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.
