей, полунтрациты, антрациты. Изменение свойств элементного и химического составов в этом ряду.

Каменноугольная стадия углефикацииследует за буроугольной. По внешнему виду каменные угли (КУ) черные, блестящие или матовые, часто полосчатые, твердые, плотные, черта - серовато-черная или черная. Характерной особенностью КУ является нейтральный характер органической массы и высокая степень обуглероживания.

КУ отличаются от БУ отсутствием в их составе гуминовых кислот. В обнажениях на поверхности пластов КУ могут образовываться вторичные гуминовые кислоты. Гуминовые кислоты выветренных КУ имеют более конденсированную структуру, включающую ароматические и гетероциклы и меньше боковых цепей, чем в гуминовых кислотах БУ. КУ образуются из БУ при постепенном увеличении Т и Р - региональный метаморфизм. КУ разнообразны по составу и свойствам. Элементный состав изменяется по мере карбонизации углей.

Изменение многих физических свойств КУ в процессе карбонизации (углефикации) происходит по гиперболическому или параболическому законам.

а) по гиперболическому закону с min в начале координат изменяется Q, ароматичность, Ro, увеличивается содержание C;

б) по гиперболическому закону с max в начале координат изменяется W, V, уменьшается количество битумоидов;

в) по параболическому закону с max на стадии Ж-К изменяется теплотворная способность, спекаемость (толщина пластического слоя), растворимость в антраценовом масле;

г) по параболическому закону с min на стадии Ж-К изменяется плотность, механическая прочность, теплота смачивания.

Антрациты (А) находятся на высшей стадии углефикации.

Известна переходная форма между Т углями и А – полуантрациты (ПА). А и ПА имеют цвет в куске от серовато-черного до черного, черта у ПА - черная, у А - бархатисто черная, имеют яркий блеск. Плотность изменяется от 1,4 до 1,75 г/см3.

Марки каменных углей. Скачки.

 

 

Резкое изменение свойств углей в процессе катагенетического преобразования называется углефикационным скачком. При этом также изменяются свойства мацералов.

Для мацералов разных групп углефикационные скачки приурочены к разным стадиям.

Выделяется 4 углефикационных скачка, главный из которых для Vt - на переходе от Г к Ж.

Марки.

По Vdaf (%) каменные угли подразделяются на марки:

 

Длиннопламенные (Д) 44 %;

Газовые (Г) 44-35%;

Жирные (Ж) 35-26%;

Коксовые (К) 26-18%;

Отощенно-спекающиеся (ОС) 18-12%;

Тощие (Т) 14- 7%;

Полуантрациты (ПА) 8 - 7%;

Антрациты (А) 1 - 4%;

Шкала марок КУ соответствует Т (оС) преобразования ОВ и используется для выделения подстадий и градаций катагенеза:

(мезокатагенез – градации МК1-5, апокатагенез – АК1-4)

 

Мацералы каменных углей.

КУ состоит из микрокомпонентов – мацералов - оптически однородных агрегатов органических веществ, обладающих определенными физическими и химическими свойствами.

По углепетрографическим критериям выделяют 3 группы мацералов:

1) витринита (Vt); 2) инертинита (I) (фюзенита F); 3) липтинита (L) (экзинита).

Каждая из групп мацералов характеризуется и отличается химическим составом и физическими свойствами, внутри групп различия несущественны.

Витрины (Vt) образуются в процессе гелефикации в анаэробных условиях в фациях застойных болот, в морских бассейнах – псевдовитринит – остатки бентосных водорослей. Процесс гелефикации - переход ГК БУ в коллоидные образования - гели через стадию гидрозоля. Vt - продукты гелефикации ГК, которые образовались в свою очередь из лигнино-целлюлозных комплексов стенок клеток растений.

Инертиниты – главный компонент гумусовых матовых углей. Инертиниты или фюзениты образуются в процессе фюзенизации, который идет в окислительных условиях, где происходит обуглероживание лигнино-целлюлозных тканей, связанное с биохимическим окислением низкомолекулярных фрагментов и дегидратацией в условиях слабого обводнения, при этом сохраняется клеточная структура древесины.

Группа липтинита (экзиниты) представляет собой растительные остатки с защитной тканью, с повышенным содержанием Н (панлипоидины) и устойчивых к микробиальному воздействию - оболочки спор, пыльца, оболочки клеток, смоляные тельца. Спорениты - остатки спор, кутинит – кутикулы, резинит – смолы, суберенит – пробковой ткани, альгинит - водорослей.